城市綠籬修剪機(jī)的設(shè)計(jì)

張貌帥 欒加航

摘要：針對(duì)綠籬修剪機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種小型手推式綠籬修剪機(jī)，包括包括動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和行走裝置設(shè)計(jì)、修剪裝置設(shè)計(jì)和升降裝置設(shè)計(jì)，在所查閱的文獻(xiàn)中尚未發(fā)現(xiàn)有相同機(jī)型的報(bào)道，屬原創(chuàng)型產(chǎn)品。相比現(xiàn)在小型綠籬修剪機(jī)以手持式為主的狀況，該綠籬修剪機(jī)能夠有效降低綠籬修剪的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高修剪質(zhì)量，有比較廣闊的市場(chǎng)前景。

關(guān)鍵詞：綠籬修剪機(jī);系統(tǒng)設(shè)計(jì);修剪裝置;升降裝置

引言

綠籬多是由矮小叢生的灌木組成的綠色景色，是裝飾景點(diǎn)、公園、居民小區(qū)、庭院及城市綠化的主要物質(zhì)材料。組成綠籬的樹(shù)種跟多，成長(zhǎng)特性各不相同，有的有主干，有的無(wú)主干，長(zhǎng)勢(shì)各異，因而必須通過(guò)合理修剪才能成為理想景觀，一方面是控制其高度，另一方面是形成一定造型、整齊的冠部和側(cè)面形狀等，手工修剪是一種方法，但國(guó)內(nèi)外有多種規(guī)格、型號(hào)的綠籬修剪機(jī)在生產(chǎn)中使用，成為主要的綠籬修剪工具[3]。

國(guó)內(nèi)外對(duì)小型綠籬修枝機(jī)的研究，主要集中在對(duì)單缸汽油機(jī)為動(dòng)力的手持式油鋸和手動(dòng)修枝剪等園藝剪枝器具， 研究的主要方面在于如何提高其刀具的使用壽命上（如材料、刀刃的壽命等），而對(duì) 電動(dòng)器具的研究與開(kāi)發(fā)則少有開(kāi)展。

一、工作原理

本設(shè)計(jì)中的機(jī)架結(jié)構(gòu)采用型鋼焊接而成， 由主體機(jī)架和副機(jī)架構(gòu)成， 整體置于小型推車上，修剪位置調(diào)節(jié)和行進(jìn)快慢視具體情況由工作人員控制。修枝機(jī)采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。以堅(jiān)固的小型手推車臺(tái)面為基臺(tái)，臺(tái)面還放置電機(jī)和電瓶（以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力）或油箱（以發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力），在基臺(tái)上有兩組機(jī)架，一組機(jī)架上裝置與電機(jī)傳動(dòng)的帶輪;一組機(jī)架裝置刀具，刀具與升降柱相連接，升降柱與手動(dòng)式液壓泵相連接。電機(jī)上裝有小的皮帶輪，經(jīng)過(guò)皮帶輪的減速，與大皮帶輪同軸上有小鏈輪，經(jīng)過(guò)鏈條將動(dòng)力傳到從動(dòng)鏈輪上，從動(dòng)鏈輪與曲柄連桿機(jī)構(gòu)相連接，曲柄連桿與滑塊相連接，滑塊與上刀片相連接，下刀片固定到固定裝置上。

綠籬修剪機(jī)的一般工作過(guò)程是：電動(dòng)機(jī)工作經(jīng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由大皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)而減速，在再由曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)刀片做往復(fù)運(yùn)動(dòng)使刀具工作。與大皮帶輪同軸上有小鏈輪，曲柄連桿上裝有大鏈輪，在機(jī)架上裝有一個(gè)張緊鏈輪。在支撐刀架的基座上安裝手動(dòng)式液壓泵，在基座上有上下移動(dòng)的導(dǎo)軌，根據(jù)綠籬的高度用法手動(dòng)式液壓缸調(diào)節(jié)刀片的高度。

常用的動(dòng)力設(shè)備有電動(dòng)機(jī) 汽油機(jī)和柴油機(jī) 按照綠籬修剪機(jī)在外工作，所需的功率不是很大，電動(dòng)機(jī)又小巧輕便，轉(zhuǎn)速高和易啟動(dòng)等特點(diǎn)，故選用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力 由于綠籬枝椏的最大直徑為 15mm，按照相似設(shè)計(jì)的原則， 參照技術(shù)成熟的割灌機(jī)的動(dòng)力， 再考慮到該機(jī)有自走裝置， 選擇功率為 0.75kW 的直流電動(dòng)機(jī)。

電機(jī)選用永磁直流電動(dòng)機(jī)ZQ-4型電機(jī)，最大功率1000W，轉(zhuǎn)速2800r/min，最大扭矩18N·m。

二、總體方案

（一）總體結(jié)構(gòu)

