綠籬頂側(cè)面枝葉同步修剪機(jī)設(shè)計與試驗*

韓閏勞，胡靖明，楊學(xué)明

(1.慶陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅慶陽，745000；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，蘭州市，730070；3.慶利機(jī)械制造有限公司，甘肅慶陽，745000)

0 引言

在高速公路的建設(shè)中，其中央分隔綠化帶位于高速公路中央，具有分隔交通、防止眩光、誘導(dǎo)視線等功能[1]。高速公路中央分隔綠化帶是與駕乘人員距離最近的單元，其綠化的質(zhì)量直接影響整條道路和覆蓋區(qū)域的建設(shè)管理水平，同時對凈化空氣，減少污染、降低噪聲、改善地溫與氣溫等方面有著一定的作用[2-3]。目前高速公路中央分隔綠化帶主要依靠人工修剪，一般使用的是手持便攜式修剪設(shè)備，作業(yè)方式落后，勞動強(qiáng)度大、工作效率低，安全系數(shù)低。國內(nèi)車載式綠籬機(jī)的形式多為單臂結(jié)構(gòu)，修剪作業(yè)效率雖然高于傳統(tǒng)人工修剪方式，但只能進(jìn)行單面修剪，在作業(yè)過程中重復(fù)性工作較多，部分機(jī)型的切割器在行駛中沒有升降功能，使用過程中具有一定的局限性，操作復(fù)雜，制造成本高，整機(jī)價格至少在6萬以上，普及推廣量小，不能滿足我國高速公路綠化養(yǎng)護(hù)工程實際需要。因此，迫切需要研制一種能一次性完成綠籬頂面和側(cè)面同步修剪工作的作業(yè)機(jī)械，以滿足不斷發(fā)展的高速公路綠籬養(yǎng)護(hù)工作的需要。

目前，國內(nèi)綠籬修剪采用的回轉(zhuǎn)式切割器，是以高速回轉(zhuǎn)刀具對綠籬作物形成沖擊、砍切，實現(xiàn)對綠籬的切割，屬于無支承切割，切割過程中，枝葉飛濺大，安全性低，不能實現(xiàn)頂面被修剪的殘枝殘葉定向清掃功能，給修剪后的收集工作造成很大的不便，而且實現(xiàn)寬幅作業(yè)較為困難。鏈刀式切割器是鏈刀部件在驅(qū)動鏈輪驅(qū)動下作高速回轉(zhuǎn)運動，一般多適用于手動修剪工具修剪作業(yè)，效率低、勞動強(qiáng)度大，而且修剪質(zhì)量的好壞多依賴于操作者的操作熟練程度。

綜合分析現(xiàn)有修剪設(shè)備的技術(shù)特點，結(jié)合我國高速公路綠化養(yǎng)護(hù)工程實際需要，設(shè)計了一種以小四輪拖拉機(jī)為動力的綠籬頂側(cè)面同步修剪機(jī)，該機(jī)型能夠?qū)G籬頂側(cè)面同步進(jìn)行修剪作業(yè)，具有機(jī)架升降、切割器角度調(diào)節(jié)和障礙物的避讓等功能。

1 主要結(jié)構(gòu)及功能分析

從倒伏農(nóng)作物割曬機(jī)機(jī)型得到啟發(fā)，試制出原型機(jī)，并在原型機(jī)設(shè)計的基礎(chǔ)上，對其修剪裝置、動力系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，結(jié)合綠籬修剪的實際情況，增加了頂面切割器液壓控制避障功能、側(cè)面切割器角度控制功能和離合功能。研制出綠籬頂側(cè)面枝葉同步修剪新機(jī)型。該機(jī)由小四輪拖拉機(jī)提供動力，由液壓升降機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、頂側(cè)面切割機(jī)構(gòu)、頂面切割器避障機(jī)構(gòu)、側(cè)面切割器角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和頂面殘枝殘葉定向清掃裝置等組成。集升降、修剪、避障、清掃等功能為一體，通過一次往返就能完成綠化帶兩個側(cè)面和頂面的修剪工作，經(jīng)實驗驗證，可滿足多種工況下的綠化帶修剪要求。

