朱陽 付偉龍 毛靖德

關(guān)鍵詞：行道樹修枝車折疊臂架夾抱修剪機(jī)構(gòu)

1前言

城市園林綠化是城市建設(shè)事業(yè)的重要組成部分.也是現(xiàn)代化城市的重要標(biāo)志.在城市建設(shè)中的重要性日益顯著，實(shí)現(xiàn)城市園林生態(tài)化已成為城市園林發(fā)展的必然趨勢。道路及城市綠化面積不斷增加，使得綠植的養(yǎng)護(hù)也越來越成為新建、成熟城市綠化工作的重點(diǎn)。

目前.對城市園林、市政行道樹、景觀苗木造型、修剪等作業(yè)主要依靠人工和使用各種油鋸和高枝鋸。其普遍的作業(yè)方式為：由一臺高空作業(yè)車將人和修剪工具送往高處.接近需要修剪的樹枝。

修剪工具主要有油鋸、高枝鋸等.它們都是由小型汽油機(jī)作為動力，轉(zhuǎn)速高、鋸徑大、修剪效率高。但此類產(chǎn)品目前主要依賴進(jìn)口，如斯蒂爾、小松等，維修保養(yǎng)價格較高。且該類機(jī)器重量約為5～10kg，作業(yè)時操作者一直處于持重狀態(tài)，該類設(shè)備不僅震動大，噪音也大，環(huán)衛(wèi)工人勞動強(qiáng)度非常大。修剪下來的樹枝一般是自由落下，存在安全隱患。樹木修剪后，人工要進(jìn)行大枝干的剪短操作，使用載貨車運(yùn)輸修剪的樹枝.運(yùn)輸效率低。

目前，國內(nèi)并沒有專門針對中大規(guī)模市政道路樹木、園林等自動化樹木修剪，樹枝粉碎等園林廢棄物利用的專用設(shè)備和車輛。經(jīng)過進(jìn)一步研究，本文提出一種可用于高處樹枝修剪、整形、粉碎、運(yùn)輸為一體的專用汽車設(shè)計(jì)方案。

2車輛工作原理介紹

本方案的主要目的是針對目前市政、園林高大樹木修剪、整形等作業(yè)，提供一種集樹木修剪、整形、樹枝粉碎、運(yùn)輸?shù)陌踩囊惑w化解決方案。擬以二類底盤為載具和動力源，設(shè)置加裝夾抱修剪機(jī)構(gòu)后的折臂吊作為高處樹枝的修剪工具。設(shè)置木材粉碎機(jī)對修剪下的樹枝進(jìn)行粉碎減小體積.設(shè)置自卸廂體進(jìn)行木材碎片收運(yùn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)方案為：整車主要由底盤車、副車架、液壓臂架機(jī)構(gòu)、夾抱修剪機(jī)構(gòu)、樹枝粉碎機(jī)構(gòu)、收集廂體、控制操縱機(jī)構(gòu)七部分組成。底盤車通過發(fā)動機(jī)PTO和變速箱PTO為液壓舉升、修剪、廂體舉升提供動力，動力傳遞由液壓系統(tǒng)完成;副車架為其他上裝工作部件提供承載平臺;液壓臂架機(jī)構(gòu)隨樹枝的高度、位置調(diào)整相應(yīng)的高度和角度。以實(shí)現(xiàn)不同位置形狀的樹枝均可接近修剪;夾抱修剪機(jī)構(gòu)是該車的主要功能模塊，可以對樹枝實(shí)施夾抱防止掉落，液壓剪進(jìn)行切斷;樹枝粉碎機(jī)構(gòu)直接集成成熟液壓木材粉碎機(jī)，通過高速旋轉(zhuǎn)的刀盤，將切斷的樹木枝葉粉碎成一定直徑的碎片。通過排料口將樹木碎片噴入收集廂體。作業(yè)完成后可將碎木片運(yùn)往園林垃圾消納場或制肥發(fā)展園林循環(huán)經(jīng)濟(jì)。車輛總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

行道樹修剪可以按以下方式實(shí)現(xiàn)：在使用時可根據(jù)實(shí)際情況選擇液壓手柄操縱和無線遙控操縱兩種方式，底盤在靜止的狀態(tài)下，打開液壓臂架機(jī)構(gòu)的支腿;通過操縱機(jī)構(gòu)控制液壓臂架的角度和高度，接近要修剪的樹枝后，控制夾抱修剪機(jī)構(gòu)將目標(biāo)夾緊、切斷，切斷后的樹枝根據(jù)情況可由夾抱機(jī)構(gòu)送到地面、自由落下，由夾抱機(jī)構(gòu)輔助或人工將樹枝送入粉碎機(jī)構(gòu)的入口，粉碎的樹枝碎片射入收集廂內(nèi)，完成了一次修剪和粉碎的過程。樹枝修剪作業(yè)時，其最高作業(yè)位置的樹枝修剪狀態(tài)如圖2所示.帶樹枝收回狀態(tài)如圖3所示。車輛轉(zhuǎn)場時，液壓臂架收回，并由臂架擺動缸調(diào)整臂架到合適位置，確保不與駕駛室及廂體干涉。轉(zhuǎn)場狀態(tài)臂架姿態(tài)如圖4所示。

3車輛主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1夾抱修剪機(jī)構(gòu)