綠籬修剪機(jī)主要由推車、機(jī)架、電機(jī)、傳動(dòng)減速裝置、刀具等組成，如圖2所示。其中推車是整個(gè)系統(tǒng)的支撐基礎(chǔ)， 刀具支持架（以下簡(jiǎn)稱支持架） 安裝在推車右側(cè)前方的角鋼架上。刀具支持架上， 分別接受滑塊合曲柄連桿驅(qū)動(dòng)傳遞來(lái)是動(dòng)力;刀具升降用手動(dòng)液壓泵通過(guò)升降柱驅(qū)動(dòng)刀具的高度。在驅(qū)動(dòng)方面， 用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中通過(guò)帶輪和鏈輪傳遞動(dòng)力。

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1. 推車設(shè)計(jì)

推車是整個(gè)系統(tǒng)的支撐基礎(chǔ)， 采用角鋼焊接為框架、薄壁鋼板為壁面的方案設(shè)計(jì)，車架面上放置電機(jī)、蓄電池和液壓泵等一些工具。推車前輪固定，后輪為萬(wàn)向輪，以方便轉(zhuǎn)向。推車的把手在車的后上方，可以方便對(duì)綠籬修剪機(jī)的控制。

2. 支架設(shè)計(jì)

支架主要用來(lái)固定傳動(dòng)裝置和修剪刀具，可在橫向面內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)綠籬進(jìn)行修剪， 保證機(jī)械裝置協(xié)調(diào)工作。支架主要采用角鋼焊接，在支架通過(guò)鋼板焊接用以支撐曲柄連桿機(jī)構(gòu)等部分傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)和刀具組。支撐刀具的機(jī)架和升降支柱焊接，升降柱與液壓泵相連接，對(duì)不同高度的綠籬調(diào)節(jié)高度修剪。

1.腳輪 2.手動(dòng)式液壓泵 3.電機(jī)? 4.電瓶? 5.機(jī)架? 6.主動(dòng)鏈輪? 7.從動(dòng)皮帶輪8.手把 9.張緊鏈輪? 10.從動(dòng)鏈輪 11.升降柱 12.刀具 13.滑塊 14.曲軸 15.軸

3. 刀具設(shè)計(jì)

有上下兩個(gè)刀片，下刀片固定在基座上，上刀片與下刀片中房間有相同發(fā)的五個(gè)移動(dòng)并可鏈接的滑空[6]。每個(gè)滑孔均呈長(zhǎng)圓形，既能作為螺栓的連接孔，也能減輕刀片重量。而滑孔的長(zhǎng)度也是上、下刀片修剪枝條時(shí)作相對(duì)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程距離。同時(shí)，多個(gè)滑孔在下刀片和上刀6上沿長(zhǎng)度方向呈一字型排列設(shè)置。所述的下刀片和上刀片穿插內(nèi)六角螺栓的滑孔內(nèi)設(shè)有相同的滑塊，并要求上刀片與下刀片之間的活動(dòng)間隙等于滑塊厚度減去上刀片與下刀片厚度之和，活動(dòng)間隙a = 0. lmm-0. 2mm。這樣在上、下刀片修剪時(shí)，就能避免出現(xiàn)枝葉夾縫的現(xiàn)象，使刀片運(yùn)轉(zhuǎn)更順暢、也增強(qiáng)了刀片的切割效果，提高刀片使用壽命。

三、結(jié)論

在該機(jī)的力源選擇中，采用了由直流電機(jī)代替汽油機(jī)， 克服了污染環(huán)境嚴(yán)重和噪聲大的缺點(diǎn)。

在修剪方面，推車代替手持， 降低了工作強(qiáng)度;對(duì)不同的綠籬，利用液壓泵以調(diào)節(jié)刀具的高度進(jìn)行修剪。

該機(jī)只能修剪一面，效率不是很高，由于是蓄電池提供動(dòng)力的能源，不能長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)工作，在這些方面還有進(jìn)一步的改進(jìn)的研究。總體來(lái)看， 本設(shè)計(jì)在節(jié)能、降噪和環(huán)保方面為新型修剪設(shè)備的生產(chǎn)和改進(jìn)提供了一定的借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張波 張學(xué)敏 邵書山 馬念杰 程俊男 張東旭. 電動(dòng)遙控綠籬修剪機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)， 2018（3）：7-7.

[4]周天文 徐紅 劉佳麗 王超. 兩翼轉(zhuǎn)刀式葡萄夏梢剪枝機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)與裝備， 2019（03）：106-107.

[5]楊天興 祁富燕 柴昌盛. 綠籬修剪機(jī)專利技術(shù)綜述[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械， 2018（7）：3-3.