全 文 ：蒲草收割船割台的设计 *
金金， 王泽河， 姜海勇， 弋景刚
摘要： 为了实现蒲草高效率整齐收割以及减少人工劳动强度和更有好地净化水资源，本文设计了一种高效率整齐收割蒲草的收割船。 该
设备采用液压系统控制割刀刀架升降，可以实现不同水深作业；分禾、扶禾机构的合理设计可以保证蒲草的连续收割。
关键词： 蒲草； 收割船； 扶禾结构； 液压系统
中图分类号： TP391.7 文献标识码： A 文章编号： 2095-5553 (2014) 04-0048-04
金金, 王泽河, 姜海勇, 弋景刚. 蒲草收割船割台的设计[J]. 中国农机化学报, 2014, 35(4): 48~51
Jin Jin, Wang Zehe, Jiang Haiyong, Yi Jinggang. Design of cutting platform on cattail harvesting ship [J]. Journal of Chinese Agricultural Mecha -
nization, 2014, 35(4): 48~51
(河北农业大学机电工程学院， 河北保定， 071001)
收稿日期：2013年7月8日 修回日期：2013年8月19日
*基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07209-008-005)——白洋淀水生植物资源化利用技术与工程示范
第一作者：金金，男，1985年生，硕士研究生；研究方向为CAD/CAM技术及应用。 E-mail: 574529588@qq.com
通讯作者：王泽河，男，1969年生，教授；研究方向为CAD/CAM技术及应用。 E-mail: wzhcau@163.com
0 引言
蒲草属香蒲科水生宿根性草本植物， 植株基部的
短缩茎， 并从其叶腋间抽生地下匍匐茎， 匍匐茎在水
中延伸， 其顶芽弯曲向上生成新株， 叶箭形， 全缘，
叶色浓绿， 断面成新月形， 质轻而软， 叶肉组织为中
空的长方形孔格 [1]。 蒲草是一种广泛使用的工艺品编
织加工材料， 利用蒲草可编制鞋、 扇、 垫、 篮等实用
工艺品。 蒲草也是广泛生长的一种野生蔬菜， 其假茎
白嫩部分可以食用， 并且清爽可口； 老熟的匍匐茎和
短缩茎可以煮食或作饲料； 雄花花粉俗称蒲黄， 具有
药用和滋补功能 [2]。
蒲草的利用价值很大 ， 然而对于蒲草的收割
技术还不太成熟 。 人工收割的效率很低 ， 对于机
械化收割蒲草来说 ， 一般采用收割水草的收割船
来收获 ， 收割的蒲草凌乱 ， 效率低 。 本文设计了
一种用于收割蒲草的收割船 ， 能够整齐高效地收
割蒲草 ， 对降低人工劳动强度和净化水资源具有
重大意义。
1 主要技术参数
蒲草收割船的主要技术参数：
配用动力: 49kW
空载速度: 10km/h
满载速度: 5km/h
工作速度: 2.6~4.3km/h
生产率: 1.4~1.8hm2/h
承载量: 6t
有效割幅: 2.2m
驱动方式: 明轮
2 基本结构及工作原理
2.1 基本结构
蒲草收割船主要由船体、 切割器、 扶禾机构、 输
送带、 液压控制系统等组成 [3~8]， 蒲草收割船的结构
如图1所示。
1.输送带 2.扶禾机构 3.分禾机构
4.切割器 5.切割器架 6.液压缸
7.操作室 8.船体 9.明轮
2.2 工作原理
蒲草收割船在明轮的驱动下向前行驶， 当收割船
的割台部位接触到蒲草时， 割台前端的分禾机构把凌
乱的和稍微倾倒的蒲草聚集扶正， 然后接触到扶禾机
构， 在扶禾机构上的拨齿作用下把蒲草拨向切割器，
图 1 蒲草收割船
Fig. 1 Cattail harvesting ship
DOI:10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2014.04.013
中国农机化学报
Journal of Chinese Agricultural Mechanization
第 35 卷 第 4 期
2014 年 7 月
Vol.35 No.4
July. 2014
切割器切断蒲草后， 再经扶禾机构扶持到割台上的输
