一种新型传动系在步进式割草机上的应用

李 军，朱海燕

（1淮安中绿园林机械制造有限公司，江苏 淮安 223300；2江苏清拖农业装备有限公司，江苏 淮安 223001）

草坪割草机的发展，从最初的人力、手推直至今日已有一百多年历史。由于经济的发展、园林事业的需要，割草机的生产和技术更新也越来越得到各国的重视。我国割草机的生产和使用也从无到有、从小到大开始起步并走向发展。

1 传动系的工作原理以及目前采用的传动方式

传动系的功能就是将发动机的动力通过减速、改变扭矩传给驱动轮，使机器行驶。利用传动系的减速、改变扭矩的作用，来适应自行式草坪机机械在各种不同情况下克服外界阻力的需要。此外传动系还可保证机器平稳的起步、停车、改变其运动速度和行驶方向，从而便于车辆的操纵，也增加了机器的机动性。

目前手扶自行步进式割草机传动系采用三级减速方式，第一级采用V形皮带传动，第二级采用螺旋齿轮传动，第三极采用驱动轮啮合齿轮传动方式。此“三级减速方式”存在很多不利因素：①减速器至于刀壳后端，刀壳变长，生产用料多，能源消耗多，成本加大；②排草通道加长，排草性能差；③减速器长时间工作，由于其位于刀壳底部散热效果差，易出现损坏现象；④扶手支点后移，操作力度大，人机工程度低；⑤减速器外壳长期与地面接触，磨损严重等。对上述情况，我们决定在“三级减速方式”基础上仅保留第一、三级传动方式，采用新型传动系“四级减速系统”。

2 新型传动“四级减速传动系统”设计过程

基本参数：①汽油机转速定为：3000RPM②驱动轮直径：20cm；③传动速度：1.4～1.5m/s.

（1）结构形式。结构形式见图1。第一级，V形皮带传动，即发动机输出轴带轮与减速器输入端带轮之间传动；第二级，涡轮蜗杆传动，即存在于减速器内部，实现减速传动；第三极，链条传动，即减速器输出轴与后驱动轴之间减速传动；第四级，驱动轮啮合齿轮传动，即后驱动轴端齿轮与驱动轮内齿啮合，实现减速传动；

图1 系统结构

（2）传动比分配。经过反复分析研究后，每一级传动比分配如下：第一级，i1=69/76=0.91；第二级，i2=1/6=0.17；第三级，i3=15/12=1.25；第四级，i4=14/57=0.25；总传动比i=i1*i2*i3*i4=69/76*1/6*15/12*14/57=0.0465；传动速 V=3000/60*i**200/1000=50*0.0465*3.14*1/5=1.46m/s， 因1.4<1.46m/s<1.5,在设计制定数值范围内，达到设计要求。

（3）各级结构设计。第一级采用V带传动考虑到带轮直径及轮中心距都较小，加上传递扭矩不大，我们采用窄V带（SPZ）来传递动力，窄V带具有柔软性好，传递扭矩适中等优点。第二级采用涡轮蜗杆传动。因是涡轮蜗杆至于箱体内，周围布满润滑剂，我们简称变速箱。螺钉此变速箱不同于普通的产品，变速箱内部没有啮合装置。变速器的损坏通常在啮合部位，所以无啮合装置的变速箱寿命比普通的要长好多倍。第三级采用链条传动。通常在手扶自行旋刀式草坪割草机上是不用链条传动，因链条只能在垂直方向上进行运转。但她传递扭矩大、稳定是V带无法替代的。在新型传动系中，我们决定启用链条传动，链条两端各有一个齿轮来支撑。第四级采用驱动轮啮合齿轮传动。我们使用特殊材质的主齿轮以及改性PP材质的驱动轮来传递动力。

经过上述的四个等级的动力传递，实现了割草机自走驱动。动力传动实现了，那动力如何接合或切断呢？我们是在第二级和第三级之间增加一摩擦式离合器，见图2。该离合器主要由主动部分、被动部分和分离机构三部分组成。主动部分包括飞轮、离合器盖和压盘。被动部分为离合器片和齿轮。分离机构有分离轴承、分离杠杆等。

离合器的主副摩擦片接触面积达到66cm2，能够充分地保证扭矩的传递，实现靠摩擦表面的摩擦力作用来传递扭矩。该离合器在工作时分离迅速、彻底，结合平顺、柔和，传递扭矩可靠，热量易于散发，且操纵轻便。

图2 摩擦式高合器

3 “四级减速传动系统”优点

有了理论知识的支持，我们坚信：新型“四级减速传动系统”的出现，手扶自行旋刀式草坪割草机将会有更好、更高、出色的表现。具有以下优点：①性能上：稳定性好，排草通畅；②安全上：强度高，安全有保障；③结构上：易于布置，造型独特，美观大方。

4 “四级减速传动系统”在步进式割草机上的应用

依据“四级减速传动系统”的设计方案，我们制造出样品，同时配套在步进式割草机上进行试验验证，通过整机参数、性能检测，满足设计要求；在对其性能测试中，经过草坪作业试验，从各方面的检验结果可以得出，“四级减速传动系统”达到设计要求，同时以新型款式出现园林设备上，实现它的价值。