【正文】 產(chǎn)或濕潤(rùn)牧草常產(chǎn)生堵刀現(xiàn)象。它適于收割天然牧草和種植牧草，具有割茬低而整齊，牧草損失少，便于調(diào)整使用等優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)展過(guò)程是從畜力到機(jī)引；從牽引到懸掛。 總體來(lái)講我國(guó)牧草收獲機(jī)械化水平還是很低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，品種單一，且草地單位面積擁有整套割、摟、裝、運(yùn)設(shè)備數(shù)量與美國(guó)相比差距懸殊。該廠生產(chǎn)的天然草場(chǎng)和低產(chǎn)人工草場(chǎng)的割、摟產(chǎn)品，技術(shù)上比較成熟，且市場(chǎng)占有率高、量大而面廣，但它在種植高產(chǎn)牧草的收割方面競(jìng)爭(zhēng)力較小。由于嚴(yán)重缺乏適合農(nóng)牧民的牧草收獲機(jī)械，造成農(nóng)牧民種草豐產(chǎn)不豐收，或豐產(chǎn)欠收。 60 年代內(nèi)蒙古畜牧機(jī)械研究所進(jìn)行了后懸掛雙刀高速割草機(jī)的研究，雙動(dòng)刀高速割草機(jī)接近當(dāng)時(shí)國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品先進(jìn)水平，由于某種原因約十年的時(shí)間停止了這方面的研究工作。 但由于國(guó)外的收獲機(jī)械以大型為主，其機(jī)具轉(zhuǎn)彎半徑大，需要地頭長(zhǎng)，組織水平要求高，價(jià)格昂貴，因此考慮種植方式，作業(yè)地塊條件及農(nóng)牧民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等多種因素，國(guó)外 電動(dòng)割草機(jī) 在我省推廣應(yīng)用存在很大的局限性。因此，國(guó)外牧草收獲機(jī)械研究開(kāi)發(fā)從整機(jī)性能上已日益完善。英國(guó)的 Hesston 往復(fù)式割草機(jī)，如 1275 型，具有國(guó)際領(lǐng)先水平。 美國(guó)約翰 在 1830 年由埃溫 國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 國(guó)外電動(dòng)割草機(jī)的生產(chǎn)研究概況 國(guó)外研制和生產(chǎn) 牧草收獲機(jī)械起步早，發(fā)展較快。雖然市場(chǎng)上國(guó)外產(chǎn)品質(zhì)量較好，但價(jià)格太高，不太適合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的消費(fèi)水平，所以開(kāi)發(fā)性能良好、自動(dòng)化程度高、外形輕巧美觀，而且價(jià)格適中的國(guó)產(chǎn)收割機(jī)將是我國(guó)牧草收割設(shè)備的關(guān)鍵機(jī)械之一，對(duì)促進(jìn)飼草產(chǎn)業(yè)化繼承會(huì)起到舉足輕重的作用 [6]。主要的原因是我國(guó)的牧草收割機(jī)的品種不齊全，牧草收割的質(zhì)量不能夠達(dá)標(biāo)，這樣就會(huì)影響牧草的再生長(zhǎng)，研究牧草收割技術(shù)的人員少，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，再者農(nóng)牧民的購(gòu)買(mǎi)欲望不夠強(qiáng)烈，嚴(yán)重影響了牧草收割機(jī)的快速發(fā)展。 所以我們應(yīng)該盡快找到一個(gè)合適的方法目的在于盡快解決牧草收割的難點(diǎn) [3] 。目前牧草種植均為幾公頃至幾十公頃的中小型牧場(chǎng)，田塊大小不一，高低不平，大型 電動(dòng)割草 機(jī)械難以在這些地區(qū)作業(yè)，這些地理位置對(duì) 電動(dòng)割草 機(jī)械要求的條件比較高。我國(guó)的牧草資源豐富，是巨大的天然寶藏，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)我國(guó)共有各類(lèi)天然草二十多種，有 33 億畝草原， 10 億畝草山坡地，占國(guó)土面積的 %，居世界第二位，同時(shí)我國(guó)的秸稈資源也是非常豐富的，可以生產(chǎn)大量的飼草。 Machine Design。該機(jī)主要由切割系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)三部分組成，自帶動(dòng)力（ ）采用立式割臺(tái)、橫向輸送。 20 多年來(lái)畜牧業(yè)發(fā)展較快，與之相應(yīng)的牧草種植面積也不斷擴(kuò)大。目前牧草種植均為中小型牧場(chǎng)，田塊大小不一，高低不平，大型牧草收割機(jī)械難 以在這些地區(qū)作業(yè)。 