开题报告

青岛大学

毕业设计(论文)开题报告

学院：机电工程学院

专业：机械工程及自动化

姓名: 丁凤伟

指导教师：胡玉景

2011 年3 月31 日

开题报告

1.1 课题的提出及意义

随着城市建设步伐的加快，对绿化景观效果和绿地养护管理标准的要求也越来越高，城市高大树木的修剪成为摆在园林工作者面前的一个亟待解决的问题。特别是电气化铁路、供电公司、城市电车、园林等部门每年都需要对树木进行修剪，工作繁重，需要很大的人力物力。目前，一般情况下是由工人爬到树上进行工作，劳动强度大，工作效率低，而且存在着操作工人摔伤致残的危险。有些情况下，使用升降机载人，降低了工人的劳动强度并且提高了工作效率，但操作工人仍然有从高处摔下的危险性，而且升降设备的价格高、操作复杂，其移动受到工作环境等限制，给施工带来很大的困难。

所以，研发能够实现高空作业的同时又能保证工人安全的修剪整枝机械势在必行，便携式高空剪枝锯也应运而生。便携式高空剪枝锯的优势明显，它成本低，方便快捷，能够在很大程度上减轻工人们的劳动强度，保证工人们的人身安全，极大地提高了工人们的工作效率，因此，便携式高空剪枝锯的发展前景极其广泛。

1.2国内外树木整枝修剪机械现状

目前，国内外树木整枝修剪机械有手持背负式、车载式和自动式等多种形式。手持背负式整枝机是现在主流使用工具，分为无动力和有动力两种。对于有动力整枝修剪设备，其采用的动力有气动，液压传动，电动，小型汽油发动机和小型柴油发动机等。根据工作设备类型分为液压剪式机，剪刀式、圆片锯，往复锯锯链型和导板链锯式。传动轴一般设置在铝合金薄壁硬管里面，不过还有灵活的伸缩棒型和软轴式的类型。车载式整枝机是在较大型拖拉机上侧置液压折叠臂，在手臂的末端装有可往复运动液压剪，可以修剪大型树冠、灌木丛或地面杂草，有的还采用了自动升降平台，将人们送到不同高度的人工进行修剪作业的位置。现在，遥控整枝修剪作业在自动立木机上已经得到实现。

国外研究现状国外对树木整枝修剪机械的研究起步较早，机型也比较齐全。美国和瑞典等国家，在对常用鱼头锯进行改进的基础上，研发了手动无动力整枝机，此机型添加一些简单的辅助部件和安装了一个伸缩杆，工作高度可达6米。它的优点是简单、实用、成本低、对操作人员的素质要求也较低，是爬树作业问题得到初步解决，但存在劳动强度高，低效率，易断锯等缺陷。在机动型高枝修剪机械方面，现在已投入市场的主要有日本的爱丽斯(ARS)，ARS高枝剪AP-18OO（如图1-1所示）, 小松高枝油锯（如图1-2所示）

图1-1 ARS高枝剪AP-18OO

图1-2 小松高枝油锯

德国的斯蒂尔（图1-3）和瑞典的胡斯华纳（图1-4）等公司生产的高枝锯，采用液压传动，它们都是以汽油发动机作为动力，以此带动液压泵和装在锯头部的小型液压电动机及链条锯工作，它的锯径可达20cm，具有振动小，切口平滑，效果好，高的修剪效率等特点，修剪高度可达5m，但他的缺点是成本较高，维修、保养困难以及要求操作人员具有高的的素质。由于人工修剪作业受到修剪高度等的限制，而且爬高修剪作业存在一定的危险性，因而随着现代科学技术的发展，一些发达国家开始将自动化技术应用于高空剪枝，并且已取得了一定的成果。例如，日本SEIREI公司生产的自动立木整枝机，采用了先进的密码潜入数字式抗干扰无线遥控技术，应用了具有反力装置的锯链式锯切机构和低压轮胎爬树机构等，修剪工作通过遥控器进行控制，但此机型具有一定的缺点，对树干通直度有较高的要求。除此之外，还有的国家采用自动升降台进行高枝修剪，如意大利的萨斯马升降台是将四个升降台安装在四轮车架上，每个升降台有6m高。瑞典的阿弗龙升降台是装在三轮车上，工作台的升降由液压系统控制。此外，还有采用钢索绞盘机控制的升降工作台，其最大起升高度可达20m。

