剪草机的发展历史简介最近十年来剪草机应用的新技术
高尔夫作为一项体育运动由来已久,现代高尔夫起源于十八世纪的苏格兰,十九世纪在北美洲得到蓬勃发展,到今天已经成为遍及全球、老少皆宜、最贴近自然的体育运动。随着行业的不断发展,高尔夫场地的水准不断提高,也使高尔夫养护机械不断推陈出新,先后出现了混合动力剪草机、电动剪草机、浮动刀头手扶果岭剪草机、侧移式三联剪草机等等,令草坪管理者拥有了更多选择余地,可以更加得心应手地雕琢高标准的场地。
1、混合动力和电动剪草机
首先谈谈混合动力和电动剪草机。由于石油资源的日益紧缺和不可逆性,以燃油作为动力的汽车行业早已经带头利用技术革新提高燃油经济性能和开发新能源新动力,混合动力轿车已经进入到我们的生活,电动汽车也是当前全球各大汽车公司的主要研发方向。高尔夫球场剪草机大多采用汽油或柴油驱动,同样受到燃料价格上涨的困扰,因此,剪草机生产厂家也纷纷开发电动和混合动力产品。现在比较成功和有效的混合动力形式是用剪草机原有的发动机驱动机器行走,同时发电驱动剪草刀具旋转,这种形式的混合动力剪草机既保证了机器行走所需动力不减反增,又充分利用电动技术精确控制滚刀转速,提高了剪草品质,同时还消除了原来滚刀液压油管爆裂漏油的灾难。
这种混合动力技术具备以下优势,第一,节省燃油,由于滚刀旋转系统改用电动,发电机代替了液压泵,使发动机的负载降低而省油,这是混合动力的最基本目的;第二,充分发挥了电控技术的优势,滚刀的转速通过控制器和与之相连的转速传感器精确地恒定滚刀旋转的速度,不再受发动机负载变化而产生波动,也就保证了剪草频率的精确,使剪草品质达到更高的水平;第三,由于采用电控技术,也实现了滚刀转速的精确调节,草坪管理者可以根据草坪密度、健康状态、剪草高度,更加精细地调节剪草频率,在不同条件下提高剪草品质。第四,原有驱动滚刀马达的液压油管被现在的电线束代替,液压油渗漏的可能性接近于零;这是因为全液压驱动的剪草机百分之九十九的渗漏来自于连接滚刀马达的液压软管和接头,取消了这些油管,剪草时的液压油渗漏当然也就消失了。这种混合动力剪草机最适合高尔夫球场的使用要求,这种技术现在已经很成熟并且应用在所有果岭和球道的滚刀剪草机上。唯一不太完美的是,电动马达特性是高速小扭矩,适合驱动小直径滚刀,液压马达特性是低速大扭矩,适合驱动大直径滚刀,因此滚刀电动技术应用在直径较小的滚刀剪草机上,直径7英寸以上的大尺寸滚刀剪草机仍然由液压驱动,草坪管理者在选择混合动力剪草机时,要与球场使用的草种匹配,草叶比较宽且硬的草坪,如结缕草 细叶结缕草,海滨雀稗等,不适合使用滚刀直径较小的剪草机,也就不太适合选用现在的混合动力剪草机。
全电动剪草机也是比较先进的技术,它具备以上混合动力剪草机电控滚刀的全部优势,同时噪声和尾气排放均为零,另外用蓄电池代替了发动机,使维护工作量降低。但是由于剪草机工作时不仅需要满负荷行使,还需要给剪草系统提供电力,因此全电动剪草机充满电以后的续航能力仍然比较有限,需要在结构技术上进一步完善,或者期待蓄电池技术进一步提高,蓄能更大更环保而且价格低廉。目前全电动剪草机技术只应用在体型较小的手扶果岭剪草机上。
2、浮动刀头手扶式果岭剪草机
