果园电动修剪刀片摩擦磨损性能研究 - 江苏农业科学.pdf

江苏农业科学　２０１６年第４４卷第４期 — ３７１— 孙健峰，杨　洲，张庆茂，等．果园电动修剪刀片摩擦磨损性能研究［Ｊ］．江苏农业科学，２０１６，４４（４）：３７１－３７３． ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０１６．０４．１０５ 果园电动修剪刀片摩擦磨损性能研究 １ １ ２ ２ １ 孙健峰 ，杨　洲 ，张庆茂 ，郭　亮 ，冯志恒 （１．华南农业大学工程学院，广东广州５１０６４２；２．华南师范大学广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室，广东广州５１０００６） 　　摘要：为了解果园电动修剪刀片的耐磨性，采用ＨＴ－５００高温摩擦磨损试验机对修剪刀片进行磨损试验研究，检 测２００～５００ｇ载荷下修剪刀片的摩擦系数，计算体积磨损率，观察磨痕形貌，测量磨痕宽度和磨损面积，探索磨损机 制。研究结果表明：２００～５００ｇ载荷下，摩擦系数由０．１４０３增加到０．４０１９；２００ｇ载荷下平均摩擦系数最小，体积磨 损率最大；５００ｇ载荷下平均摩擦系数最大，３００ｇ载荷下体积磨损率和磨损面积最小；４００ｇ载荷下磨损面积最大。随 载荷增加磨损机制逐渐向磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损的复合磨损方式转化。 　　关键词：电动修剪；刀片；摩擦磨损；摩擦系数；６５Ｍｎ 　　中图分类号：Ｓ２２４．４　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００２－１３０２（２０１６）０４－０３７１－０３ 　　中国是水果生产大国，２０１２年种植面积和产量均居世界 １　试验方法与设备 ［１］ 首位 。果树修剪是果园管理的一项重要工作，修剪可有效 ［２－３］ 　　电动修剪过程主要是修剪刀片与果树之间的摩擦磨损， 提高果品产量和品质 。目前我国果树修剪以人工作业为 主，劳动强度大，作业效率低，人工成本高，很多工人为了省力 由于刀片相对于果枝较硬，磨损中主要磨损果枝，对６５Ｍｎ弹 往往生拉硬拽，造成枝干破裂影响果林产量，另外，长时间修 簧钢的磨损性能表征不明显，因此本试验中选用 ＧＣｒ１５小球 剪工作会严重伤害工人的手臂和肩膀，造成肌肉慢性劳 为上磨样，磨损更加强烈，更能反映出６５Ｍｎ弹簧钢的模型性 ［４－６］ 能。试验中选用电动修剪机具中常用的６５Ｍｎ动刀为下磨 损 。为降低修剪作业人员的劳动强度，提高作业效率，电 动和气动修剪技术在国内逐步得到推广和应用。我国南方大 样，成分如表１所示。采用图１所示ＨＴ－５００高温摩擦磨损 面积种植的龙眼、荔枝由于其树枝硬度高，剪切强度大，制约 试验机，磨损温度为室温。ＨＴ－５００高温摩擦磨损试验机基 了电动、气动修剪机具的剪切能力，影响电动、气动修剪机具 本工作原理如图２所示，将２刀片固定在３载物台上，通过加 ［７－９］ 载试验所需载荷砝码，启动电机使４主轴转动，驱动样品盘上 在南方普及 。修剪过程中修剪刀片的抗磨能力决定了修 剪机具的作业效率、修剪质量和刀片的使用寿命，因此对目前 的试块转动，使其与 ＧＣｒ１５钢球进行滑动摩擦，通过压力传 电动修剪机具中常用的修剪刀片进行抗磨性能研究就显得尤 感器感知加载机构上的载荷Ｆ及该面的压强Ｐ，传递信号给 为重要。本研究以电动修剪机具中最常用的６５Ｍｎ弹簧钢刀 机械摩擦系统，由计算机检测出试验温度、摩擦系数等数据并 片为切入点，采用摩擦磨损试验机研究其磨损情况，通过体视 进行图形显示和数据存储。摩擦磨损试验主要参数见表２。 显微镜观察磨痕形貌，测量磨痕宽度和磨损面积，计算体积磨 试验中为研究修剪刀片磨损性能，加载２００～５００ｇ载荷，磨 损率，揭示６５Ｍｎ弹簧钢磨损机制，为今后电