在20世紀(jì)70年代，為了解決飼養(yǎng)生豬飼料不足，從國(guó)外引進(jìn)了一種繁殖力極強(qiáng)的水上浮生植物——水浮蓮。如今，這種浮生植物已經(jīng)泛濫成災(zāi)，以至整個(gè)珠江三角地區(qū)大部分河涌已經(jīng)被其密密麻麻地覆蓋住，造成河道堵塞并且因?yàn)槠湔趽踝√?yáng)光，造成河水發(fā)臭、魚(yú)蝦死亡、蚊蠅滋生，嚴(yán)重破壞了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，水浮蓮已成為農(nóng)業(yè)環(huán)保的頭號(hào)敵人。近年來(lái)，各級(jí)政府部門投入巨資，采取各種措施和辦法，如人工打撈、噴灑除草劑等，但都不能有效地控制水浮蓮的生長(zhǎng)繁殖，因此迫切要求尋找一種更方便、更有效的方法清除水浮蓮。P-150水浮蓮破碎機(jī)就是在這種情況下研制的。
1、水浮蓮破碎機(jī)組成
水浮蓮破碎機(jī)由機(jī)動(dòng)船和機(jī)械破碎裝置組成，如圖1所示。機(jī)械破碎裝置由機(jī)架、柴油機(jī)、動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、動(dòng)力離合器、破碎刀總成等組成。破碎刀是該機(jī)的主要工作部件。
2、水浮蓮破碎機(jī)工作原理
水浮蓮破碎機(jī)的工作原理：柴油機(jī)通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)水浮蓮破碎刀旋轉(zhuǎn)，將水浮蓮的花蕾破碎成碎片，使水浮蓮喪失再生能力，以達(dá)到清除水浮蓮的目的。
3、水浮蓮破碎機(jī)設(shè)計(jì)
水浮蓮破碎機(jī)必須滿足如下設(shè)計(jì)要求：1)將水浮蓮的花蕾破碎成1~ 8cm不等的碎片，使其喪失生長(zhǎng)能力；2）破碎刀必須是自上而下旋轉(zhuǎn)，不發(fā)生破碎刀推著水浮蓮走現(xiàn)象；3）破碎刀能夠深入水下，破碎水浮蓮的根莖，排除水浮蓮根莖對(duì)船體的阻擋，使船體能夠順利前進(jìn)；4）在船調(diào)頭或遇到其他緊急情況的時(shí)候，破碎刀能夠及時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，避免產(chǎn)生斷刀或其它事故。
下面對(duì)破碎機(jī)的主要工作部件——破碎刀作重點(diǎn)說(shuō)明。
3.1破碎刀的技術(shù)要求
1)破碎刀長(zhǎng)度。水浮蓮的生長(zhǎng)特別旺盛，浮在水面上高度達(dá)400 mm，水下根系長(zhǎng)達(dá)600mm，如果破碎刀的長(zhǎng)度不夠，旋轉(zhuǎn)半徑偏小，在旋轉(zhuǎn)破碎時(shí)，就很難將水浮蓮迅速破碎、分離，而且根系會(huì)纏繞和向下拉破碎刀，使破碎機(jī)很難正常工作。
2)破碎刀強(qiáng)度。破碎刀的材料要求用65Mn，耐磨，耐腐蝕。
3)破碎刀的刀軸高度可調(diào)。正常工作時(shí)，破碎機(jī)的刀軸是在水平面工作，在水浮蓮生長(zhǎng)密集的地方，破碎機(jī)的刀軸需要潛入水平面以下10~ 40 cm的位置工作；船調(diào)頭時(shí)，或在清理纏繞在刀軸上的雜物時(shí)，需要將刀軸提高到水平面以上10~ 40 cm。目前，刀軸高度上下可調(diào)的范圍是0 - 120 cm。
4)刀軸停轉(zhuǎn)方便。該機(jī)采周摩擦片式離合器。正常工作時(shí)，破碎刀連續(xù)旋轉(zhuǎn)破碎水浮蓮；在船調(diào)頭、遇到木樁、鐵線等雜物或其他緊急情況的時(shí)候，可以立即停止破碎刀軸的旋轉(zhuǎn)，避免斷刀和其它事故的發(fā)生。
3.2破碎刀設(shè)計(jì)計(jì)算
3.2.1破碎刀的運(yùn)動(dòng)方程
水浮蓮破碎機(jī)工作時(shí)，破碎刀一面旋轉(zhuǎn)，一面隨機(jī)動(dòng)船前進(jìn)，因此，破碎刀端點(diǎn)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)是船體前進(jìn)和刀軸旋轉(zhuǎn)2種運(yùn)動(dòng)的合成。其運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)是擺線，見(jiàn)圖2。
1)破碎刀端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程為式中：R為旋刀的旋轉(zhuǎn)半徑；t為時(shí)間；V為船的前進(jìn)速度；W為刀軸的旋轉(zhuǎn)角速度。
2)破碎刀端點(diǎn)的速度方程為式中：RW是破碎刀端點(diǎn)的圓周線速度。
從上公式可看到：破碎刀的旋切半徑越大、旋轉(zhuǎn)速度越高，破碎刀的破碎能力就越強(qiáng)。
3.2.2破碎節(jié)距
沿破碎機(jī)前進(jìn)方向縱垂面內(nèi)相鄰2把破碎刀破開(kāi)水浮蓮的碎片厚度，即在同一縱垂面內(nèi)相鄰2把刀相繼破碎水浮蓮的時(shí)間間隔內(nèi)，船體前進(jìn)的距離，稱為破碎節(jié)距。破碎節(jié)距s的計(jì)算式為
S=V·t．
式中：s為破碎節(jié)距；V為船的前進(jìn)速度；f為相鄰居兩把破碎刀相繼破碎水浮蓮的時(shí)間間隔。
破碎節(jié)距反映水浮蓮被破碎的程度。它與船體的前進(jìn)速度、破碎刀軸的旋轉(zhuǎn)速度、破碎刀的安裝數(shù)量有關(guān)。該機(jī)破碎節(jié)距為4.5
cm，符合將水浮蓮的花蕾破碎成1-8 cm不等的碎片的設(shè)計(jì)要求。
4、破碎機(jī)的主要參數(shù)
破碎機(jī)的主要參數(shù)見(jiàn)表1。
5、結(jié)論
1)性能穩(wěn)定。使用P-150水浮蓮破碎機(jī)連續(xù)工作3個(gè)月，共清理河道長(zhǎng)度32 km，河涌面積514 hm2，沒(méi)有發(fā)生故障。
2)破碎效果好。被破碎的碎片大小為1—8cm，碎片一部分隨水漂走，一部分沉入河底，腐爛沉沒(méi)。
3)效果好。用水浮蓮破碎機(jī)清理水浮蓮，比人工清理效率提高500—800倍，成本降低8.6~6倍；比噴灑除草劑清理效率提高3.5~ 2.5倍，成本降低9.6~ 6.8倍。被清理過(guò)的河面恢復(fù)光照，惡臭消失，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境有明顯改善。
該機(jī)設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕；工作效率高、效果好、能耗小；安裝、操作、維修容易，是消除水浮蓮公害，優(yōu)化農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的好機(jī)具。