浮动刀头手扶式果岭剪草机是近几年发展起来的新技术,各个品牌都有类似技术的产品,浮动的形式有吊挂式、十字轴式、球头牵引式,浮动量和自由度以球头牵引式最大且结构最简单实用。浮动刀头手扶式果岭剪草机的优势在于可以在起伏很大的果岭上仍然保持刀具贴附地面进行修剪,无论果岭造型如何,无论选择从果岭的哪个方向切入,这种手扶式剪草机的刀具能够适应来自上下左右各个方向的起伏变化,甚至是同时来自两个方向的倾斜,它的都能保持完全贴附在果岭表面完成平顺的剪切,这一优势是固定刀头剪草机无法匹敌的。浮动刀头剪草机主机和刀具的驱动形式有全机械式、混合动力式和全电动式,机械式驱动需要使用传动轴和万向节,在滚刀的动力输入端限制了刀具的浮动量,混合动力驱动结合球头牵引是最佳组合,滚刀与主机之间没有传动轴限制,只有滚刀电动马达的电线,完全不会影响刀具的自由度。
凡事有利也有弊,值得草坪管理者注意的是,由于浮动刀头剪草机的刀具与主机分体设置,修剪果岭时刀具对果岭的压实比固定刀头机型要小,因此长期使用浮动刀头修剪的果岭会出现局部草垫变厚的现象,使用三棱镜测量就可以发现,此时要适当增加梳草或切根养护的频率,避免在湿热季节发生病害。建议起伏不大的果岭仍然使用固定刀头的剪草机或窄幅固定刀头剪草机,保持果岭草坪更健康。
3、小型五联球道剪草机
随着高尔夫球场建设的发展,更多的球场对球道的品质要求不断提高,这种需求催生新产品,修剪更精细主机操控更灵活的小型五联球道剪草机相继出现。这种小型球道剪草机所配备的滚刀直径一般都比较小,甚至采用了与果岭剪草机相同尺寸的刀具,主机结构与大型五联剪草机相同,有三轮驱动,也有四轮驱动。
小型五联球道剪草机可以提高球道修剪品质,同时由于机身轻巧,转向灵活,更适合在地形复杂起伏较大的球道进行工作,小型刀具可以设定比大型五联剪草机更低的剪草高度。正因为如此,剪草机在这种地形工作需要相对较低的行使速度,避免在连续上下坡道和倾斜坡面出现漏剪或铲草现象,因此,小型五联球道剪草机的工作效率会相对降低。
4、三联剪草机的侧移式刀具
三联剪草机本身具备很好的灵活性和适应性,剪草高度范围较大,是高尔夫球场剪草应用最广泛的机型,通常被称作多用途剪草机。三联剪草机可以用于果岭外围,球道外围,沙坑边,湖边以及各种衔接区域。尽管如此,在一些相对危险的地形和边缘地带仍然无法完成修剪工作,为了能够拓展机械的功能,增强工作能力,提高剪草效率,三联剪草机增加了刀具侧移的功能。这种功能的作用就是将剪草刀具偏出剪草机轮胎以外,使其能够在普通剪草机无法达到的地点进行工作。
现在市场上可以实现侧移的剪草机有多种形式,第一种也是最简单的是侧置式,它的左右刀具提升臂的长短不一致,在刀具下落时会偏离机器中心置于主机的一侧,偏出的一侧的刀具比另一侧伸出轮胎以外多一些,凭借伸到外侧的刀具部分剪切边缘地带。这种形式结构简单,没有增加任何装置就实现了侧移功能。三套刀具同时偏向一侧,只能用这一侧剪切边缘地带;鉴于机器平衡等安全因素,伸出部分的尺寸有限,而且机器长期处在一侧偏重状态工作,整体的磨损会不一致。
第二种形式是三套刀具通过油缸的推动,从机器的中心线一起移到左侧或右侧,实现刀具伸出到机器以外剪切边缘区域。这种形式在原有机器结构上增加了油缸和滑轨实现刀具在左右双方向移动伸出,在工作时可以自由地进行选择操作,使工作非常方便,而且平时刀具可以在中心位置,避免偏置磨损;只是由于三套刀具同时侧移,基于安全考虑,偏出尺寸与第一种形式基本相同。