小型 電動(dòng)割草機(jī) 機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，小巧靈活，轉(zhuǎn)移方便且操作簡(jiǎn)捷，整機(jī)通過(guò)性能好，適應(yīng)性強(qiáng) 。 Strength Evaluation。飼草作為發(fā)展畜牧業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，成為畜牧業(yè)發(fā)展規(guī)模和速度的決定因素 [1][2]。而大多數(shù)中小型牧場(chǎng)運(yùn)作資金有限，不可能花巨資購(gòu)置成套的牧草收獲機(jī)具，而且成套的 電動(dòng)割草 機(jī)獲機(jī)械不夠靈活，運(yùn)作大型成套的 電動(dòng)割草機(jī) 的費(fèi)用比較高。 牧草收獲機(jī)械化技術(shù)在北美以及歐洲地區(qū)已經(jīng)有非常成熟的經(jīng)驗(yàn)，牧草收獲機(jī)械的種類(lèi)也非常多，而我國(guó)的牧草收獲機(jī)械化目前仍處于起步階段，牧草收獲機(jī)械特別是苜蓿的收獲機(jī)械主要是由國(guó)外進(jìn)口。發(fā)達(dá)國(guó)家在草原畜牧業(yè)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)大都已機(jī)械化 [5]。 目前，我國(guó)牧草的種植收獲主要依靠人工完成， 勞動(dòng)強(qiáng)度大，功效低，有時(shí)得不到及時(shí)收獲，難以適應(yīng)規(guī)模化、商品化及市場(chǎng)發(fā)展的要求。尤其是美、德、法、意、日等發(fā)達(dá)國(guó)家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。馬丁制造的割草機(jī)類(lèi)似于今天使用的手扶滾筒割草機(jī)。迪爾公司和紐荷蘭公司目前是世界上最大的牧草機(jī)械制造商，美國(guó)約 翰 傳動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)變速箱及主傳動(dòng)軸將動(dòng)力送到割草機(jī)輾壓輪，再經(jīng)過(guò)二級(jí)變速箱通過(guò)皮帶傳到割刀；采用時(shí)間控制，雙動(dòng)割刀，割刀速度為 1800 行程 /分鐘，兩邊各有一個(gè)平衡飛輪，以減少振動(dòng)及幫助割刀切割；其加強(qiáng)型剛性刀桿提供長(zhǎng)久維護(hù)，護(hù)刃器經(jīng)二次熱處理，使其具有可靠的耐磨性；采用可調(diào)浮動(dòng)彈簧，使割刀能完全自由浮動(dòng)；方便的護(hù)刃角調(diào)節(jié)，可適合不同地勢(shì)及作物狀況等 [5]。 近年來(lái)，歐美等天然草場(chǎng)面積較大的發(fā)達(dá)國(guó)家的收割設(shè)備更成熟，結(jié)構(gòu)參數(shù)更合理，更可靠，生產(chǎn)率也很高。 國(guó)內(nèi)電動(dòng)割草機(jī)機(jī)的生產(chǎn)研究概況 我國(guó)牧草機(jī)械產(chǎn)業(yè)化起步晚。 70年代內(nèi)蒙古和新疆分別研制成單圓盤(pán)，雙圓盤(pán)和四圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)，這些割草機(jī)適 合于高密度的人工種植和天然草場(chǎng)收割，具有割茬低等。盡管我國(guó)牧草收獲機(jī)械，在引進(jìn)、消化的基礎(chǔ)上也初步形成了散草、方捆、圓捆、壓垛、二次加 壓打包作業(yè)工藝系統(tǒng)，但每種作業(yè)機(jī)械多數(shù)為單一機(jī)型，各作業(yè)工序間機(jī)具與動(dòng)力配套性差，特別是我國(guó)農(nóng)村實(shí)行草畜雙承包到戶(hù)生產(chǎn)責(zé)任制以后，地塊變小，用戶(hù)不能根據(jù)自己的經(jīng)營(yíng)規(guī)模選擇合適的機(jī)具，機(jī)具使用效益不高，造成供需脫節(jié)。 目前甘肅酒泉 地區(qū)農(nóng)機(jī)推廣站研制成功新式的二圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)牧草收割機(jī)，正式通過(guò)技術(shù)鑒定，準(zhǔn)予批量生產(chǎn)，可收割各類(lèi)高密度的人工種植和天然牧草。 國(guó)內(nèi)外電動(dòng)割草機(jī)械切割部件發(fā)展概況 切割部件是 電動(dòng)割草 機(jī)械的最主要的部件，國(guó)內(nèi)外 電動(dòng)割草 機(jī)械按 其切割部件的結(jié)構(gòu)分為往復(fù)式和圓盤(pán)式割草機(jī)；按其行走動(dòng)力分為牽引式、半懸掛式、懸掛式、自走式割草機(jī) 。