图1-3 德国斯蒂尔高枝锯图1-4 瑞典胡斯华纳高枝锯国内研究现状国内对树木整枝修剪机械的研发起步比较晚，而且产量比较低，产品种类少，大多高枝修剪机都是采用手动式。但最近十几年我国对机动型高枝修剪机的研发已取得了很大进步。孙坤龙、乔弘等设计的5XY一5便携式液压剪枝机，以小型汽油发动机为动力源，采用套装式快速偏心锁紧伸缩杆，经过带传动进行减速，再经过卸荷轮带动高填充齿轮泵转动，可以实现机械能向液压能的转化，而且组合控制阀通过联动操纵机构控制，推动执行油缸使剪枝机构动作，完成高空剪枝作业。该机型修剪的数枝直径可达30mm，作业高度可达5m。背负式可调高枝修剪机和多功能高枝修剪锯等多采用小型汽油发动机为动力，通过灵活的可弯曲的软轴传动带动锯链或圆锯片工作，此机型结构简单，造价低，具有较高的工作效率，平滑的切口，比较合理的工作视角和操作角度，安全性能也较好，而且还便于维修，此类修剪机的缺点主要是均操纵杆重，锯切振动幅度较大，除此之外，国产汽油机的噪声大以及消音效果差，不能满足对工作舒适性的要求。车载式立木整枝机是一种生产劳动强度较小、具有较高的工作效率、操作安全可靠和生产条件良好的园林机械，此机械主要应用于对城市行道树的修剪整形工作场合。车载式高枝修剪机是在普通双折臂式高空作业车的基础上进行改进，卸去原有的工作装置，在它的上臂的端部更换为液压抓具和修剪机构，并采用控制盒控制它的工作装置工作。SZDB-185A型便携式电动园林整枝机采用电源作为动力源，它的电源是汽油发电机组，把发电机组设计成小车式，与整枝机分开，他们之间采用电缆连接，由操作人员牵引移动到需要作业的位置，然后再有操作人员操纵整枝机工作。华南热带作物机械研究所设计制造了3GS-8型修剪整形自动升降台，它的结构主要包括立柱、伸缩臂、工作台、修枝剪和前支架，液压缸控制伸缩臂的伸缩，工作台最大起升高度可达8．5m，工作台的位置由修剪工人通过安装在工作台上的操纵手柄来控制，可以保证操作人员的作业安全，提高了工作效率和作业质量。3GS-8型修剪机安装在丰收-35型拖拉机上，主要用于作业范围包括橡胶树修枝、油棕树

修叶、摘果以及城市园林修整等高架作业。

1.3 整枝修剪机械的发展趋势

进入21世纪，为了适应城市绿化不断发展的需要，整个园林机械行业的发展迅速。作为城市绿化重要分支的树木修剪机械研究工作在不断深入。树木整枝修剪找机械逐步向自动化，人性化，高效无污染和安全可靠的方向发展。

自动化、人性化加快了研发数目整枝修剪机械的步伐，使整枝修剪机械结构更加合理，操作视野良好，使用更加方便，这是发展的方向。采用新型的金属材料和其它高强度材料可以减轻重量，使高空工作实现自动化和人性化，改善操作人员的工作环境，提高工作效率，使人们从繁重的劳动中解放出来。

一机多用现在，联合作业机可以说是工业产品发展的总趋势。一机多用指的是使用一种机械配备多种工作装置，只需要变换工作装置可就以完成不同的任务，这种改进提高了机器利用率。在联合作业机是在一种机器上同时安装了多个工作装置，同时完成多种需要按顺序连续进行的作业，以提高机器的运作效率和劳动生产率。树木修剪机械的一机多用是在动力设备与传动轴不变的基础上，通过更换不同的工作装置来完成不同的作业，设备机械结构紧凑，节约资源，提高了工作效率。与此同时，树木整枝修剪机械可以和树枝粉碎碎、清扫、等其他树木养护机械进行联合作业，进一步提高其经济效益。

高效环保在21世纪，人们更加注重环境保护，在国家环保法律法规的逐步完善的基础上，对于户外作业的园林绿化机械设备来讲，面临的环境保护方面压力越来越大。例如，美国许多州都各自立法，规定了所有的机器必须符合排放标准，噪声要求才可以进入该地区。因此，许多大型园林机械设备制造企业已经或正在采取措施，研发低污染，甚至无污染的“绿色”园林机械产品。以前在小型园林机械上一般采用在二冲程发动机，虽然其结构简单，重量比小，可是由噪音达和高排放，已经逐步由四冲程发动机所取代，低噪音，低污染的新一代小型汽油发动机也已开始进入市场。机械产品的环保性能成为评估其质量重要的指标之一。

安全和可靠安全有三个方面：（1）机械本身的安全，要防止发生机械故障或损坏事故；（2）操作人员的安全，要防止伤害操作人员；（3）周围人群的安全，要防止他人在作业中受到机械的伤害。