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    論文

    如何科學合理地選用堤防專用剪草設備

        日前,我司總經理李明工學博士在《中國水利》雜志2016年第7期(總第793期)上,發表了《如何科學合理地選用堤防專用剪草設備》的文章,以供水利相關部門和領導參考。文章的詳細內容,可參閱下方。


        目前我國在建設和管理的堤防上大多以種植鋪設綠色草坪或自然生長的植物為主,按照我國堤防管理的相關規定和要求,為減少堤害動物對堤防產生危害并有利于開展堤防安全巡視檢查工作,對堤防草的高度等有明確的管理要求。除此之外,通過對堤防草的經常修剪,還可以促進植物的根系生長,增強固土效果。

    由于各類堤防的實際地貌特征不同,堤防坡度也不同,堤防斜坡上所生長的草坪草、自然生長的雜草、樹枝和灌木等植物也不同,一些堤防上還存在著石塊、瓶、罐等雜物,因此,如何科學合理地選擇符合各地堤防草的修剪管理設備就顯得更加重要。

        目前,我國堤防草的修剪管理主要是以背負式割草機為主,但因其工作效率低,勞動強度大,對于長草的修剪也僅僅是切割斷而已,如遇到小的樹枝或較粗的灌木等就無法修剪,并且對于被切斷的長草等也無法粉碎細化。最近國內一些堤防管理單位開始采用堤防專用剪草設備,有效地解決了上述難題。下面從操作人員的自身和他人的人身安全性、設備本身的安全可靠操作性、堤防草的修剪管理品質、剪草工作效率、剪草設備的耐用性和易維護性及價格等方面進行綜合分析,以便相關部門和單位在選擇剪草設備時作出科學合理地選擇。

    操作人員的自身和他人的人身安全性

        堤防一般由迎水坡和背水坡及堤頂組成,而迎水坡和背水坡一般都會種植不同的草或植物,且不同地方的堤防坡度也各不相同,因此除了目前還很少采用遙控或無人駕駛的剪草設備以外,一般的操作人員都需在斜坡坡面上進行剪草作業。這樣對在堤防上剪草的作業人員來說,其安全性就要比在公園等平地上的剪草作業要求高許多。

    除了剪草作業人員的自身安全以外,由于剪草作業中剪草刀具的高速旋轉所甩出的堤防草叢中的石塊等雜物,極易擊傷周圍好奇觀看或通過的人和物(汽車)。

        為了避免上述可能發生的潛在危險,堤防專用的剪草機械在其結構上,都會重點給予考慮并在設計產品上加以體現,將風險降低到最低程度。如廠家會在剪草機上設計成雙重安全保護裝置,除了高速旋轉刀具的安全防護鋼罩外,還有如圖1所示的能起到保護剪草作業人員自身安全的第二層(雙重)安全防護鋼板。一些大型剪草機還需配上防止飛濺出來易擊傷他人或物的安全防護緩沖金屬鏈條屏障。


    圖1.
    安全防護結構

    以上安全保護裝置對剪草作業人員和他人的安全來說是必不可少的。


    設備本身的安全可靠操作性

        堤防的迎水坡和背水坡均有一定的坡度,堤防專用剪草機與一般的園林用剪草機相比還是有很大的差別,即使在外觀上看似相似,實際的爬坡性能有很大的不同。堤防專用剪草機必須具有卓越的爬坡性能,以免出現打滑等不安全事故。

    相對于園林用剪草機來說,堤防專用剪草機的重心一般設計得低矮一些,目的是降低重心,使其在堤防斜坡工作時具有更佳的安全穩定性,尤其是在堤防斜坡上調頭轉彎時,可避免出現翻車事故。

        按行走方式分類,剪草機一般可以分為自走式、駕駛式和牽引式3類。根據不同堤防的特點和要求,可以采用自走或駕駛形式的剪草機,而牽引方式的剪草機盡管其剪草工作效率高,但在堤防斜坡上因不容易調頭轉彎,所以不適宜在堤防斜坡上使用。另外,考慮到剪草作業人員的安全,在堤防上使用駕駛式的剪草機,都是采用如圖2所示的站立式,而不是坐式的,設計成這樣的目的主要是為了在遇到危險的情況下,可以方便安全逃生,同時作業人員所站立的操作平臺可隨地形自動調節成水平位置,以保證操作人員始終能夠保持垂直站立,以提供最大限度的安全作業環境。


    圖2.自動調節水平站板


    從剪草機的行走方式來看,有履帶式和輪式之區分。有許多堤防的迎水坡和背水坡從表面上看似比較平整,但是實際上堤防土壤表面是不平整的,所以在堤防斜坡上剪草,應優先選用履帶式行走的剪草設備,這比輪式行走的剪草機安全穩定性更高。


    堤防草的修剪管理品質

    根據堤防草的修剪高度等管理要求,剪草機設備應符合和滿足其要求,同時通過修剪后,達到整齊美觀的效果。許多堤防上不只種單一品種的草,還會有其他自然生長的植物,甚至還有灌木和樹枝等,因此剪草設備也不僅僅只是滿足修剪單一品種的草,應有更廣泛的適用性,要能夠滿足修剪各類植物,這也是選擇剪草機設備的關鍵技術性能指標之一。

    關于剪草質量的優劣,在很大程度上取決于剪草機的刀具種類和質量,而適合在水利堤防的剪草機,刀具主要為旋刀和錘刀兩種,見表1所示的旋刀和錘刀特性對比表。目前在國內水利堤防草管理行業,盡管背負式割草機(也屬于旋刀的一種類型)采用較多,但其缺點也已被越來越多的使用者所認識,其除了工作效率低和勞動強度大以外,在許多自然生長的雜草和灌木等植物的堤防上無法修剪,尤其是遇到小石塊等時,更是無法使用或十分危險。由表1可知,錘刀更適合各類堤防草的修剪,無論是人工種植的草,還是自然生長的雜草、樹枝和灌木等植物都能修剪,在遇到石塊、瓶和罐等雜物時,錘刀也能在一定程度上承受撞擊,而不會像旋刀那樣立即導致刀具損壞或失效,因此錘刀比旋刀更適合在水利堤防上使用。



