機(jī)械及數(shù)碼設(shè)備

割草機(jī)

發(fā)明人：1830年英國格洛斯特蘭郡的愛德溫·布?。‥dwin Budding）發(fā)明了“割草機(jī)”；1868年亞瑪利雅·希爾斯（Amariah Hills）取得卷筒式割草機(jī)的美國專利；1899年約翰·阿爾伯特·布爾（John Albert Burr）發(fā)明了帶有旋轉(zhuǎn)刀片的割草機(jī)。

美國每年在草坪養(yǎng)護(hù)設(shè)備、產(chǎn)品和服務(wù)上的支出：大約750億美元。

主要的割草機(jī)制造商：富世華（Husqvarna）公司、約翰·迪爾公司（John Deere）、美特達(dá)（MTD）公司和托羅公司（Toro）。

割草機(jī)發(fā)展史

幾個(gè)世紀(jì)以來，割草工人都是在牧場(chǎng)或田野里艱難跋涉，揮舞著鋒利的長(zhǎng)柄鐮刀，鐮刀的刀片長(zhǎng)而彎曲。這活兒又累又慢，而且大多沒什么效果——鐮刀只有在草濕的時(shí)候才好用，因?yàn)椴莞浉亍５谝慌_(tái)機(jī)械割草機(jī)是1830年由英國紡織工人愛德溫·布?。‥dwin Budding）發(fā)明的。嚴(yán)格意義上說，他開發(fā)的機(jī)器起先并不是用于割草，而是用來剪掉新布上的絨毛。這種割草機(jī)是基于他的紡織機(jī)器改裝而來。

布丁發(fā)明的圓柱形割草機(jī)安裝在一個(gè)后滾輪上，后滾輪用鏈條驅(qū)動(dòng)割草機(jī)前進(jìn)，使用安裝在圓筒上的彎曲刀片割草。他制造了兩個(gè)大小不同的割草機(jī)。大割草機(jī)得由馬牽引，工作時(shí)馬蹄上要套上橡膠掌，以防止它們踩壞草坪。倫敦動(dòng)物園的園長(zhǎng)是第一批購買這種機(jī)器的人之一。布丁在廣告中稱，使用這種小型割草機(jī)“對(duì)鄉(xiāng)紳們來說是一種有趣、實(shí)用、健康的運(yùn)動(dòng)”。

或許是因?yàn)椴级〉母畈輽C(jī)沉重而笨拙，說服鄉(xiāng)紳和其他人購買割草機(jī)并不容易，機(jī)械割草機(jī)的發(fā)展緩慢。在1851年的英國國際博覽會(huì)上，僅有兩家割草機(jī)制造商參展。

幾十年后，這種新機(jī)器突然流行起來。某種程度上是由于19世紀(jì)末英國興起的草地網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)，同時(shí)巴登的早期設(shè)計(jì)得到了改進(jìn)，重量比第一代機(jī)器要輕得多?；谶@些原因，改進(jìn)后的割草機(jī)精致實(shí)用，很快出現(xiàn)在英國各地的潮流引領(lǐng)者的院子里。

最早的燃油割草機(jī)是1897年由德國奔馳公司和紐約科德威爾（Coldwell）割草機(jī)公司聯(lián)合設(shè)計(jì)的。兩年后，一家英國公司開發(fā)了自己的原型割草機(jī)；然而這些公司都沒有大規(guī)模生產(chǎn)他們自己公司所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。1902年，詹姆斯·愛德華·蘭瑟姆（James Edward Ransome）設(shè)計(jì)的第一臺(tái)商用割草機(jī)問世并銷售。盡管蘭瑟姆的割草機(jī)有一個(gè)舒適的駕駛座位，但大多數(shù)早期的割草機(jī)都不是這樣的，即使在今天，許多流行的割草機(jī)都是從后面用手推動(dòng)的。

騎行式割草機(jī)與步進(jìn)式割草機(jī)

割草機(jī)有兩種基本類型：騎行式和步進(jìn)式。

早期的步進(jìn)式割草機(jī)是手推的，使用水平卷軸或滾筒，兩端各帶有幾個(gè)刀片。盡管電動(dòng)卷軸割草機(jī)問世，但有些人仍然喜歡無動(dòng)力的卷軸割草機(jī)，因?yàn)樗鼈兒?jiǎn)單、安靜、環(huán)保，不需要太多維護(hù)，而且還能在使用的同時(shí)鍛煉身體。電動(dòng)卷軸割草機(jī)如今已經(jīng)被帶有旋轉(zhuǎn)刀片的旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)所取代。

旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)比卷軸式更容易制造，因?yàn)樗幕驹O(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，而且?guī)缀踹m用于所有類型的草坪。在任何一個(gè)夏日的周六時(shí)間里，人們大概率會(huì)用旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)來修理自己的草坪。旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)有一個(gè)單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)刀片封閉在機(jī)殼內(nèi)，由輪子支撐。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)刀片每分鐘旋轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)，刀鋒尖端的線速度大約為5800米/分鐘，而刀鋒的尖端是切割雜草的工作部位。

電動(dòng)步進(jìn)式割草機(jī)有一個(gè)甲板層，可以保護(hù)使用者不受裸露旋轉(zhuǎn)刀片的傷害，還可以將割下的草料放入收集袋中、從側(cè)卸料槽排出，或者作為覆蓋物放回草坪上。后置手柄用于推動(dòng)和引導(dǎo)割草機(jī)，也可作為割草機(jī)控制部件的安裝位置。自行行走的后置割草機(jī)由連接在電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸上的鏈條或皮帶驅(qū)動(dòng)，這使得推動(dòng)割草機(jī)的工作更加容易。割草機(jī)有四個(gè)輪子，由汽油機(jī)或電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。大多數(shù)割草機(jī)使用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，但電動(dòng)割草機(jī)正變得越來越普遍（以后會(huì)更多）。

座駕型割草機(jī)是很受歡迎的手推式割草機(jī)的替代品，尤其是對(duì)于擁有較大面積草坪的用戶，當(dāng)然，對(duì)于園林綠化公司來說更是如此。它們的擋板下面通常有兩到三個(gè)旋轉(zhuǎn)刀片，這使它一次切割的面積更大。座駕型割草機(jī)有兩種基本類型：牽引式和Z式（可以原地轉(zhuǎn)向）。

草地牽引機(jī)（牽引式割草機(jī)）看起來像小型農(nóng)用拖拉機(jī)，在其上部有一個(gè)舒適的座位。園林牽引割草機(jī)與草坪牽引割草機(jī)基本功能相似，但園林牽引割草機(jī)可用于耕作和培育花園，有時(shí)甚至可以安裝掃雪機(jī)附件。

Z式割草機(jī)與牽引式割草機(jī)的轉(zhuǎn)向方式不同。駕駛員通過操控割草機(jī)兩側(cè)的大驅(qū)動(dòng)輪來控制方向。這些割草機(jī)可以原地轉(zhuǎn)向，非常容易操作，特別適合在有很多障礙的草坪上割草。Z式割草機(jī)要比牽引式割草機(jī)貴得多，所以還不常見。Z式割草機(jī)很受園林綠化公司的歡迎，大多是因?yàn)樯虡I(yè)用途而制造。

電動(dòng)割草機(jī)

電動(dòng)割草機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)有一段時(shí)間，但直到最近仍然不是很受歡迎。早期的產(chǎn)品使用交流電（AC）發(fā)動(dòng)機(jī)，需要通過一根長(zhǎng)長(zhǎng)的導(dǎo)線從家里接通電源。隨著直流電池技術(shù)的進(jìn)步，不用電線的電機(jī)成為可能。但是與燃油割草機(jī)相比，大多數(shù)電動(dòng)割草機(jī)還是動(dòng)力不足，市場(chǎng)份額仍然很小。

最近一些公司已經(jīng)能夠生產(chǎn)出性能可與燃油割草機(jī)媲美的電池供電電動(dòng)割草機(jī)。目前它們的價(jià)格仍高于汽油驅(qū)動(dòng)的同類產(chǎn)品，這種情況可能會(huì)隨著時(shí)間的推移而改變。有些公司銷售座駕型電動(dòng)割草機(jī)，但市場(chǎng)上仍是以手推式為主。

由于比同類的燃油割草機(jī)更安靜、更容易維護(hù)、重量更輕，我們可能會(huì)看到越來越多的電動(dòng)割草機(jī)投入使用。

綜上所述，有許多不同類型的割草機(jī)。下面的章節(jié)將主要描述使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的座駕型Z式割草機(jī)。

割草機(jī)部件

典型的燃油割草機(jī)由數(shù)百個(gè)單獨(dú)的部件組成，包括技術(shù)先進(jìn)的兩沖程或四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，各種機(jī)械制造部件，從外部承包商處購買的各種配件，以及許多標(biāo)準(zhǔn)零部件。這些部件大部分是金屬的，主要包括：割草機(jī)擋板、機(jī)架、發(fā)動(dòng)機(jī)和刀片。然而，有一些是由塑料制成的，如側(cè)卸料槽、蓋子和插頭。

