道路绿化带液压剪枝车的研究与设计.pdf

2008年第9期液压与气动道路绿化带液压剪枝车的研究与设计向北平,杨乾华南科技大学制造学院，四川绵阳 621010)摘要:在对汽油绿篱修剪机的结构和使用特点进行详细分析的基础上，提出以汽车为载体和动力源、以液压传动为基础，能连 续三面成形修剪的剪枝方案。设计了圆筒状分体式刀具，并完成了关键零部件的加工和装配。试验表明，该 方案能提高修剪速度，降低劳动强度。有较好的实用价值和推广前景。关键词:绿化带；液压传动；剪枝车；修剪中图分类号：4 文献标识码：B 文章编号：1000008)09言绿篱和枝桠修剪主要使用绿篱修剪机和高枝修剪机。绿篱修剪机有汽油机作动力的，也有电动的，切割机械以往复式为多，日本的小松、德国的典的。欧洲还生产一种车载臂架悬挂式绿篱修剪机，它可以修剪高度或宽度比较大的绿篱。2002年有报道陕西省韩城市建设局园林绿化技术人员研制成功电动推走式绿篱修剪机，但该机使用220要外接交流电源。目前在我国，城市道路、一些高等级公路、高速公路以及企事业单位的道路绿篱，普遍采用的是手持式油锯或手动修枝剪2，总结起来主要存在如下缺点：使用单缸汽油机噪声高，常常会影响到正常的工作和学习； 工人劳动强度大，一方面因为手持而费力，另一方面在于绿篱常常需要三面修剪，工人被迫负重移动；浪费能源，空气污染严重。使用低牌号含铅汽油，不仅汽油的挥发直接污染了大气，而且其排放物也含有大量的有害气体（如：3；效率不高，主要在于绿篱常常需要三面修剪，而工人就必须往复多次走动才能达到目的；绿篱尺寸的整齐性较差，因为工人自身的技术水平和参照物的不同，很难做到修剪效果整齐划一；在公路隔离带作业时，工人人身安全很难得到有效保障。在此前的研究中，我们曾提出气流剪枝，采用高压气流从出口直径为12验表明，虽然也能实现修剪，但是有些问题不好解决，比如：气流的有效修剪距离十分有限；能修剪树枝的直径有限；修剪速度较慢；绿化带的整齐性也不太好；气流喷出时噪声高等4。经过进一步设计与研究，本文提出以汽车为载体和动力源、以液压传动为基础、以圆筒剪刀为刀具，能连续三面成形修剪的剪枝方案，以克 服油锯、手工剪枝和气流剪枝的上述缺点。2 工作原理介绍从结构上看，道路绿化带液压剪枝车主要包括：剪刀支持架调整装置、剪刀及其传动、液压系统、小型汽车。其中剪刀支持架调整装置是整个系统的支撑基础，安装在汽车靠绿化带一侧（根据用户的要求安装），其主要功能包括：支撑整个修剪部分、支持架的展开与收回、修剪高度调节、修剪宽度调节。剪刀从其剪切原理和结构都有所创新，采用剪刀旋转修剪的方式，利用高速旋转刃口的线速度形成对树枝的瞬时冲击力。剪刀的结构采用分体设计，便于制造和维修。液压系统主要采用液压马达驱动圆筒剪刀与液压缸来收稿日期：2008川省教育厅自然科学青年基金（高速公路绿化隔离带液压修枝技术与装置研究（051132）作者简介:向北平（1974），男，四川南充人，讲师，硕士,主要从事机电液一体化技术的研究与教学工作。92008年第9期 液压与气动实现支持架的调整运动，这样使得驱动与调整的结构较纯粹的机械传动和调整装置，实现起来比较容易，结构也更简单，从而有效地降低了生产成本。汽车是系统动力的来源和行走支撑基础，液压系统中泵的动力取至汽车变速箱的取力口。系统的工作过程可简单分为：准备、修剪和收支持架3个基本过程。准备过程主要完成支持架的展开（由展开缸伸出来完成），使支持架与车身垂直；汽车与绿化带间距离调节（依靠司机目测调节）；修剪高度调节（由高度调节缸实现）；修剪宽度调节（由宽度调节缸实现）。由于绿化带修剪并不需要太高的精度，因此高度和宽度调节由液压缸来实现比较方便，也提高了调节速度，同时降低了工人的劳动强度。修剪过程主要是液压马达工作，驱动剪刀旋转，实现修剪的主运动，同时汽车保持与所修剪绿化带平行方向行进，实现剪刀的进给运动。收支持架过程是在修剪完工后，将支持架收回（展开缸活塞杆缩回），使支持架与车身平行，便于汽车转移，同时各液压缸活塞杆缩回，使支持架保持最小尺寸。工作示意图如图1所示。3 刀的传动与结构设计直线往复运动的剪刀需要将发动机的旋转运动转换为动刀片的直线往复运动，增加了一套曲柄连杆机构，结构较为复杂。而本系统的主运动为旋转运动，无需中间传动机构，直接由液压马达驱动剪刀旋转。利用剪刀的高速旋转产生的刃口线速度形成对树枝的瞬时冲击力。剪刀刀刃采用分体设计，整体组装。直线往复运动的剪刀刀刃如果损坏一处，整个刀片就要修补或更换，使剪刀的维护费用很高。分体式剪刀刀刃装配在转轴的轴的邻两个槽中所安装的刀刃相互交错，以形成整个修剪面。