圖1 籬頂側(cè)面枝葉同步修剪機(jī)示意圖Fig.1 Synchronous trimmer for top and side branches of hedgerows1.底座 2.導(dǎo)柱 3.小四輪拖拉機(jī) 4.升降油缸 5.減速機(jī) 6.頂面切割器旋轉(zhuǎn)油缸 7.耳板 8.出料口 9.側(cè)面切割器擺桿 10.傳動裝置固定板 11.側(cè)面切割器 12.頂面切割器擺桿 13.清掃輸送帶 14.頂面切割器 15.清掃器滾筒

綠籬外形如圖2所示。

(a)側(cè)面垂直

本機(jī)型切割寬幅設(shè)計值≥綠化帶頂面寬幅的1/2，縮短了橫向懸臂、切割器、清掃輸送裝置的長度，加裝的桁架結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了頂面切割器的結(jié)構(gòu)剛度，有效地減緩了切割過程中產(chǎn)生的慣性力和振動沖擊，使切割過程更加穩(wěn)定。一條綠化帶的修剪只需往返一次即可完成，修剪后的枝葉出料口選擇在拖拉機(jī)的行駛側(cè)，便于殘枝殘葉收集清運。

1.1 傳動機(jī)構(gòu)

動力通過小四輪拖拉機(jī)的柴油機(jī)經(jīng)帶傳動輸入減速機(jī)，減速機(jī)的輸出端通過聯(lián)軸器與鏈輪軸聯(lián)接，帶動鏈輪一和鏈輪二同步轉(zhuǎn)動。鏈輪一將動力傳遞給鏈輪三，通過手動離合器離合功能，使偏心套上的頂面切割器擺桿帶動頂面切割器實現(xiàn)綠籬頂面切割。同樣，鏈輪二將動力傳遞給鏈輪四，同樣通過手動離合器離合功能，使偏心盤上的側(cè)面切割器擺桿帶動側(cè)面切割器實現(xiàn)綠籬側(cè)面切割。頂面切割器和側(cè)面切割器既可進(jìn)行同步切割作業(yè)，又可以通過各自的手動離合器實現(xiàn)獨立切割作業(yè)。傳動系統(tǒng)俯視局部放大圖及示意圖如圖3所示。

圖3 傳動系統(tǒng)局部示意圖Fig.3 Partial schematic diagram of transmission system1.偏心盤 2.半軸四 3.固定角鋼 4.側(cè)面切割手動離合器 5.鏈輪四 6.半軸三 7.半軸一 8.鏈輪三 9.頂面切切割手動離合器 10.偏心套 11.半軸二 12.鏈輪二 13.鏈輪一 14.軸 15.聯(lián)軸器 16.傳動裝置固定板

試驗機(jī)型選用的柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速為2 200 r/min，查閱機(jī)械設(shè)計手冊選定柴油機(jī)皮帶輪帶輪基準(zhǔn)直徑為135 mm(B型)，減速器輸入端皮帶輪直徑選270 mm，計算得出減速器輸入軸轉(zhuǎn)速為1 100 r/min。小帶輪包角為165.57°>120°，符合傳動要求。

(1)

式中：n1——柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速；

n2——減速器輸入軸轉(zhuǎn)速；

D1——柴油機(jī)皮帶輪直徑；

D2——減速器輸入端皮帶輪直徑。

選用的減速器傳動方式如圖4所示，具體為通過圓柱齒輪z1、z2的嚙合實現(xiàn)減速功能，再通過圓錐齒輪z3、z4的嚙合實現(xiàn)動力傳遞和輸出軸方向的改變功能。齒輪z1選定齒數(shù)為32，z2選定齒數(shù)為56，圓錐齒輪軸z3、z4的選定齒數(shù)均為34，所有齒輪的模數(shù)均為2mm。計算得減速器輸出軸轉(zhuǎn)速

