1 前言
随着农村现代化进程的加快，农业产业结构正朝着多元化的方向发展。镇江市地处山丘陵区，具有适合奶牛。羊、饿等畜禽养殖的良好条件，20多年来畜牧业发展较快，与之相应的牧草种植面积也不断扩大。目前牧草种植均为几公顷至几十公顷的中小型牧场，田块大小不一，高低不平，大型牧草收割机械难以在这些地区作业，而且多数是割后无序铺放，后续摊铺、搂草、捡拾、打捆均有专门机具进行配套作业，条件要求较高。而中小型牧场自有运作资金有限，不可能花巨资购置成套的牧草收获机具。现在种植牧草的品种主要为黑麦草、紫花苜蓿，这些品种韧性大，强度高，人工用镰刀收割时刀口在很短时间就钝了，农户常将磨刀砖带到田头，经常磨刀，工作效率低下。人员工资高，造成作业成本高，而且牧草在一个生长期内多次收割，急需适合中小型牧场的收获机械。鉴于以上原因，我们在科技部门及主管部门的支持下，开展了小型牧草收割机械的研究。目的在于尽快解决牧草收割的难点。
2 主要研究项目、试验内容、方法以及技术关键的研究
2.1主要研究项目
2.1.1整体方案的确定
根据目前牧草种植的规模，在机型上应以小型为主，以适合小型地块；在研究内容上要重点解决劳动强度大的牧草切割环节；在研究方向上，应本着先易后难的原则进行；要能做到适合当前主要种植品种黑麦草、紫花苜蓿和三叶草等的收割。并且牧草机的动力要工作可靠，操作上要简捷便利。整机轻便、机架灵巧，价格低廉。故动力选用日本产或组装机型，传动机构紧凑，排草机构不能太复杂，切割器要可靠耐用。目前行走装置采用人工推行，暂不考虑机动行走，以降低价格。整体方案如下所示：
机架——动力——风力排草——离合器——减速箱——传动件——切割器——行走轮
2.1.2切割装置
割草机按其切割装置可分为刀片往复运动和回转运动两类。根据相关资料介绍其两类割草机在收割时所需动力小，故往复式割草机发展成为主流。由于单动刀运动频率低，容易卡滞堵塞，难以适应柔性茎秆牧草的切割，因此，我们采用往复式双动切割装置。
2.1.3减速传动机构
该小型牧草收割机选用的三菱TL-33汽油发动机功率为0.97KW，转速为8000r/min。为了保证双动切割刀片的切割速度大于谷物收割机的切割速度，达到1800次/min以上，已见报道刀往复速度最高达1650次/min。整个传动装置的总传动比i=4～4.1，这个传动比用一级减速传动就能实现。为了达到结构紧凑，采用了同轴双偏心轮双摆杆机构，用于驱动切割刀片。并且在布置上双摆杆的位置在上下止点轴线上相差180度，以减少和消除切割阻力矩引起的震动，起到平衡作用。
2.1.4行走轮
割草机行走轮的大小和能调节的高度取决于割茬和行走操纵的方便性以及田间的平整度。割草机的割茬应低于谷物收割机的割茬，北方地区的大型天然草场割茬为4～5cm，而一般的种植牧草为5～6cm，晚秋收获牧草在6～7cm。因此，要求切割器贴近地面，且能交换的适应地形起伏。我们在牧草机样机试验过程中，开始用的是直径小于10cm的铁质地轮，割茬很低。但带来的问题是推行困难，转移也不方便，地面略有不平容易卡住。后来改为直径20cm的塑料行走轮，但效果仍然不理想。市场销售的直径大于20cm的轮子太重，影响整机质量。最后，选用了直径为30cm的充气橡胶轮胎，胎体相对较宽，重量基本没有增加。通过两次田间试验效果较为理想，适合小型割草机的使用。
2.1.5排草方式与实现
目前，一般大中型割草机对割后牧草的处理方法有两种。一是割后将牧草均匀的铺放在地上，由后续工序的机械作业完成，如由大型配套的摊晒、搂草、捡拾、压捆（方捆或圆捆）及运输机械完成。另一种是割时立即压捆压扁、碾型并折弯以增大茎杆的暴露表面积，再高速抛到集草板形成蓬松的草条。对于小型牧草收割机这两种方法都没有配套的机具或条件。所以，只要做到割品均匀的铺放在地上，晾干后再进行人工处理就行了。割后牧草不要碾压，要相对聚集，便于工人处理就行了。小型割草机也应将已割草排在已割区一方，为了排草，我们在顺风4GL－120型麦草割晒机上进行了收割牧草的试验。但该机的设计是以稻麦为作业对象，遇较矮作物时，上输送链不能触及草梢，只能在下输送链单独作用下输送，造成已割牧草倾斜无序输送以致堵塞。我们也在样机上安装了无动力水平式转盘排草轮，无疑是增加了机具的复杂程度，同时影响了整机的轻便性，造价也大幅上升，违背原先小型轻便的初衷。为了找到一种简便易行的排草方法，进行了大量的研究工作。在借鉴其他作业机具成功经验的基础上，我们在离合器后端增设了离心式风机。用风管将高压气流顺着切割器轴线输出，将割后的牧草用风力气流输送到已割区，自然铺放在地上。这样收割后的牧草不拥堵也不被碾压。经过实际试验，基本实现了排草的目的，获得了较好效果。
2.2试验内容及试验方法的研究
2.2.1主要技术指标
小型牧草收割机要能适应目前主要种植的黑麦草、紫花苜蓿和三叶草等品种。这些品种在形状、性能上差异较大，切割强度明显不同，故对牧草切割装置要求较高，对刀刃型式、切割运动速度及相关参数都要有兼容收割能力。牧草机的动力机型要小巧，工作可靠；操作上要简单便利，整机轻便，价格低廉。根据以上原则，在结合前期所做的市场调研、试验、论证的基础上，并结合牧草收割的农艺要求，我们拟定了小型牧草收割机的主要技术参数：
配套动力：日本产三菱TL－33 0.85－2.94KW
割幅：600－750mm
割茬高度：45mm左右
切割形式：双动往复高频振动式
适用作物高度：300－500mm左右
刀片刃口：平面形
刀齿间距：40mm
刀片运动速率：>1800次/min
排草方式：风力气流式
前进方式：手扶推行式
操纵人数：1人
工效：334m2/h左右
2.2.2试验方法
试验方法依据《小型牧草收获机试验方法》的有关要求执行。该试验方法是综合了现有相关标准并参照《青饲料收获机试验方法》（GB10394－89）、《往复式割草机形式与基本参数》（GB10940－89）而研究制定的。针对小型牧草收割机具有一定的科学性、实用性。
|