制造過程

制造Z式割草機(jī)需要精確的庫存控制、零部件和人員安排，以及人員和任務(wù)的協(xié)調(diào)同步。某些生產(chǎn)任務(wù)是使用機(jī)器人來完成的，尤其是焊接。盡管這樣，仍然需要熟練的工人來完成大部分裝配工作。

部件的卸貨與分配

1．這些部件通過卡車運(yùn)到工廠的裝貨碼頭，然后由叉車或架空小車運(yùn)到其他生產(chǎn)中心進(jìn)行成型、加工、噴漆，如果在運(yùn)抵后不需要再加工就可以直接進(jìn)行組裝。

沖壓成型

2．鋼板自動(dòng)切割成合適的形狀，形成割草機(jī)面板、前格柵、座椅平臺(tái)等部件。機(jī)器人將每個(gè)切割件運(yùn)送到液壓機(jī)中，液壓機(jī)中裝有相應(yīng)的模具組對(duì)這些切割件進(jìn)行模壓成型。

3．液壓機(jī)施加大約1000噸的壓力將薄板塑成所需的形狀。再用另一臺(tái)液壓機(jī)把新成形的加工件的毛邊剪掉。

4．割草機(jī)甲板等部件被轉(zhuǎn)移到另一組沖床上，沖床為刀片主軸和其他附件接點(diǎn)沖孔。

5．完成的零件被堆放在一起，然后運(yùn)送到油漆車間。

噴漆

6．割草機(jī)甲板、格柵、座椅平臺(tái)和其他車身部件堆放在一起，然后用一種防銹化學(xué)品清洗。

7．這些部件被吊在一個(gè)龍門架上，然后通過在電解槽中浸泡來上漆。這一過程是把直流電流加在工件和電解槽電解液上，帶電的涂料離子在電流的作用下附著在工件表面，工件本身充當(dāng)電極之一。

零部件

8．主要零部件是在不同的工廠車間使用已成型、已加工或購買的材料和標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)的。從外部供應(yīng)商購買的零部件，包括按制造商制定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格制造的發(fā)動(dòng)機(jī)、輪胎、換擋機(jī)構(gòu)、安全帶和軸承。注塑成型的塑料部件用于側(cè)出料槽、蓋子和插頭。注塑是將熔化的塑料注入模具，然后冷卻的過程。當(dāng)它冷卻時(shí)，塑料即呈現(xiàn)出模具的形狀。

組裝割草機(jī)甲板

9．漆過的割草機(jī)甲板降到兩個(gè)或三個(gè)刀片主軸（取決于割草機(jī)的型號(hào)）的位置，然后主軸與甲板之間用螺栓固定。刀片主軸是在另一條生產(chǎn)線上組裝的，此時(shí)刀片已經(jīng)安裝在主軸上了。

10．每個(gè)主軸的末端安裝一個(gè)滑輪，另外一個(gè)張緊輪通過螺栓固定到位。工人用一條長(zhǎng)長(zhǎng)的橡膠傳動(dòng)帶套在兩個(gè)滑輪上。

11．軌距輪的設(shè)計(jì)是為了將割草機(jī)甲板提升到不平的草坪表面的高度以上。它們被安裝在割草機(jī)甲板上，能將甲板從地面提升6～13毫米。

12．接下來，在甲板上安裝塑料模塑件。這包括給暴露的驅(qū)動(dòng)皮帶上安裝一個(gè)保護(hù)套，以及安裝側(cè)出料槽。

組裝割草機(jī)框架

13．割草機(jī)機(jī)架的鋼軌與前輪的安裝環(huán)一起夾在旋轉(zhuǎn)焊接臺(tái)上。然后，焊接臺(tái)轉(zhuǎn)到機(jī)器人焊接站，在那里，前輪安裝環(huán)被焊接到鋼軌上。

14．接下來，在一個(gè)密封室里對(duì)焊接機(jī)架進(jìn)行底漆和粉末噴涂。粉末噴涂包括用化學(xué)物質(zhì)徹底清洗和漂洗零件，以密封表面（與空氣隔絕）。然后，這些部件被送到架空輸送機(jī)上，穿過一個(gè)油漆間。噴槍噴射出細(xì)小的帶有電荷的油漆顆粒（與需要噴漆部分的電荷電性相反），相反電性的油漆均勻地附著在割草機(jī)機(jī)架表面。接下來，將鋼軌機(jī)架放在烤爐中烘烤，產(chǎn)生一種閃亮的、永久的、類似琺瑯的涂層。上漆的鋼軌機(jī)架可以經(jīng)受腐蝕性草漿和切割過程中產(chǎn)生的污垢和碎片的侵蝕，保護(hù)機(jī)架顏色多年不變。