    在修剪平整度方面,履帶式剪草機比輪式剪草機修剪的平整度高,美觀程度也高。剪草高度是指經修剪后,堤防坡面上草的留茬高度。輪式剪草機在剪草作業時,因行駛的輪胎會隨地面的高低而變化,所以即使修剪后的留茬高度相同,在整體視覺上也會顯示出高低不平的感覺,觀賞性較差;反之履帶式剪草機在行駛過程中,因為履帶面基本是與堤防的坡面接觸,而不像輪式剪草機的輪是與堤防成點接觸,所以履帶式剪草機的履帶不會因堤防的微觀不平整而受影響,使用履帶式剪草機修剪后的平整度和觀賞性都更佳。


    剪草工作效率

    在保證人身和設備安全及剪草質量的前提下,剪草工作效率也是堤防管理單位(部門)最為關注的一項指標。堤防一般都比較長、面積較大,對剪草設備的工作效率要求更高。

    對于同一個堤防來說,剪草設備的剪草工作效率主要取決于剪草機的剪草行駛速度和剪草寬度。在剪草機剪草寬度相同的情況下,一般駕駛式比自走式剪草設備的效率高,而液壓無級自動變速要比手動排檔變速更適宜,工作效率也將更高。

    除此之外,因為堤防斜坡地面的不平整,導致輪式剪草機在行進過程中,易出現激烈的顛簸而無法快速行駛,從而影響到作業速度;反之履帶式剪草機,因相對于輪式剪草機的輪胎與地面的點接觸相比,履帶與地面的接觸為面接觸,所以對一些高低不平的堤防表面的反應不太明顯,履帶式剪草機比一般輪式剪草機行駛速度更快,效率也更高。

    剪草設備的耐用性和易維護性

    堤防剪草作業的環境比一般的園林工作環境復雜且惡劣,因此對堤防用剪草設備的各方面性能要求更高。剪草機一般由3部分組成:一是動力部分,二是傳動部分,三是作業部分。動力源通過傳動系統傳遞到作業(刀具)部件,從而實現剪草作業。

    目前,堤防剪草機的動力源主要采用發動機,而發動機可分為汽油發動機和柴油發動機兩大類。一般小型剪草機以采用汽油發動機動力為主,大型剪草機以采用柴油發動機動力為主。兩類發動機的性能特點各有利弊,不能簡單論之,需要強調的是由于堤防剪草作業一般在高溫(夏季)季節使用的頻率較高,而且是在有斜坡的地方上使用,因此對發動機的冷卻降溫就顯得很重要,否則會造成發動機過熱,導致發動機出現故障。為減少和避免出現上述故障,除了選擇商用發動機動力外,還要重點關注發動機的冷卻系統,這也是與普通園林家用剪草機的重要區別之一。

    傳動部分所采用最多的是機械傳動或液壓傳動。機械傳動相比液壓傳動,在維修保養方面,更簡單、直觀和方便;而液壓傳動在正常狀態,操作更方便,而在維修保養上相對要求更高。這需要用戶根據各自的具體實際情況來決定。

    作業部分,也就是剪草刀具部分,最關鍵的是刀具的耐用性,旋刀在遇到樹枝、灌木或石塊等雜物時,機械很容易出現故障,而不適宜在堤防上使用;而錘刀在碰到石塊等雜物時因為刀具是通過傳動軸高速旋轉,利用離心力進行剪草,所以刀具不易損壞。另外,錘刀所采用的鋼材和熱處理的要求較高,使其具有更高的強度、韌性和耐磨性,使用時刀具不易出現崩刃和斷裂,使用壽命較長。


    價格

    價格也是用戶考慮的重要因素之一。價格的高低是相對的,關鍵是商品的性價比。堤防專用剪草機比目前使用的背負式割草機貴很多,但是針對堤防草管理工作,還需關注以下問題:一是剪草設備是否能夠滿足堤防管理要求。如對于目前普遍使用的割草機是否能滿足堤防各類種植草、雜草、灌木和小樹枝等植物的修剪,堤防上有石塊和瓶、罐等雜物是否影響設備的使用,修剪后的長雜草等植物是否需要粉碎細化等。二是工作效率等其他問題。從目前國內堤防草管理所遇到的難題來看,許多堤防管理單位管理的堤線長、管護的面積大,僅僅依靠目前所使用的背負式割草機無法滿足管理要求,且人員投入多,勞動強度大,工作效率低,機械損耗大。因此,只有在滿足修剪使用的前提下,再考慮工作效率等問題,最終通過綜合考慮選擇適合的堤防剪草設備。

    剪草機有家庭園林用和商業用的區分,目前國內堤防上使用的多數為家庭園林用的背負式割草機,價格比較低,而堤防專用剪草機屬于商用機械,規格型號多,同一型號產量少,導致其價格比較高,尤其是大型剪草機械價格更高,但考慮到一臺大型設備的工作效率高,可以達到十幾個人使用割草機的工作量,因此綜合起來考慮,選擇堤防專用剪草設備既可以降低工作人員數量,減少勞動強度,還可以減少汽油或柴油燃料等費用,綜合效益較高。

    對于堤防專用剪草設備的維修保養成本,如果制造時采用與國家機械行業標準相一致的公制尺寸規格,在使用時就可以降低很多維修成本。這也是選擇堤防專用剪草設備應考慮的問題。



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