圖4 減速箱傳動示意圖Fig.4 Schematic diagram of gearbox transmission

(2)

式中：z1——第一個圓柱齒輪齒數(shù)；

z2——與第一個圓柱齒輪嚙合的圓柱齒輪齒數(shù)。

減速器減速比

(3)

因為減速器輸出軸轉(zhuǎn)速已完全滿足切割器工作需要，所以傳動鏈輪只考慮保證其動力傳遞和位置布局。所選擇的所有傳動鏈輪直徑相同，只是實現(xiàn)同步傳動功能，為保證在實際運行中鏈條不松動，加裝有張緊輪。查閱機(jī)械設(shè)計手冊可選鏈條型號為08B-1型單排鏈，鏈輪齒數(shù)z=27，節(jié)距p=12.7 mm，查表得鏈輪的節(jié)圓直徑為109.39 mm(4個鏈輪選型相同，頂面切割器和側(cè)面切割器為等速切割)。

因為減速器與切割器偏心主軸直聯(lián)傳動，所以割刀轉(zhuǎn)速同樣為628.57 r/min(取值為628 r/min)。

1.2 升降機(jī)構(gòu)

切割器總成與拖拉機(jī)前端通過可調(diào)節(jié)固定板用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接，利用拖拉機(jī)的液壓系統(tǒng)對機(jī)具切割器總成進(jìn)行升降控制。機(jī)具升降機(jī)構(gòu)由升降液壓油缸、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等組成，升降液壓油缸、導(dǎo)柱均安裝在切割器總成的底座上，導(dǎo)套安裝在傳動裝置底板下部的固定板上。針對不同綠籬高度需要進(jìn)行高度調(diào)節(jié)時，啟動四輪拖拉機(jī)上的液壓馬達(dá)，扳動上升手柄，液壓升降油缸頂升，切割器總成通過導(dǎo)套的輔助導(dǎo)向，上升到所需要的高度。反之，扳動下降手柄，液壓油缸向下復(fù)位，切割器總成通過導(dǎo)套的輔助導(dǎo)向，下降到所需要的高度。經(jīng)試驗，該機(jī)型升降最大高度為8 00 mm，除液壓升降機(jī)構(gòu)外，切割器總成上的固定板上加工有可調(diào)節(jié)長孔，與拖拉機(jī)前部上的固定板連接時，也具有一定距離的調(diào)節(jié)量，足以使修剪切割器能夠進(jìn)入修剪區(qū)域，完全滿足綠籬頂側(cè)面修剪需要。升降機(jī)構(gòu)局部放大圖如圖5所示，拖拉機(jī)與切割器總成固定方式如圖6所示。

圖5 升降機(jī)構(gòu)局部示意圖Fig.5 Partial schematic diagram of lifting mechanism1.固定板 2.導(dǎo)柱 3.導(dǎo)套 4.升降油缸 5.底板

圖6 切割器總成固定方式Fig.6 Fixing method of cutter assembly1.拖拉機(jī) 2.固定板 3.固定調(diào)節(jié)板 4.底座

試驗機(jī)型配用的小四輪拖拉機(jī)自帶液壓系統(tǒng)，配置液壓油泵，換向閥等進(jìn)行升降油缸和避障裝置控制油缸控制。工作原理為將液壓泵的動力傳遞至兩個升降油缸和避障裝置控制油缸，實現(xiàn)割臺升降和頂面切割器旋轉(zhuǎn)。本文計算升降液壓油缸和頂面切割器避障所需推力，其它配套的液壓元件選型和液壓系統(tǒng)工作原理圖不再表述。

