城市绿篱修剪机的设计论文

城市绿篱修剪机的设计
摘要：针对绿篱修剪机的发展现状，设计开发了一种小型手推式绿篱修剪机，包括包括动力系统设计和行走装置设计、修剪装置设计和升降装置设计，在所查阅的文献中尚未发现有相同机型的报道，属原创型产品。

相比现在小型绿篱修剪机以手持式为主的状况，该绿篱修剪机能够有效降低绿篱修剪的劳动强度，提高修剪质量，有比较广阔的市场前景。

关键词：绿篱修剪机；系统设计
Abstract: To hedge trimming machine development, design and development of a small hand push type trimming machine, including power system design and walking device design, the pruning device design and design of lifting mechanism, in search of the literature has not been found to have the same type of report, is an innovative product. Compared to the existing small hedge trimming machine with hand-held dominated status, the hedge trimming machine can effectively reduce the labor intensity of hedge pruning, improve the trimming quality, have broad market prospects.
Key words:Green Hedge machine ; System design
0 引言
绿篱多是由矮小丛生的灌木组成的绿色景色，是装饰景点、公园、居民小区、庭院及城市绿化的主要物质材料。

组成绿篱的树种跟多，成长特性各不相同，有的有主干，有的无主干，长势各异，因而必须通过合理修剪才能成为理想景观，一方面是控制其高度，另一方面是形成一定造型、整齐的冠部和侧面形状等，手工修剪是一种方法，但国内外有多种规格、型号的绿篱修剪机在生产中使用，成为主要的绿篱修剪工具[3]。

对此修剪绿篱成为美化人们生活环境，提升城市的美化和品味，有着越来越重要的作用。

应用与绿篱修剪的绿篱修剪机械也越来越多，绿篱修剪机不仅可以减轻城市环境工作人员的工作量，提高的效率。

随着经济的发展，科技的不多进步，绿篱修剪机有也出现许多样式，功能也越来越多。

现在大多数的绿篱修剪机都是手提那种，工作的效率不高，修剪绿篱也不是很奇，为了解决这一问题，为了逐步改变这种现象，研究新型的绿篱修剪机械是很必要的[4]。

国内外对小型绿篱修枝机的研究，主要集中在对单缸汽油机为动力的手持式油锯和手动修枝剪等园艺剪枝器具，研究的主要方面在于如何提高其刀具的使用寿命上（如材料、刀刃的寿命等），而对电动器具的研究与开发则少有开展，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220V 电源，需要外接交流电源。

因此，设计一种依靠蓄电池提供能源、由直流电动机驱动连续成形修剪的新型绿篱修剪机来代替由单缸汽油机驱动的绿篱修剪机，用以克服上述缺点，其应用前景看好。

大型自走式绿篱修剪机主要有车载式和臂架悬挂式两种，技术比较成熟的有以下3种机型：一是车载式绿篱修剪机；二是车载悬挂式绿篱修剪机；三是臂架悬挂式绿篱修剪机其中，臂架悬挂式绿篱修剪机一般是悬挂在小型拖拉机上的，可利用拖拉机的液压系统(也可用单独的液压系统) 对臂架和工作装置进行控制[1]。

1 工作原理
本设计中的机架结构采用型钢焊接而成, 由主体机架和副机架构成, 整体置于小型推车上,
修剪位置调节和行进快慢视具体情况由工作人员控制。

修枝机采用直流电动机驱动。

以坚固的小型手推车台面为基台，台面还放置电机和电瓶(以电动机为动力)或油箱(以发动机为动力)，在基台上有两组机架，一组机架上装置与电机传动的带轮；一组机架装置刀具，刀具与升降柱相连接，升降柱与手动式液压泵相连接。

电机上装有小的皮带轮，经过皮带轮的减速，与大皮带轮同轴上有小链轮，经过链条将动力传到从动链轮上，从动链轮与曲柄连杆机构相连接，曲柄连杆与滑块相连接，滑块与上刀片相连接，下刀片固定到固定装置的固定板上，上刀片做往复运动与下刀片相剪切做功。

绿篱修剪机的一般工作过程是：电动机工作经皮带轮转动带动大皮带轮转动，由大皮带轮转动而减速，在再由曲柄连杆机构带动刀片做往复运动使刀具工作。

与大皮带轮同轴上有小链轮，曲柄连杆上装有大链轮，在机架上装有一个张紧链轮。

在支撑刀架的基座上安装手动式液压泵，在基座上有上下移动的导轨，根据绿篱的高度用法手动式液压缸调节刀片的高度。

最后进行组合修剪, 其动力传递路线为：直流电源→电机→传动装置→驱动轮盘→刀具→滑块→刀具组合→组合修剪。

图1 工作原理示意图
常用的动力设备有电动机汽油机和柴油机按照绿篱修剪机在外工作，所需的功率不是很大，电动机又小巧轻便，转速高和易启动等特点，故选用电动机作为动力。