这样当一个刀刃损坏或磨损严重，就只需将其更换，而不需更换全部刀刃。刀支架设计剪刀支持架调整装置是整个系统的支撑基础，安装在汽车靠绿化带一侧。为了完成前述功能，需要设计液压缸的安装与连接结构。由于采用一个液压马达驱动三把旋转剪刀，因此需要一些中间传动机构，并能实现宽度调节。这里采用齿轮传动、宽度调节液压缸与带传动组合的方式来实现。其工作原理为液压马达带动变速箱，通过齿轮传动，输出水平和竖直两个方向的扭矩。内侧的竖直剪刀与水平剪刀的位置是固定的，宽度调节主要通过调节外侧竖直剪刀来实现，用宽度调节液压缸与皮带轮传动装置调整，在保证传动扭矩（皮带的张紧程度）的同时又能对外侧竖直剪刀进行水平位置调节。当绿化带需修剪的高度小于剪刀长度的时候，可将支持架悬臂部分倾斜一定角度以达到所要求的修剪高度。另外也可按用户的要求选配不同长度的剪刀。因为剪刀长度仅取决于剪刀转轴的长度，刀刃的长度由剪刀刀刃的装配数量决定。压系统设计此机构对液压系统的要求：展开运动要平稳，到达预定位置不应有冲击；展开到预定位置后，展开系统应该保持系统以防止对绿化带进行剪切时系统不稳定，而导致机构错位影响绿化带形状。支撑上升运动要平稳，下降过程必须有一定阻力以保持下降平稳性，亦必须保持系统运动的平稳性，避免有冲击。系统有安全连锁装置，以 保 障 安全生产。液压系统原理图如图2所示。系统换向均采用电磁换向阀，控制按钮设计在汽车驾驶台上，方便司机操作。要技术参数本系统的主要技术特点：（1）采用液压传动实现远距离的动力传动，产生直线往返的运动或是旋转运动，满足机构运动的要求；（2）剪刀的生产价格和维修费用较低，操作的自图1 工作示意图图2 液压系统原理图102008年第9期液压与气动动化和可控性程度高；（3）机构的标准化程度较高，传动和旋转机构的大部分零件采用标准零件，只有皮带轮机构是根据旋转的方式和旋转的行程自行设计的，但是其加工方便，费用也不高。所用样机的主要技术参数和试验结果如下：最大修剪绿篱树枝直径为8刀最大修剪宽度为600根据用户要求加工；修剪高度范围为300800根据用户要求加工；修剪宽度范围为250750根据用户要求加工。4 结束语开发园林绿化机械新产品，加速老产品的更新换代，新产品将向操作自动化、舒适化方向发展。绿化带剪枝车在操作自动化、舒适化方向的创新点主要表现在以下3个方面：在动力源上，直接用汽车发动机的动力；在剪切方式上，采用3把剪刀通过支架固定在需剪切的3个面上，实现3个面同时剪切，提高了工作效率。支持架可实现90的旋转，减小整车的宽度；能实现连续修剪，降低了绿化工人的工作强度。绿化带液压剪枝车的技术路线和工作原理具有一定的应用前景与现实指导意义，并渴望得到相关生产企业的大力支持和开发。参考文献： 顾正平,004（2）:15 001（12）：21 赵大伟,001,29（7）:15 向北平,003（4）:言现水下单层配重管道、单层保温配重管道和双层管结构海底油气管道的快速切割。该装置采用液压驱动进行切割作业，主要由船上液压动力源、控制柜与水下液压传动阀箱组成，控制阀密闭在密封阀箱内，通过水密接头、水密电缆与船上控制柜进行通信。在液压系统设计中，引入了流量的开环数字控制原理，设计了不同被切削材料相对应的水下进给速度的7档开关控制；在切削运动中采用 了先 导式 流量阀保证了主切削轮旋转运动大流量的要求；在金刚石绳锯机水下固定方式中，设1,张 波1,王立权1,高 峰2龙江哈尔滨 150001；津 300451）摘要：针对金刚石绳锯机水下作业的特点，设计了由船上液压动力源、控制柜与水下液压传动阀箱两部分组成的液压传动系统，阐述了其工作原理；进行了船上液压动力源、水下传动阀箱的设计；通过实验，该系统能够满足金刚石绳锯机水下管道切割作业中夹持、进给、切削等工序的要求，保证该装置达到设计技术指标。关键词：金刚石绳锯机；船上液压动力源；水下阀箱中图分类号：献标识码：B 文章编号：1000008)09008家863计划重大专项（2002哈尔滨工程大学基金项目（者简介:王茁（1968），男，吉林省吉林市人，教授，博士，主要 从事水下智能机械与特种机器人技术方面的科研和教学工作。11道路绿化带液压剪枝车的研究与设计作者： 向北平， 杨乾华， 西南科技大学,制造学院,四川,绵阳,621010刊名： 液压与气动英文刊名： (期)： 2008，(9)被引用次数： 0次参考文献(4条)内外园林绿化机械与发展趋势期刊论文004(02)林绿化机械的应用与及发展前景期刊论文001(12)携式林业机械废气排放的试验研究期刊论文001(