查閱機(jī)械設(shè)計手冊，液壓泵選為CB-50型，其工作額定壓力為10 MPa,初選的升降液壓油缸型號為HSGL01-80/40E(行程800 mm)，頂面切割器避障液壓油缸型號為HSGL01-40/20E(行程400 mm)的工程液壓油缸。根據(jù)修剪裝置零部件質(zhì)量分布，對升降液壓油缸承受重量分析可知，升降液壓油缸推力約為油缸所承受的重量(機(jī)架上部傳動裝置及頂側(cè)面切割器等部件重量≤300 kg)。同理，頂面切割器避障液壓油缸只是推動頂面切割器以轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的過程，所需推動力相對較小，經(jīng)實際測試≤100 kg。

液壓油缸推力的計算

=10×3.14×(0.008/2)2×106

=502.4 kg

(4)

=10×3.14×(0.004/2)2×106

=125.6 kg

(5)

式中：F1——升降液壓油缸推力；

F2——頂面切割器避障液壓油缸推力；

P——液壓泵工作額定壓力；

S1——升降液壓油缸受壓面積;

d1——升降液壓油缸內(nèi)徑；

S2——頂面切割器避障液壓油缸受壓面積;

d2——頂面切割器避障液壓油缸內(nèi)徑。

由計算驗證所得，升降液壓油缸推力F1、頂面切割器避障液壓油缸推力F2滿足機(jī)架升降和頂面切割器避障所需推力要求，選型合理。

1.3 切割機(jī)構(gòu)

1.3.1 切割器選型

切割器是綠籬修剪機(jī)具的重要部件，切割器刀片的耐用度和穩(wěn)定性是直接影響修剪質(zhì)量和作業(yè)效率的關(guān)鍵因素。目前，除去人工使用的修剪工具外，還有往復(fù)式切割器、回轉(zhuǎn)式切割器和鏈刀式切割器等。通過比較各類枝條類切割器適用范圍、性能指標(biāo)及其驅(qū)動機(jī)構(gòu)，并針對綠籬枝葉修剪的寬高尺寸參數(shù)、修剪平整度、修剪效率等實際工況，選擇結(jié)構(gòu)較簡單、適應(yīng)性較廣、可實現(xiàn)寬幅作業(yè)的往復(fù)式切割器。往復(fù)式切割器主要由定刀片和動刀片組成，輸入的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)驅(qū)動動刀片相對定刀片做往復(fù)直線運動，形成切割修剪動作[4-6]。往復(fù)式切割器屬于有支承式切割，利用動刀片相對于定刀片作往復(fù)的剪切運動，對作物莖稈進(jìn)行剪切，適用于不同割幅的收獲機(jī)械[7]。這種切割器在制造技術(shù)方面已經(jīng)非常成熟，在農(nóng)作物收獲機(jī)械上已得到很廣泛的應(yīng)用。經(jīng)試驗，鋸齒形刀片的切割效果較好，適用綠籬植物末梢嫩枝莖稈和嫩葉的切割。

有關(guān)資料表明：往復(fù)式切割器曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中構(gòu)件的慣性力是引起沖擊及磨損的主要因素，割刀最大慣性力隨擺桿長度的增加而減小。切割慣性力大小也與曲柄連桿機(jī)構(gòu)偏心距有很大關(guān)系，偏心距增大時，慣性力也隨之增大[8]。切割速度越高慣性力越大，但速度太高，慣性力將加劇，導(dǎo)致零部件的損傷，影響整機(jī)壽命和工作質(zhì)量，因而需要平衡往復(fù)慣性力，以防止慣性力在切割前進(jìn)方向過大，對工作造成不利影響[9-21]。該機(jī)型在頂面切割器側(cè)面加裝了桁架結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了頂面切割器的結(jié)構(gòu)剛度。同時，根據(jù)綠籬末梢待修剪的枝葉莖稈較嫩，直徑較小的實際情況，設(shè)計的偏心套和偏心盤偏心距選擇在≤5 mm的范圍內(nèi)，有效的減小了動刀片往復(fù)運動的慣性力，減緩了切割器振動對切割效果的影響。在試驗過程中，未發(fā)現(xiàn)有較強(qiáng)振動及共振的現(xiàn)象。

