城市綠籬修剪機的設計

張貌帥 欒加航

摘要：針對綠籬修剪機的發(fā)展現狀，設計開發(fā)了一種小型手推式綠籬修剪機，包括包括動力系統(tǒng)設計和行走裝置設計、修剪裝置設計和升降裝置設計，在所查閱的文獻中尚未發(fā)現有相同機型的報道，屬原創(chuàng)型產品。相比現在小型綠籬修剪機以手持式為主的狀況，該綠籬修剪機能夠有效降低綠籬修剪的勞動強度，提高修剪質量，有比較廣闊的市場前景。

關鍵詞：綠籬修剪機;系統(tǒng)設計;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、公園、居民小區(qū)、庭院及城市綠化的主要物質材料。組成綠籬的樹種跟多，成長特性各不相同，有的有主干，有的無主干，長勢各異，因而必須通過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、整齊的冠部和側面形狀等，手工修剪是一種方法，但國內外有多種規(guī)格、型號的綠籬修剪機在生產中使用，成為主要的綠籬修剪工具[3]。

國內外對小型綠籬修枝機的研究，主要集中在對單缸汽油機為動力的手持式油鋸和手動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 電動器具的研究與開發(fā)則少有開展。

一、工作原理

本設計中的機架結構采用型鋼焊接而成， 由主體機架和副機架構成， 整體置于小型推車上，修剪位置調節(jié)和行進快慢視具體情況由工作人員控制。修枝機采用直流電動機驅動。以堅固的小型手推車臺面為基臺，臺面還放置電機和電瓶（以電動機為動力）或油箱（以發(fā)動機為動力），在基臺上有兩組機架，一組機架上裝置與電機傳動的帶輪;一組機架裝置刀具，刀具與升降柱相連接，升降柱與手動式液壓泵相連接。電機上裝有小的皮帶輪，經過皮帶輪的減速，與大皮帶輪同軸上有小鏈輪，經過鏈條將動力傳到從動鏈輪上，從動鏈輪與曲柄連桿機構相連接，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。

綠籬修剪機的一般工作過程是：電動機工作經皮帶輪轉動帶動大皮帶輪轉動，由大皮帶輪轉動而減速，在再由曲柄連桿機構帶動刀片做往復運動使刀具工作。與大皮帶輪同軸上有小鏈輪，曲柄連桿上裝有大鏈輪，在機架上裝有一個張緊鏈輪。在支撐刀架的基座上安裝手動式液壓泵，在基座上有上下移動的導軌，根據綠籬的高度用法手動式液壓缸調節(jié)刀片的高度。

常用的動力設備有電動機 汽油機和柴油機 按照綠籬修剪機在外工作，所需的功率不是很大，電動機又小巧輕便，轉速高和易啟動等特點，故選用電動機作為動力。電動機作為動力 由于綠籬枝椏的最大直徑為 15mm，按照相似設計的原則， 參照技術成熟的割灌機的動力， 再考慮到該機有自走裝置， 選擇功率為 0.75kW 的直流電動機。

電機選用永磁直流電動機ZQ-4型電機，最大功率1000W，轉速2800r/min，最大扭矩18N·m。

二、總體方案

（一）總體結構

綠籬修剪機主要由推車、機架、電機、傳動減速裝置、刀具等組成，如圖2所示。其中推車是整個系統(tǒng)的支撐基礎， 刀具支持架（以下簡稱支持架） 安裝在推車右側前方的角鋼架上。刀具支持架上， 分別接受滑塊合曲柄連桿驅動傳遞來是動力;刀具升降用手動液壓泵通過升降柱驅動刀具的高度。在驅動方面， 用一個電機驅動，其中通過帶輪和鏈輪傳遞動力。

（二）結構設計

1. 推車設計

推車是整個系統(tǒng)的支撐基礎， 采用角鋼焊接為框架、薄壁鋼板為壁面的方案設計，車架面上放置電機、蓄電池和液壓泵等一些工具。推車前輪固定，后輪為萬向輪，以方便轉向。推車的把手在車的后上方，可以方便對綠籬修剪機的控制。

2. 支架設計

支架主要用來固定傳動裝置和修剪刀具，可在橫向面內實現對綠籬進行修剪， 保證機械裝置協調工作。支架主要采用角鋼焊接，在支架通過鋼板焊接用以支撐曲柄連桿機構等部分傳動的機構和刀具組。支撐刀具的機架和升降支柱焊接，升降柱與液壓泵相連接，對不同高度的綠籬調節(jié)高度修剪。

1.腳輪 2.手動式液壓泵 3.電機? 4.電瓶? 5.機架? 6.主動鏈輪? 7.從動皮帶輪8.手把 9.張緊鏈輪? 10.從動鏈輪 11.升降柱 12.刀具 13.滑塊 14.曲軸 15.軸

3. 刀具設計

有上下兩個刀片，下刀片固定在基座上，上刀片與下刀片中房間有相同發(fā)的五個移動并可鏈接的滑空[6]。每個滑孔均呈長圓形，既能作為螺栓的連接孔，也能減輕刀片重量。而滑孔的長度也是上、下刀片修剪枝條時作相對直線往復運動的行程距離。同時，多個滑孔在下刀片和上刀6上沿長度方向呈一字型排列設置。所述的下刀片和上刀片穿插內六角螺栓的滑孔內設有相同的滑塊，并要求上刀片與下刀片之間的活動間隙等于滑塊厚度減去上刀片與下刀片厚度之和，活動間隙a = 0. lmm-0. 2mm。這樣在上、下刀片修剪時，就能避免出現枝葉夾縫的現象，使刀片運轉更順暢、也增強了刀片的切割效果，提高刀片使用壽命。

三、結論

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

在修剪方面，推車代替手持， 降低了工作強度;對不同的綠籬，利用液壓泵以調節(jié)刀具的高度進行修剪。

該機只能修剪一面，效率不是很高，由于是蓄電池提供動力的能源，不能長時間的連續(xù)工作，在這些方面還有進一步的改進的研究。總體來看， 本設計在節(jié)能、降噪和環(huán)保方面為新型修剪設備的生產和改進提供了一定的借鑒。

參考文獻：

[1]綠籬修剪機專利技術綜述[J]. 楊天興，祁富燕，柴昌盛.? 農業(yè)機械. 2018（07）

[2]電動遙控綠籬修剪機的設計[J]. 張波，張學敏，邵書山，馬念杰，程俊男，張東旭.? 中國農機化學報. 2018（03）

[3]張波 張學敏 邵書山 馬念杰 程俊男 張東旭. 電動遙控綠籬修剪機的設計[J]. 中國農機化學報， 2018（3）：7-7.

[4]周天文 徐紅 劉佳麗 王超. 兩翼轉刀式葡萄夏梢剪枝機的設計[J]. 農業(yè)開發(fā)與裝備， 2019（03）：106-107.

[5]楊天興 祁富燕 柴昌盛. 綠籬修剪機專利技術綜述[J]. 農業(yè)機械， 2018（7）：3-3.