送带上， 然后由输送带把蒲草传送到船上， 完成蒲草
的收割和输送。
3 割台的设计
割台是蒲草收割船重要的部分， 主要由切割器、
扶禾机构、 输送带等组成 [3~8]。 割台的结构示意图如
图2所示。
1.分禾机构 2.扶禾机构 3.切割器 4.液压缸
5.切割器架 6.液压控制系统 7.输送带
蒲草在分禾机构1的作用下分为切割区和待割区，
切割区的蒲草在扶禾机构2的夹持下送向切割器3， 此
时切割器架5在液压系统6的作用下可以向上或向下调
整， 其目的是切割不同深度下的蒲草。 扶禾机构2在
液压缸4的作用下也需要做相应的调整。 被切断的蒲
草经扶禾机构传送到输送带7， 然后再输送到船上，
完成蒲草的连续收割和整齐铺放。
3.1 切割器
蒲草收割船的切割器采用往复式切割， 割刀分为
定刀和动刀两种， 动刀片是切割器主要的切割件， 动
刀的刀刃为齿纹刃， 定刀片为光刃 [7]。
3.2 切割器架
切割器架是由切割器、 滚轮、 滚轮支座等结构组
成。 其结构示意图如图3所示。
切割器架上端设有液压缸， 可以驱动切割器架上
下移动， 切割器架的滚轮与割台上的滑槽接触， 可以
滚动实现上下位置移动。 当割刀在做左右往复切割运
动时， 刀架会左右摆动， 此时设计的滚轮和滚轮支座
会起到支撑作用， 防止刀架摆动。 切割器架与割台接
触示意图如图4所示。
此切割器架的设计缘由： 若水草收割船的切割器
是固定在割台上的， 如果要割更深处的蒲草， 虽然可
以调整割台使切割器向下运动， 但割刀与蒲草不再保
持垂直切割， 这样肯定会影响蒲草的切割质量和切割
效率。 蒲草收割船切割器架可以通过液压缸的作用调
整切割器垂直上升或下降， 使割刀始终与蒲草保持垂
直， 以保证切割效率和切割质量。
3.3 扶禾机构
3.3.1 扶禾机构的组成
扶禾机构的作用是把蒲草拨向切割器， 然后再夹
持住被切割的蒲草传输到输送带上。 扶禾机构主要由
输送链条、 导向轮、 拨齿等组成 [7， 8]。 扶禾机构的示
意图如图5所示。
1.导向轮 2.链轮 3.拨齿 4.输送链条
扶禾机构在工作时， 链轮运转带动链条传动， 此
时链条上的拨齿由于自身的扭簧弹力的作用在工作区
域伸展开， 拨动蒲草向上行进， 当快到到达顶端时，
拨齿在导向轮的作用下， 扭簧被压紧， 拨齿收缩进入
非工作区域。 拨齿进入非工作区域后在几个导向轮的
作用下一直处于收紧状态， 然后再进入工作区完成整
个工作过程。
3.3.2 拨齿的设计
拨齿是由拨杆、 扭簧、 支座等组成， 其结构示意
图 2 割台
Fig. 2 Cutting platform
图 3 切割器架
Fig. 3 Cutting knife rest
图 4 切割器架和割台接触示意图
Fig. 4 Knife rest and cutting platform
1.切割器 2.滚轮支座 3.滚轮 4.加强筋 5.刀架
图 5 扶禾机构
Fig. 5 Supporting mechanism
金金 等: 蒲草收割船割台的设计第 4 期 49
图如图6所示。 在非工作区内由于导向轮的作用， 挤
压扭簧使拨齿压缩收紧； 进入工作区域内， 拨齿伸展
开拨动蒲草向上运动。
3.3.3 扶禾机构的运动分析 [9]
扶禾机构工作时的运动分析如图7所示。 蒲草收
割船以V1的速度向前行驶， 扶禾机构上的拨齿由以
成θ角度的扶禾链带动， 以V2的速度向上运动。 拨齿
Ba的回转半径BO与纵坐标成β角时， 拨齿全张开 ，
经过时间 t1， 拨齿自B运转到C， 接着拨齿做直线运
动， t2为拨齿作直线运动的时间。 若经过时间t3拨齿
运动到D， 此时恰将生长在M点的蒲草扶持成前倾角
φi切割。
单个拨齿的一次运动轨迹参数方程为：
XD=V1 （t1+t2） +Rsinθ-t3V2cosθ
YD=Licosφi=h1+h2+Rcosθ+t2V2sinθ
式中： Li——生长在M处蒲草切割时， 拨齿扶持蒲草
的长度；
φi——生长在M处蒲草时的倾角， 前倾为正，
后倾为负；
R——下链轮的半径。
则在（t1+t3）时间内割刀前进的距离为：
V1t1+V1t3=N- （A-Rsinβ） +htanφi