1.3.2 切割器主要參數(shù)計算

1)頂面割刀的平均速度

曲柄主軸轉(zhuǎn)速取值628 r/min時，割刀的平均速度

(6)

式中：n——割刀曲柄轉(zhuǎn)速；

r——割刀曲柄半徑。

如果切割速度太大，其慣性力增加，引起切割器振動必然加大。一般情況下割刀的平均速度取值范圍為1～2 m/s。計算所得割刀平均速度為1.67 m/s<2 m/s，符合設(shè)計要求。

2)切割速比計算

(7)

式中：h——動刀刃高度，標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ型切割器動刃高度h為54 mm。

為保證切割質(zhì)量，實際切割速比應(yīng)大于理論切割速比，理論前進(jìn)速度Vm取機(jī)器穩(wěn)定行駛所允許的最高速度。當(dāng)曲柄主軸轉(zhuǎn)速為628 r/min，切割器平均速度Vp=1.67 m/s，收割機(jī)平均作業(yè)速度Vm=1.17 m/s時，切割器選標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ型。切割速比一般大于1.02，通過試驗驗證得出此切割器在平均工況下λ值1.91>1.17，所以該切割器設(shè)計是合理的。

3)慣性力平衡計算

根據(jù)部分平衡法公式

(8)

一般只要求往復(fù)慣性力平衡λ=0.25～0.5，求λ的公式。

(9)

標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ型切割器，割刀質(zhì)量Md=0.6 kg，曲柄連桿質(zhì)量Me=0.5 kg，曲柄盤質(zhì)量Mp=0.8 kg，曲柄盤重心的回轉(zhuǎn)半徑rp=0.02 m，曲柄半徑r=0.040 m，代入公式得λ=0.384。即往復(fù)式切割器的往復(fù)慣性力平衡程度為0.384。曲柄轉(zhuǎn)速n=628 r/min，角速度ω=65.73 rad/s。

平衡后在綠籬修剪機(jī)前進(jìn)方向引起最大不平衡慣性力

0.04×65.732

=33.39(kg·m)/s2

(10)

式中：Pd——往復(fù)式切割器與連桿部分的往復(fù)慣性力；

Pq——連桿部分的離心慣性力。

需要說明的是：側(cè)面切割器的選型同頂面切割器，根據(jù)綠籬實際修剪需要和現(xiàn)場驗證，側(cè)面切割器最大長度≤1 000 mm即可滿足綠籬側(cè)面修剪需要。相對于頂面切割器而言，側(cè)面切割器動長度較短，其動刀片往復(fù)運動的慣性力遠(yuǎn)小于頂面切割器，而且試驗過程中未發(fā)現(xiàn)切割器振動現(xiàn)象，因而未進(jìn)行主要參數(shù)計算。

1.3.3 綠籬頂面清掃裝置

借鑒小型自走式農(nóng)作物割曬機(jī)的割臺清掃機(jī)構(gòu)，在頂面切割器側(cè)面的清掃輸送帶上安裝了多個L形清掃刮板，L形刮板的角鋼端部固定有50 mm×6 mm的帆布帶，帆布帶可有效地保護(hù)修剪過的綠籬枝條末端不受損傷。修剪作業(yè)工程中，通過割臺清掃輸送帶，使修剪的殘枝殘葉被輸送到出料口后，掉落到綠化帶一側(cè)的路基上，避免了修剪過程中綠籬頂面枝葉堆積的問題，同時也為收集工作提供了方便。

1.3.4 頂面切割器避障裝置

在綠籬帶修剪過程中，出現(xiàn)標(biāo)志牌、樹木等桿狀物體時，需要進(jìn)行避障，確保修剪時不能碰到障礙物。在研制避障裝置的過程中，我們嘗試過頂面切割器水平旋轉(zhuǎn)避讓方法，這種避讓方法存在的問題是：如果采用順時針轉(zhuǎn)動,機(jī)具只能先后退一定的距離,才能進(jìn)行頂面切割器的轉(zhuǎn)動；而采用逆時針轉(zhuǎn)動時，雖然不進(jìn)行后退操作,但在完成障礙物避讓后，需要拖拉機(jī)帶動機(jī)具往復(fù)側(cè)移一次，才能重新進(jìn)行切割作業(yè)。而且在水平旋轉(zhuǎn)過程中，偏心連桿控制切割器動刀片部分機(jī)構(gòu)都比較復(fù)雜，可靠性差，最后否定了這種方案。