其發(fā)展趨勢(shì)是提高生產(chǎn)效率，一是提高前進(jìn)速度，二是增加割幅。這種割草機(jī)雖有這些缺點(diǎn)，但目前仍作為一種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型被國(guó)內(nèi)外廣泛使用和大量生產(chǎn)，并且在不斷完善和改進(jìn)。但回轉(zhuǎn)式割草機(jī)功率消耗較大，為 10～ 6 馬力/米 。根據(jù)相關(guān)的資料介紹其兩類(lèi)割草機(jī)在收割時(shí)所需的動(dòng)力不一樣，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的割草機(jī)所需的動(dòng)力較小，所以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的割草機(jī)就成為了主流。 以上的割草機(jī)都是固定式定刀，只有一個(gè)動(dòng)刀，單動(dòng)刀的運(yùn)動(dòng)頻率低，容易卡滯堵塞，難以適應(yīng)柔性莖桿牧草的切割，而且工作時(shí)平衡能力差。 方案 確 定 通過(guò)以上的分析和比較，選用雙動(dòng)往復(fù)式 割草 機(jī)。 切割系統(tǒng)， 選用雙刀片往復(fù)式。減速器中采用錐齒輪傳動(dòng)。 小型 電動(dòng)割草 機(jī)要能適應(yīng)目前主要種植的黑麥草、紫花苜蓿和三葉草等品種。 本章小結(jié) 這一章主要是確定小型 電動(dòng)割草 機(jī)總體 的設(shè)計(jì)方案。 3 切割系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 切割器主要參數(shù)的分析 切割器是各種 割草 機(jī)最主要的部件，其工作效率和作業(yè)質(zhì)量直接影響整機(jī)性能。 往復(fù)式切割器影響切割質(zhì)量的因素分析 切割速度 pV 與進(jìn)給速度 mV 之間的關(guān)系，用切割速比來(lái)描述。其時(shí)間為 t t=30n （ 2） 將（ 2）代入 （ 1） 得 H = 30mVn （ 3） 式中 n —— 曲柄轉(zhuǎn)速（ r/min）。 技術(shù)參數(shù)的分析和評(píng)價(jià) 當(dāng)曲柄主軸轉(zhuǎn)速為 738 r/min，切割 器平均速度 pV =， 收割機(jī)平均作業(yè)速度 mV =， 切割器選標(biāo)準(zhǔn) I 型，為保證切割質(zhì)量，應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)那懈钏俦取? 凸輪軸的設(shè)計(jì) 凸 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。動(dòng)刀片是一種易損件，為了保證具有較好的耐磨性和一定的沖擊韌性，刀片一般用合金鋼制成，刃部需淬火。切割裝置的設(shè)計(jì)包括刀片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、刀片間隙的調(diào)整、偏心輪的設(shè)計(jì)和相關(guān)附件的設(shè)計(jì)。曲柄主軸經(jīng)聯(lián)軸器將動(dòng)力傳遞給凸輪軸帶動(dòng)刀桿及動(dòng)刀做往復(fù)切割運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，切割器曲柄主軸經(jīng)一對(duì)小鏈 輪 8 將驅(qū)動(dòng)力傳遞給輸送系統(tǒng)。因此切割系統(tǒng)傳動(dòng)比 i 為： i= 1i 輸送系統(tǒng)傳動(dòng)是通過(guò)曲柄主軸中央的小鏈輪，經(jīng)同比傳動(dòng)給輸送主軸，獲得動(dòng)力帶動(dòng)輸送帶橫向輸送。 經(jīng)測(cè)定，割草 0L = 200～ 300， [5]所以 1P = 1 202020?? = 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)輸送系 統(tǒng)功率需求為 2 bP PB? （ 12） 式中 bP —— 輸送系統(tǒng)單位割幅所需功率（ kW/m） ， 一般取 ～ kW[11]，則 2P =1 = kW （ 12）式中未考慮傳動(dòng)效率和空轉(zhuǎn)所需的功率，故立式割臺(tái)往復(fù)收割機(jī) 最低所需總功率為： 12 1. 94 0. 22 2. 16P P P? ? ? ? ?kW 割草機(jī)的傳動(dòng)效率 切割器的往復(fù)運(yùn)動(dòng)工作是由柴油機(jī)的皮帶輪輸出動(dòng)力，經(jīng)皮帶輪、圓錐齒輪二級(jí)減速 見(jiàn)圖 9。