电动机作为动力由于绿篱枝桠的最大直径为15mm，按照相似设计的原则，参照技术成熟的割灌机的动力，再考虑到该机有自走装置，选择功率为0.75kW 的直流电动机[2]。

对于电机选用重量轻、效率高、控制方便的永磁直流电动机ZQ-4型电机，最大功率1000W，转速2800r/min，最大扭矩18N·m。

2 总体方案
2.1 总体结构
绿篱修剪机主要由推车、机架、电机、传动减速装置、刀具等组成，如图2所示。

其中推车是整个系统的支撑基础, 刀具支持架(以下简称支持架) 安装在推车右侧前方的角钢架上。

刀具支持架上, 分别接受滑块合曲柄连杆驱动传递来是动力；刀具升降用手动液压泵通过升降柱驱动刀具的高度。

在驱动方面, 用一个电机驱动，其中通过带轮和链轮传递动力。

绿篱修枝机的启停工作由人
1.脚轮
2.手动式液压泵
3.电机
4.电瓶
5.机架
6.主动链轮
7.从动皮带轮
8.手把 9.张紧链轮 10.从动链轮 11.升降柱 12.刀具 13.滑块 14.曲轴 15.轴
图2绿篱修剪机结构图
2.2 结构设计
2.2.1推车设计
推车是整个系统的支撑基础, 采用角钢焊接为框架、薄壁钢板为壁面的方案设计，外型尺寸：长×宽×高=1500mm×1000mm×1000mm。

车架面上放置电机、蓄电池和液压泵等一些工具。

推车前轮固定，后轮为万向轮，以方便转向。

推车的把手在车的后上方，可以方便对绿篱修剪机的控制。

2.2.2 支架设计
支架主要用来固定传动装置和修剪刀具，可在横向面内实现对绿篱进行修剪, 保证机械装置协调工作。

支架主要采用角钢焊接，在支架通过钢板焊接用以支撑曲柄连杆机构等部分传动的机构和刀具组。

支撑刀具的机架和升降支柱焊接，升降柱与液压泵相连接，对不同高度的绿篱调节高度修剪。

2.2.3 刀具设计
有上下两个刀片，下刀片固定在基座上，上刀片与下刀片中房间有相同发的五个移动并
可链接的滑空[6]。

每个滑孔均呈长圆形，既能作为螺栓的连接孔，也能减轻刀片重量。

而滑孔的长度也是上、下刀片修剪枝条时作相对直线往复运动的行程距离。

同时，多个滑孔在下刀片和上刀6上沿长度方向呈一字型排列设置。

所述的下刀片和上刀片穿插内六角螺栓的滑孔内设有相同的滑块，并要求上刀片与下刀片之间的活动间隙等于滑块厚度减去上刀片与下刀片厚度之和，活动间隙a = 0. lmm一0. 2mm。

这样在上、下刀片修剪时，就能避免出现枝叶夹缝的现象，使刀片运转更顺畅、也增强了刀片的切割效果，提高刀片使用寿命。

所述的下刀片和上刀片末端设有与绿篱机传动机构(图中未示)相连接的连接。

如图3所示
图3 刀具
3 结论
1）在该机的力源选择中，采用了由直流电机代替汽油机, 克服了污染环境严重和噪声大的缺点。

2）在修剪方面，推车代替手持, 降低了工作强度；对不同的绿篱，利用液压泵以调节刀具的高度进行修剪。

3）该机只能修剪一面，效率不是很高，由于是蓄电池提供动力的能源，不能长时间的连续工作，在这些方面还有进一步的改进的研究。

总体来看, 本设计在节能、降噪和环保方面为新型修剪设备的生产和改进提供了一定的借鉴。

参考文献
[1] 顾正平, 沈瑞珍. 国内外园林绿化机械与发展趋势[J].林业机械与木工设备, 2004 (2): 15- 17.
[2] 向北平, 杨乾华. 电动成形绿篱修剪机的研究[J]. 机械设计与制造，2008（3）：23- 24.
[3] 张俊虎. 园林绿化机械的应用以及发展前景[J]. 山西林业科技, 2001 (12): 21- 24.
[4] 王伟,唐传茵,张宏,马少辉,杜志高,移动式绿篱修剪机设计[J].农机化研究,2010（6）：122～129.
[5] 王乃康，茅也冰，赵平.《现代园林机械》.[M].中国林业出版社, 2000-9
[6] 向北平,杨乾华,电动成形绿篱修剪机的研究 [J]. 机械设计与制造, 2008 (3):98～99
[7] 濮良贵，纪明刚机械设计( 8版) ［M］北京: 高等教育出版社，2006.。