胡光榮 吳建梅 葉晶晶

(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)研究所， 四川 南充 637000)

栽桑養(yǎng)蠶在促進(jìn)我國農(nóng)民脫貧致富的攻堅戰(zhàn)中發(fā)揮了重要作用，并且仍將是持續(xù)推動鄉(xiāng)村振興的重要產(chǎn)業(yè)之一。針對我國主要蠶區(qū)面臨壯勞力缺失、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)業(yè)效益不高的問題，提升蠶桑生產(chǎn)的機械化、自動化水平顯得尤為必要[1]。蠶桑生產(chǎn)中的桑園栽培管理勞動強度大，僅是每年的桑樹伐條就需要進(jìn)行1～2次，若是飼料桑則需要伐條3～5次，而一些小規(guī)模經(jīng)營農(nóng)戶仍舊是采用手工剪伐，不僅費力且效率低下[2]。為了有效提高桑園管理的機械化水平，我們在利用現(xiàn)有微耕機基礎(chǔ)上，對已有的手扶式燃油伐條機[3]做改進(jìn)，加裝一個柱架式割伐裝置，使其成為一種行走可拆裝活動柱架式雙鋸盤伐條機。本文報道這種行走可拆裝活動柱架式雙鋸盤伐條機的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作原理。

1 基本結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 主機與固定機架結(jié)構(gòu)

如圖1所示，已有的主機自帶有燃油發(fā)動機(1)、燃油發(fā)動機動力輸出輪(2)、行走輪支架(3)、行走輪(4)，我們再在主機固定機架機座(5)上增設(shè)了一個固定機架上架(6)從而構(gòu)成一個固定機架用于聯(lián)接可拆裝的活動機架。主機和固定機架上還有傳動皮帶輪(7)，再增設(shè)一個支撐前輪(8)。

1.2 可拆裝活動柱架結(jié)構(gòu)

從圖2可見，傳動軸上有傳動軸皮帶輪(12)，矩形框架上有傳動軸(13)，傳動軸由傳動軸端部固定軸承(14)，傳動軸定位軸承(15)固定在可拆裝活動柱架上；傳動軸的傘形齒輪(16)與由活動柱架上架(24)與活動柱架下架(26)構(gòu)成一個矩形框架,傳動軸傘形齒輪(30)和割伐刀機構(gòu)全部安裝在此活動架上，并且在需要進(jìn)行割伐作業(yè)時能便捷安在主機上，而主機需要用于耕地、施肥、噴霧作業(yè)時又可將其卸下。

(1)燃油發(fā)動機，(2)燃油發(fā)動機動力輸出輪，(3)行走輪支架，(4)行走輪，(5)固定機架機座，(6)固定機架上架，(7)傳動皮帶輪，(8)支撐前輪， (10)固定架接管，(11)三角皮帶，(12)傳動軸皮帶輪，(13)傳動軸，(14)傳動軸端部固定軸承，(15)傳動軸定位軸承軸，(16)傳動軸傘形齒輪，(17)割切刀主軸軸承，(18)割切刀主軸軸承調(diào)位孔，(19)割切刀主軸，(20)割切刀主軸活動軸承，(21)割切刀壓緊螺母，(22)切割刀盤，(23)活動柱架定位固緊孔，(24)活動柱架上架，(27)活動柱架與固定機架聯(lián)結(jié)螺桿。

(12)傳動軸皮帶輪，(13)傳動軸，(14)傳動軸端部固定軸承，(15)傳動軸定位軸承軸，(16)傳動軸傘形齒輪，(17)割切刀主軸軸承，(18)割切刀主軸軸承調(diào)位孔，(19)割切刀主軸，(20)割切刀主軸活動軸承，(21)割切刀壓緊螺母，(22)切割刀盤，(23)活動柱架定位固緊孔，(24)活動柱架上架，(25)活動柱架聯(lián)接管，(26)活動機架下架，(28)割伐軸傘形齒輪，(29)割切刀主軸活動槽，(30)傳動軸傘形齒輪，(31)割伐軸傘形齒輪，(32)割切刀主軸軸承，(33)割切刀主軸軸承調(diào)位孔，(34)割切刀主軸，(35)割切刀主軸活動軸承，(36)割切刀，(37)切割刀盤，(38)割切刀壓緊螺母，(39)聯(lián)結(jié)軸桿。

如圖3所示，固定機架上有定位固緊孔(9)、固定架聯(lián)接管(10)，圖1中的可拆裝活動柱架上有2個活動柱架定位固緊孔(23)，用聯(lián)結(jié)螺桿(27)穿過固緊孔和活動柱架定位固緊孔，由此將活動柱架上架與主機聯(lián)接固定在一起，拆卸時旋下螺帽，取出此聯(lián)結(jié)螺桿(27)即可。