經(jīng)過試驗，頂面切割器避障裝置采用液壓控制垂直旋轉(zhuǎn)設(shè)計，效果較好。具體為利用四輪拖拉機(jī)的液壓馬達(dá)，控制液壓油缸推動頂面切割器底側(cè)部的耳板，使頂面切割器旋轉(zhuǎn)，最大旋轉(zhuǎn)角度為90°。頂面切割器轉(zhuǎn)動的過程中，偏心套所控制的頂面切割器相關(guān)部件之間的傳動關(guān)系未發(fā)生改變，此時，可以不進(jìn)行手動離合操作，頂面切割器仍可處于工作狀態(tài)。頂面切割器旋轉(zhuǎn)部件如圖7所示。

圖7 頂面切割器旋轉(zhuǎn)示意圖Fig.7 Top surface cutter rotation diagram

1.3.5 側(cè)面切割器角度調(diào)節(jié)

為了滿足側(cè)面有斜度要求的綠籬帶修剪，附加了側(cè)面切割器小角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。(經(jīng)查閱有關(guān)資料，綠籬側(cè)面傾角一般<30°)。側(cè)面角度調(diào)節(jié)局部結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8 側(cè)面角度調(diào)節(jié)局部示意圖Fig.8 Partial schematic diagram of side angle adjustment1.側(cè)面切割器 2.連桿 3.角度調(diào)節(jié)板 4.銷軸鎖緊螺絲 5.連桿 6.連接板 7.轉(zhuǎn)軸

在進(jìn)行側(cè)面角度傾斜修剪時，只需松開調(diào)節(jié)板環(huán)形槽上的銷軸鎖緊螺絲，扳動側(cè)面切割器，使連桿以轉(zhuǎn)軸為圓心轉(zhuǎn)動到所需傾斜角度后鎖緊銷軸鎖緊螺絲，此時，側(cè)面切割器處于符合要求的傾斜狀態(tài)；進(jìn)行側(cè)面垂直的綠籬修剪時，需再次調(diào)整調(diào)節(jié)板環(huán)形槽上的銷軸鎖緊螺絲，反方向扳動側(cè)面切割器，使連桿以轉(zhuǎn)軸為圓心帶動側(cè)面切割器復(fù)位后鎖緊銷軸鎖緊螺絲即可。

1.3.6 切割器離合操作

在綠籬修剪行車過程中，通過切換減速器中的離合器機(jī)構(gòu)，使頂側(cè)面切割器都處于非工作狀態(tài)，使行車安全得到了保障。在綠化帶修剪作業(yè)過程中，頂面切割器和側(cè)面切割器既可進(jìn)行同時切割，也可進(jìn)行單獨切割。需要頂面切割作業(yè)時，扳動側(cè)面切割手動離合器，使側(cè)面切割器處于非工作狀態(tài)；需要側(cè)面切割作業(yè)時，扳動頂面切割手動離合器，此時，頂面切割器處于非工作狀態(tài)。頂側(cè)面切割傳動機(jī)構(gòu)手動離合裝置如圖9所示。

圖9 手動離合裝置示意圖Fig.9 Manual clutch device1.角度調(diào)節(jié)板 2.轉(zhuǎn)軸 3.撥叉 4.齒式離合器 5.定位卡槽 6.壓縮彈簧

2 綠籬修剪試驗

2.1 試驗條件及參數(shù)