m 表 1 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) Table1 Kinematic and dynamic parameters 軸名 參數(shù) 電動(dòng)機(jī)軸 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 轉(zhuǎn)速 n /（ r/min） 2600 1733 738 功率 P /（ kW） 扭矩 T /（ N 因?yàn)槭情]式硬齒面齒輪傳動(dòng) ， 故初選小齒輪齒數(shù) 1 2 11 8 , 4 2z z iz? ? ?則 。 [11] （ 3 ）由齒輪的抗彎疲勞極限圖查得大、小齒輪的抗彎疲勞強(qiáng)度極限 12lim lim 800FF????MPa。 111l im 1 80 0 6401. 25NFF FYS?? ??? ? ? ??? MPa 222 l im 1 800 640NFF FYS?? ??? ? ? ??? MPa （ 7）計(jì)算載荷系數(shù) K A v a FK K K K K?? （ 15） 式中 AK —— 工作情況系數(shù) ， 由使用系數(shù)表 [7]查得 ? ； vK —— 動(dòng)力載荷系數(shù) 。 （ 10）計(jì)算大、小齒輪的 ? ?Fa SaFYY? 并加以比較 ? ?111 2 .9 7 1 .5 3 0 .0 0 7 1640F a S aFYY? ??? ? ?222 2 .4 0 1 .6 7 0 .0 0 6 3640F a S aFYY? ??? 小齒輪的數(shù)值大 。 減速箱輸入軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 （ 1） 減速箱輸入軸的設(shè)計(jì) 該軸的一端與皮帶輪相聯(lián)，另一端與小錐齒輪相聯(lián)，且都是懸臂式，軸的材料選用 45 鋼調(diào)質(zhì)時(shí)，取皮帶輪的傳動(dòng)效率為 ，則計(jì)算出皮帶輪和齒輪與軸相聯(lián)地方軸的直徑 300PdAn? （ 18） 式中 P —— 軸傳遞的功率（ kW） ； n —— 軸的轉(zhuǎn)速 （ r/min） 由前面的計(jì)算可知 ? ? kW， 1733n? ? r/min 30 2 .7 81 0 3 1 2 .0 61733d ? ? ?mm 由于軸上開(kāi)鍵槽，考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度削弱，應(yīng)增大軸徑，一般有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大 3%左右，有兩個(gè)鍵槽時(shí)應(yīng)增大 7%左右，然后圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，因此 ? ? 01 7 % 1 2 .9 0dd? ? ?mm 將 d 圓整成 14mm，即 14d? mm。 由上計(jì)算可知求得輸入軸的最小直徑 mind =14mm，該處與小錐齒輪連接，故軸段① 的直徑 1d =14mm ，該軸 上除安裝齒輪外還 有固定錐齒輪的 套筒，則 1L =14+10+2=16mm。 軸段 ④ 上也安裝軸承，故直徑與 ② 的直徑相等，則 4 20d ? mm， 4 12L? mm。 （ 3） 軸的受力分析 軸的受力分析見(jiàn)圖 11。 1ta n c o s 1 0 0 1 .2 9 ta n 2 0 c o s 2 3 3 3 5 .4 7rtFF ??? ? ? ? ? ? ?N 圖 11 軸的受力圖 Fig11 Axial force 1ta n sin 10 01 .2 9 ta n 20 sin 23 14 2. 4atFF ??? ? ? ? ? ? ?N 由軸上受力分析可計(jì)算軸上的支反力，最大應(yīng)力處 1HM 、 1VM 、 M 、 eqM 值于下表 。m） 22 2 5 .3 4HVM M M? ? ? 計(jì)算彎矩 M （ N a 齒輪處的軸段上的鍵 ① 選擇鍵的類(lèi)型 選 A 型普通平鍵 ； ② 確定鍵的尺寸 根據(jù)軸徑 d =14mm,輪轂長(zhǎng) 14L?? mm,查平鍵聯(lián)接的剖面和鍵槽尺寸表 [4]查得鍵寬 b =5mm,h =5mm, L =8mm； ③ 強(qiáng)度驗(yàn)算 確定許用應(yīng)力 由鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力和壓強(qiáng)表 [6]查 p?????=70～ 80MPa； 鍵的工作長(zhǎng)度 8 5 3l L b? ? ? ? ?mm 擠壓面高度 / 2 5 / 2 ?? ? ?mm 擠壓應(yīng)力 52 2 0 . 1 5 1 05 3 . 3 2( ) 1 4 2 . 5 3p Td h l? ??? ? ?? ??MPa＜ ? ?P? 故安全。 軸的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn) 圖 12。 軸段 ③ 為軸肩 ,對(duì)軸承左端固定 ,為保證軸承的安裝 ,則 3 32d ?