從圖3可見固定架下方有固定架聯(lián)接管(10)，活動架下方有2排活動柱架聯(lián)接管(25)，用一根聯(lián)結(jié)軸桿(39)從左側(cè)活動柱架聯(lián)接管穿入，并穿進(jìn)固定架聯(lián)接管，再從右側(cè)活動柱架聯(lián)接管穿出，這樣活動柱架下端與主機聯(lián)結(jié)固定在一起，拆卸時抽出聯(lián)結(jié)軸桿(39)即可。

(6)固定機架上架，(9)固定機架定位固緊孔，(10)固定架接管，(25)活動柱架聯(lián)接管，(39)聯(lián)結(jié)軸桿。

1.3 行走裝置結(jié)構(gòu)

行走裝置由燃油發(fā)動機(1)、燃油發(fā)動機動力輸出輪(2)、行走輪支架(3)、行走輪(4)構(gòu)成(圖1)。

當(dāng)主機上的燃油發(fā)動機(1)發(fā)動后，燃油發(fā)動機動力輸出輪(2)轉(zhuǎn)動，經(jīng)三角皮帶帶動傳動皮帶輪(7)轉(zhuǎn)動，帶動行走輪支架(3)上的行走輪(4)低速旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)行走。支撐前輪(8)與行走輪三點著地，在行走中使整機與地面保持平行行走。

1.4 割切機構(gòu)及雙刀雙行割鋸動力結(jié)構(gòu)

如圖2所示，割切機構(gòu)由割切刀主軸軸承(17)、(19)和左、右各一套割切刀主軸和切割刀盤構(gòu)成：右側(cè)由割切刀主軸(19)和割切刀壓緊螺母(21)、切割刀盤(22)，割切刀主軸軸承(32)構(gòu)成;左側(cè)由割切刀主軸(34)、割切刀主軸活動軸承(35)和切割刀盤(37)構(gòu)成，右側(cè)割切刀主軸由割切刀主軸軸承和割切刀主軸活動軸承固定在可拆裝活動柱架上(左側(cè)割切刀主軸由割切刀主軸軸承和割切刀主軸活動軸承固定在可拆裝活動柱架上)；右側(cè)切割刀盤套在割切刀主軸的下端并由割切刀壓緊螺母固定位置，割切刀主軸的上端固定有割伐軸傘形齒輪(31);左側(cè)切割刀盤套在割切刀主軸的下端并由割切刀壓緊螺母(38)固定位置，割切刀主軸的上端固定有割伐軸傘形齒輪。

雙刀雙行割鋸動力結(jié)構(gòu)的設(shè)計是：直接從動力皮帶輪(2)分出一個皮帶槽帶動割伐傳動軸(13)。割伐傳動軸的主軸長80～180 cm，以中心計往右25 cm處套25 mm內(nèi)徑的軸承(15)，往左16 cm處套三角皮帶輪(12)，往左25 cm處套25 mm內(nèi)徑的軸承(15)，即2個軸承間距離50 cm，其間套有三角皮帶輪，2個軸承外端各有15 cm長，各加套1個傘型齒輪(30)，齒輪可調(diào)裝此外端任一處對2個割切刀(36)的間距進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2 幾個特殊結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計

2.1 可擺動割切機構(gòu)與切刀導(dǎo)向擺動移位裝置結(jié)構(gòu)

田間任意兩行桑樹的枝條并非整齊排列，由此使得行間距寬窄不一，而鋸刀又不能太大，為此需要讓割切刀(36)能根據(jù)田間枝條偏左偏右都能割切到，故割刀要在導(dǎo)向枝條時能適度擺動。針對這一需求，用直徑25 mm的鋼管，按行走方式但又只用一個調(diào)心軸承(35)調(diào)節(jié)割刀可左右擺動，外端套在下端有一條形孔(40)內(nèi)在穩(wěn)定割伐軸的同時又控制調(diào)節(jié)范圍，另端則套一個傘型齒輪與主軸上的傘型齒輪嚙合，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動時切刀傘型齒輪也轉(zhuǎn)動，使切刀轉(zhuǎn)動實現(xiàn)伐條作業(yè)。

切刀軸上套軸承，軸承套外加V字型套向桿，使遠(yuǎn)離鋸盤的枝條通過V字型套向桿而被鋸盤割切。

2.2 割切刀架整體升降結(jié)構(gòu)與升降方法

各地的桑樹剪伐留樁高度不相同，有的留低干在離地10 cm以下割伐，有的留中干在30 cm左右割伐，有的留高干，離地60 cm以上割伐，并且夏伐和冬重修留干高度也不相同，因此需要割切刀架能整體升降。

固定機架上有4排定位固緊孔(9)，可拆裝活動柱架上架有定位固緊孔(23)，孔間距5 cm，用聯(lián)結(jié)螺桿(27)穿過固緊孔(9)和(23)，由此將活動柱架的上架與主機聯(lián)結(jié)固定在一起。如果穿在固定機架上有定位固緊孔(9)最上面的孔，這時活動柱架最高，可進(jìn)行高干桑伐條；需要降低則依次穿過中間孔，而穿過最下面的孔時，活動柱架離地最低，可用于割伐低干桑枝條。