式中： N——扶禾机构下链轮轴距割刀的水平距离，
即扶禾机构的前伸量；
A——生长在M处的蒲草距拨齿全张开时的水
平距离。
3.4 分禾机构
分禾机构前端设计成尖细状， 逐渐成弧形过渡
到后端， 后端较宽。 当收割船工作时， 割台前端的
分禾机构接触到蒲草 ， 可以把稍微倾斜的蒲草扶
正， 把凌乱的蒲草分整开， 更有利于蒲草的收割作
业 [10]。
3.5 输送带
输送带是由链轮、 链条、 链板等组成， 割台上端
链轮在液压马达的控制下转动， 带动链条及固定在链
条上的链板运转。 被切割的蒲草经扶禾机构传送到输
送带上， 再经过输送带的传送把蒲草运到船上 [11， 12]。
4 蒲草收割船的多种功能
4.1 可以做水草收割船
将蒲草收割船割台中的分禾机构、 扶禾机构拆卸
下来， 保留输送带和切割器， 如图8所示。 这样蒲草
收割船可做为水草收割船， 用来收割水草。
4.2 可以做水面清洁船
将蒲草收割船割台的分禾机构、 扶禾机构、 切割
器及切割器架等机构拆卸下来， 只保留输送带， 如图
9所示。 这样蒲草收割船可做为水面清洁船， 用来清
洁水面上的垃圾和漂浮物等。
图 6 拨齿
Fig. 6 Dial tooth
1.支座 2.扭簧 3.拨杆
图 7 扶禾机构的运动分析
Fig. 7 Analysis of movement of supporting mechanism
图 8 水草收割船割台
Fig. 8 Cutting platform of waterweed harvester ship
图 9 清洁船割台
Fig. 9 Cutting platform of cleaning ship
中国农机化学报 2014 年50
Design of cutting platform on cattail harvesting ship
Jin Jin, Wang Zehe, Jiang Haiyong, Yi Jinggang
(Agricultural University of Hebei, Baoding, 071001, China)
Abstract: In order to improve efficiency and orderly harvesting the cattail, reduce labor intensity and purify water resources, a new efficiently and orderly
harvesting ship was developed. This equipment adopts hydraulic system to control the rise and fall of cutter rest, it can realize different depths of water
operation; the reasonable design of divider and lifter could guarantee continuous cattail harvesting.
Keywords: cattail; harvesting ship; supporting mechanism; hydraulic system
5 结论
1） 分禾机构、 扶禾机构的设计可以保证蒲草的
整齐收割及铺放， 收割的效率很高。
2） 收割船的切割器架及扶禾机构在液压系统的
作用可以上下调整， 更大范围的适应了不同水域深度
的收获作业。
3） 收割船的割台保持在水面上，切割器架下降到
水里切割蒲草，大大减少了水对割台的阻力，节省动力。
4） 由于只在竖直方向上调整切割器位置， 保证
了割刀切割蒲草时与蒲草保持垂直， 提高了切割效率
和切割质量。
5）割台部分的扶禾机构、分禾机构、切割器等机构可
以拆卸， 使蒲草收割船也可以作为水草收割船用来收割
水草等水生植物， 也可以作为水面清洁船用来清理漂浮
物等。 蒲草收割船具备多种功能，具有很好的推广价值。
参 考 文 献
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