15．緊接著，在制造工廠的另一個(gè)區(qū)域，用螺栓把發(fā)動(dòng)機(jī)組件固定到機(jī)架上。轉(zhuǎn)向桿、腳踏板和座椅平臺(tái)也用螺栓連接到機(jī)架上，同時(shí)前格柵也用螺栓裝到機(jī)架上合適的位置。

16．割草機(jī)的前輪安裝在軛架上，軛架安裝在機(jī)架前部的安裝環(huán)上，軛架頂部用卡環(huán)固定。較大的后輪用螺栓固定在后軸上，然后將整個(gè)機(jī)架滾到正在等待安裝的割草機(jī)甲板上方，現(xiàn)在用螺栓把甲板固定在車架上。

17．提升放在裝配平臺(tái)上的割草機(jī)，便于工人將割草機(jī)甲板上的傳動(dòng)帶連接到發(fā)電機(jī)組件垂直傳動(dòng)軸的滑輪上。

測(cè)試與總裝

18．通過計(jì)算機(jī)控制對(duì)割草機(jī)的四輪進(jìn)行測(cè)試定位，以確保它們轉(zhuǎn)動(dòng)正常。如果需要的話，調(diào)整變速箱也是可行的。

19．同時(shí)對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，并安裝側(cè)板和儀表盤。

20．最后，將座椅安裝在座椅平臺(tái)上，到此割草機(jī)總裝完成。

質(zhì)量控制

檢驗(yàn)員對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，檢查公差配合、接縫、耐久性和飾面。特別是要仔細(xì)檢查油漆操作。每一個(gè)油漆部件的樣品都定期從生產(chǎn)線上取下來進(jìn)行超聲波檢測(cè)，這一過程是將油漆暴露在與鹽浴相同的腐蝕環(huán)境下，模擬連續(xù)450小時(shí)暴露在自然室外環(huán)境中。刻劃油漆過的部分，觀察裸露的表面，來尋找上銹的蛛絲馬跡。如果需要的話，調(diào)整油漆或清洗周期，以確保產(chǎn)品的高品質(zhì)和耐用性。

最終的性能測(cè)試（裝配的最后一步）向用戶保證了產(chǎn)品的可靠性和安全性。每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)加少量的氣（或油）混合物。技術(shù)人員用手啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)以檢查和測(cè)量每分鐘的轉(zhuǎn)速。驅(qū)動(dòng)元件和安全開關(guān)也被作為檢查對(duì)象。根據(jù)現(xiàn)行《消費(fèi)品安全委員會(huì)條例》的要求，割草機(jī)刀片在運(yùn)行時(shí)，必須在控制手柄松開的3秒內(nèi)停機(jī)。

未來發(fā)展

電動(dòng)割草機(jī)器人

割草機(jī)器人已經(jīng)被用于自動(dòng)修剪草坪，在西歐和亞洲部分地區(qū)主要用于商業(yè)性質(zhì)。只有少數(shù)幾家小型制造商和一兩家大型割草機(jī)制造商在生產(chǎn)它們。無論如何，全球?qū)Ω畈輽C(jī)器人的需求會(huì)增長(zhǎng)，所以不久之后你有可能會(huì)親身體驗(yàn)一回。

割草機(jī)器人的設(shè)計(jì)是為了避開院子里連續(xù)邊界線及樹木等障礙物?；就ㄟ^埋在邊界地下幾厘米的電纜發(fā)送信號(hào)。當(dāng)機(jī)器人檢測(cè)到它已經(jīng)到達(dá)邊界時(shí)，它會(huì)轉(zhuǎn)過身去?；具€充當(dāng)機(jī)器人電池的充電器，當(dāng)電池電量不足時(shí)，機(jī)器人就會(huì)回來充電。該機(jī)器人還配備了傳感器來檢測(cè)碰撞。

隨著電動(dòng)割草機(jī)（非機(jī)器人割草機(jī)）的性能與汽油割草機(jī)相當(dāng)，而且價(jià)格下降，其受歡迎程度可能會(huì)繼續(xù)上升。電動(dòng)割草機(jī)比燃油割草機(jī)更容易維護(hù)，運(yùn)行更安靜，對(duì)環(huán)境更友好。將電動(dòng)割草機(jī)與太陽能電池板結(jié)合起來可以進(jìn)行充電，將是未來發(fā)展的自然趨勢(shì)。