活動柱架下方的聯(lián)結(jié)采用的活動架聯(lián)接管(25)設(shè)為4排，間距5 cm，用一根聯(lián)結(jié)軸桿(39)，從左側(cè)活動柱架聯(lián)接管穿入，并穿進(jìn)固定架聯(lián)接管，再從右側(cè)活動柱架聯(lián)接管穿出，這樣活動架下端與主機聯(lián)結(jié)固定在一起。當(dāng)聯(lián)結(jié)桿(39)穿入最上邊的活動柱架聯(lián)接管再從右側(cè)活動柱架最上邊的聯(lián)接管穿出，這時的活動機架最高，以用于高干桑伐條；需要降低則依次穿過中間聯(lián)接管，而穿過最下面的聯(lián)接管時，活動機架離地面最低，可用于割伐低干桑枝條。

2.3 三角皮帶的張緊程度調(diào)節(jié)

皮帶輪(7)是用來固定位置的，當(dāng)機架升降時，機架上的皮帶輪(12)隨之升降到一定高度，這就改變了2個皮帶輪的間隔距離，連接2個皮帶輪的三角皮帶長度需隨之改變就要更換長度不同的三角皮帶，不方便使用。為此從2個方面解決這個問題：一是活動柱架下方的聯(lián)接管(25)的4排管不在豎直線上，而在一個斜面上，每隔一個高度活動柱架就外伸；二是上端的聯(lián)結(jié)螺桿(27)位于固定架和活動柱架之間，加上2個螺帽即可以調(diào)節(jié)固定架和活動柱架之間的距離，從而使活動柱架升降時皮帶輪與皮帶輪之間的距離不變，這樣無論升降都不需更換三角皮帶，實現(xiàn)三角皮帶張緊程度的自動調(diào)節(jié)。

3 樣機的運行與試用效果

3.1 樣機運行過程

主機上的燃油發(fā)動機(1)發(fā)動后，燃油發(fā)動機動力輸出輪(2)轉(zhuǎn)動，經(jīng)三角皮帶帶動傳動皮帶輪(7)轉(zhuǎn)動，帶動行走輪支架(3)上的行走輪(4)低速旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)行走。支撐前輪(8)與行走輪三點著地，在行走中使整機與地面保持平行行走。

傳動皮帶輪(7)轉(zhuǎn)動，通過三角皮帶(11)帶動傳動軸皮帶輪(12)轉(zhuǎn)動，傳動軸皮帶輪(12)轉(zhuǎn)動帶動傳動軸(13)旋轉(zhuǎn)，傳動軸(13)上的傘形齒輪(16)隨之旋轉(zhuǎn)；割伐軸傘形齒輪(28)由于與傘形齒輪(16)嚙合而被帶動旋轉(zhuǎn)，右側(cè)割切刀主軸(19)和切割刀盤(22)均隨之旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)割伐右側(cè)枝條。

與此同時，傳動軸(13)上的傘形齒輪(30)旋轉(zhuǎn)；割伐軸傘形齒輪(31)由于與傘形齒輪(30)嚙合而被帶動旋轉(zhuǎn)，左側(cè)割切刀主軸(34)和切割刀盤(37)均隨之旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)割伐左側(cè)枝條。

3.2 樣機試用效果

樣機(圖4)在四川省南充市嘉陵區(qū)雙桂茶桑園進(jìn)行試用試驗。以1 500 m/h速度行走，割伐寬行1.33 m、窄行0.67 m、株距0.50 m栽植模式桑園的桑樹枝條，每小時可完成0.20～0.27 hm2桑園的伐條任務(wù)；割伐寬行2.00 m、窄行0.67 m、株距0.50 m栽植模式桑園的桑樹枝條，每小時可完成0.30 hm2桑園的桑樹枝條。測算該樣機用于桑樹伐條是人工伐條的5～8倍。

圖4 活動柱架式雙鋸盤伐條機的樣機

研制的行走可拆裝活動柱架式雙鋸盤伐條機以微耕機為主體，增加枝條割伐帶雙鋸盤的活動架，可同時割伐左、右兩行桑樹枝條并實現(xiàn)一機多用：微耕機配裝耕刀、犁、鏵時可除草耕地；換裝水泵或壓縮機時可抽水或噴霧；安裝割伐配件可用于伐條。本機中具有慣性盤的割伐機割伐盤和圓盤式桑枝伐條機分別獲得發(fā)明專利和實用新型專利授權(quán)(專利號ZL201510241092.7；ZL201120094762.4)。本機結(jié)構(gòu)簡單，使用安裝、拆卸方便且安全可靠，適用于丘陵山區(qū)小土塊桑園的桑樹伐條。