中央分隔綠化帶修剪試驗在甘肅省慶陽市慶城縣與西峰區(qū)之間的高速公路上實施。試驗中發(fā)現(xiàn)，作業(yè)速度在4～5 km/h，切割器往復(fù)切頻次在500～600次/min的范圍內(nèi)修剪效果最佳。其工作參數(shù)見表1。

表1 修剪機(jī)參數(shù)表Tab.1 Pruning machine parameter table

從表中可以看出，該機(jī)型有效修剪寬幅為0～1 500 mm(修剪寬幅以超過綠化帶中心線為宜)，修剪高度0～1 500 mm(綠籬實際有效修剪高度≤1 000 mm)，適用于綠籬頂側(cè)面外形的修剪，滿足一般綠化帶的寬幅和高度修剪需求。

2.2 結(jié)果分析

通過在實際工作環(huán)境中的試驗，驗證了所設(shè)計的結(jié)構(gòu)的合理性與可行性。該機(jī)型的液壓升降機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、頂面切割器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、側(cè)面切割器角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、頂面切器清掃機(jī)構(gòu)和手動離合機(jī)構(gòu)均運行良好，割茬平齊，未出現(xiàn)綠籬枝葉纏繞、堆積等現(xiàn)象，殘枝殘葉清掃干凈徹底，修剪質(zhì)量符合要求。

現(xiàn)場對比測試：選取寬度：1 500 mm，高度：1 000 mm，長度：100 m的綠籬帶進(jìn)行測試。人工修剪作業(yè)為2人一組，選擇綠籬帶兩側(cè)同步修剪的作業(yè)方式。測試中發(fā)現(xiàn)，綠籬帶寬度和高度相對較大，操作工人的體力消耗大，實際用時大于5 h(按5 h計算)，才基本完成修剪任務(wù)，每小時修剪量約為20 m。而采用具有連續(xù)移動優(yōu)勢的綠籬頂側(cè)面枝葉同步修剪機(jī)，用時僅0.5 h通過一次往返就完成了修剪任務(wù)。修剪效率約為人工修剪的10倍，相當(dāng)于15～20個修剪工人的工作量(綜合考慮工人個體差異及體力消耗等因素)，極大地降低了作業(yè)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。

現(xiàn)場試驗也發(fā)現(xiàn)，該機(jī)型還存在不足之處：(1)為了實現(xiàn)頂側(cè)面獨立修剪功能，必須手動扳動離合分離裝置。(2)基于往復(fù)式切割器本身的局限性，對于較粗的莖稈切割效果相對較差。(3)采用小四輪拖拉機(jī)側(cè)向位移的方式調(diào)節(jié)進(jìn)行綠籬頂側(cè)面修剪，仍具有一定的局限性。這些都需要在今后的研發(fā)中作進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)。

3 結(jié)論

1)綠籬頂側(cè)面枝葉同步修剪機(jī)作業(yè)方式為往返式，一條綠化帶的修剪只需一次往返即可完成。機(jī)動性能好，作業(yè)成本低，割茬平齊度好，修剪作業(yè)過程穩(wěn)定，工作效率高，具有良好的實用性。

2)綠籬頂側(cè)面枝葉同步修剪機(jī)解決了切割器的升降、避障、殘枝殘葉清掃、角度調(diào)節(jié)及離合操作等關(guān)鍵問題，具有綠化帶中障礙物有效避讓，綠化帶側(cè)面外形角度修剪等功能。能夠滿足高速公路綠化帶修剪實際工況的需要，同時也適用于街道、路面的綠化帶的修剪，為綠籬修剪養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的研發(fā)提供了一種新的解決方案，具有一定的應(yīng)用推廣價值，對于同類修剪設(shè)備的設(shè)計也有借鑒意義。

3)高速公路中央分隔綠化帶修剪試驗表明，綠化帶修剪寬幅0～1 500 mm，有效修剪高度0～1 500 mm，修剪機(jī)作業(yè)速度4～5 km/h，切割器往復(fù)切頻次600～650次/min的范圍內(nèi)修剪效果最佳。