第三种形式是将前排刀具单独向左或向右推出,由于一套刀具的重量相对较小,对整机重心的影响小,伸出的尺寸最大,完成边缘剪草的能力最强,稳定性最高。
侧移式三联剪草机都能够完成边缘地带的修剪,但是每家球场场地各不相同,有些沙坑很深、很陡,在这些区域工作的危险性会大大增加,无论选择哪款机器,安全都是最重要的,一定要按照操作手册中有关安全的要求进行操作,避免事故发生。
5、独立刀盘旋刀剪草机
传统的大型旋刀剪草机多采用宽幅的刀盘以提高工作效率,刀盘宽度越大,效率越高,但是适应地形起伏的能力就越差。高尔夫球场的地形特点正好相反,必须用一定的起伏来增加难度和景观效果,特别是在半长草区、球道外围、沙坑边、湖边等区域。以前,平坦的长草区可以使用传统的旋刀剪草机修剪,起伏大的区域只能用滚刀剪草机修剪,滚刀剪草机剪草高度范围较低,不适合长草区修剪的要求,同时无论是选用三联滚刀还是五联滚刀,刀具的使用成本和维护难度都会远远高于旋刀剪草机。现在有了独立刀盘旋刀剪草机,这些矛盾就迎刃而解了。
独立刀盘旋刀剪草机顾名思义就是将传统的宽幅整体旋刀化为多个小尺寸独立旋刀,也可以理解为将三联或五联滚刀剪草机的滚刀换成相同幅宽的旋刀盘。这样的变化使旋刀剪草机在不损失原有工作效率的前提下增强了地形适应性能。不仅如此,刀盘的还采用了双轭式悬挂结构,使刀盘前后摆动更加自如,增加提升臂上下限范围,使机器的仿形能力得到大幅提高,同时在刀盘后面使用与滚刀相同的平滑辊轴,剪过的草会倒向一侧产生阴阳纹,使剪草效果更加接近滚刀剪草机。在选择独立刀盘旋刀剪草机时要注意的是,这种剪草机工作的范围多是地形起伏很大,障碍较多的复杂区域,不能像传统宽幅剪草机那样采用较高的剪草速度,另外,修剪方式也要像滚刀剪草机靠近,也就是将每次修剪量相对减小,这样才能使旋刀剪草机剪出滚刀效果。
高尔夫球场剪草机未来的发展趋势
综上所述,高尔夫球场剪草机发展的根本还是源于高尔夫场地的需求,同时要顺应全世界机械发展的潮流,并且依赖于机械电子等基础行业发展和高科技行业新技术的支持。未来的高尔夫剪草机会是什么样子?我个人认为有几个发展方向,第一,剪草刀具的革命。剪草刀具从粗放的旋刀发展到精细的滚刀,在剪草效果和效率方面都达到了极致,只有更新的模式才能真正突破达到更令人满意的效果。第二,电动剪草机是今后主要的发展方向,剪草机不仅使用电力驱动或太阳能驱动,现在市场上已经出现的新型剪草机,在驾驶操作上已经完全实现电子控制,诸如油门、制动等所有操控都不再靠机械联动部件完成,而是通过电子信号转换来实现,这不但提高了操控的精确度,还将现代先进的电脑融入其中,就像在驾驶高级轿车,如果在应用智能远程控制和卫星定位技术就可以实现无人驾驶。
现在欧洲和美洲已经销售太阳能转化电力驱动的全自动机器人园林剪草机,大小宛如家用吸尘器,在庭院内自动识别草地范围,自主选择剪草路线,自动避开障碍物,自动充电蓄能,自动磨刀,完全不需要庭院主人操心照顾。展望未来,果岭剪草机非常有可能实现全自动剪草,在球道这样相对封闭的区域也能应用卫星定位技术使五联球道剪草机实现无人驾驶剪草,这值得所有的高尔夫人翘首以待。
——贾浩 约翰迪尔公司