夾抱修剪機(jī)構(gòu)是該車的主要工作部件。其通過連桿機(jī)構(gòu)和液壓油缸固定于液壓臂架機(jī)構(gòu)的最后一節(jié)伸縮臂的端部。夾抱修剪機(jī)構(gòu)三維圖如圖5所示，夾抱修剪機(jī)構(gòu)原理如圖6所示。

夾抱修剪機(jī)構(gòu)主要由抱爪、抱爪開合油缸、切割刀片、刀片開合油缸、機(jī)架、連桿銷、馬達(dá)、連接銷等部件構(gòu)成。修剪樹枝時夾抱修剪機(jī)構(gòu)在液壓臂架帶動下.接近需要修剪的樹枝，通過擺動缸帶動修剪頭旋轉(zhuǎn)，調(diào)整姿態(tài);當(dāng)樹枝位于抱爪中時，操縱抱爪開合油缸，抱緊樹枝;樹枝被抱緊后，刀片開合油缸帶動切割刀片切斷樹枝，完成修剪動作。

3.2液壓臂架

液壓臂架是該車的主要運(yùn)動部件部件。液壓臂架通過騎馬螺栓與底盤車架連接，安裝于底盤駕駛室之后，收集廂體之前，帶動夾抱修剪機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)夾抱修剪機(jī)構(gòu)的空間運(yùn)動，液壓臂架三維圖如圖7所示，液壓臂架原理圖如圖8所示。

液壓臂架主要由：支腿油缸、安裝橫梁、擺動缸、主臂、主臂折疊缸、折疊臂、一伸臂、二伸臂等部件構(gòu)成。樹枝修剪時，待車輛停穩(wěn)后，打開支腿（圖8序1）支撐穩(wěn)定臂架結(jié)構(gòu)后，根據(jù)需要操縱主臂、折疊臂、伸縮臂機(jī)構(gòu)，使夾抱修剪機(jī)構(gòu)接近需要修剪的樹枝。樹枝修剪完畢后根據(jù)情況，由液壓臂架帶動夾抱修剪機(jī)構(gòu)將切斷的樹枝送至地面或送入粉碎機(jī)構(gòu)（需人工協(xié)助）。

3.3木材粉碎機(jī)

木材粉碎機(jī)主要由進(jìn)料口、粉碎機(jī)構(gòu)、排料口、動力倉等部件構(gòu)成。木材粉碎機(jī)下部通過螺栓固定在副車架上。其結(jié)構(gòu)如圖9所示。進(jìn)料口設(shè)有安全垂簾及防護(hù)罩.防止木材碎片傷人;粉碎機(jī)構(gòu)為高速旋轉(zhuǎn)刀盤，當(dāng)樹枝進(jìn)入粉碎機(jī)構(gòu)后會被旋轉(zhuǎn)刀盤迅速粉碎;在慣性作用下碎片從排料口甩出.通過彈性排料管（用于連接木材粉碎機(jī)和廂體的可伸縮軟管）進(jìn)入廂體內(nèi)部。木材粉碎機(jī)的動力及控制機(jī)構(gòu)集中布置在動力倉中。

3.4收集廂體

收集廂體主要由后門、鉸接銷、廂體、舉升油缸座、粉碎機(jī)罩蓋、廂體進(jìn)料口等部件構(gòu)成。收集廂體下部通過鉸接銷固定在副車架上，其結(jié)構(gòu)如圖10所示。廂體舉升時繞鉸接銷旋轉(zhuǎn);廂體后門在舉升卸料時自動開啟;舉升油缸座通過銷軸連接舉升油缸，舉升油缸另一端與副車架相連，為廂體舉升提供動力;粉碎機(jī)罩蓋為粉碎機(jī)提供防護(hù)，同時防止木材碎屑拋灑;廂體進(jìn)料口通過彈性排料管連接粉碎機(jī)排料口，收集木材碎屑。

3.5液壓及電控系統(tǒng)

液壓臂架系統(tǒng)中的支腿油缸、折疊油缸、伸縮油缸均設(shè)置有雙向液壓鎖，整個臂架展開平穩(wěn)，也可防止上升下降過程中突然泄壓而導(dǎo)致的不安全事故。夾抱修剪機(jī)構(gòu)中抱爪開合油缸和刀片開合油缸需由順序閥（或行程開關(guān)）進(jìn)行順序控制，確保抱爪抱緊樹枝后，方可進(jìn)行修剪作業(yè)。防止樹枝掉落地面造成二次污染或人員傷害。液壓臂架、廂體、木材粉碎機(jī)等部件需設(shè)置相應(yīng)傳感器確保在廂體落下、液壓臂架收回和木材粉碎機(jī)停機(jī)后.車輛方可啟動，防止造成設(shè)備損壞或人員傷害。所有液壓閥均為電磁換向閥.所有控制按鈕都集成在一個液壓手柄上（如圖11所示）.方便駕駛員操作。

4主要技術(shù)特點(diǎn)和參數(shù)

整車的主要技術(shù)特點(diǎn)表現(xiàn)在：a.本產(chǎn)品集多功能為一體，填補(bǔ)了該類設(shè)備的空白，根據(jù)檢索，目前國外也沒有此種設(shè)備，全部操作只需一人即可完成，節(jié)省了人力成本;b.本產(chǎn)品可取代目前的常用的高空作業(yè)車+手持工具或拖掛式粉碎機(jī)，機(jī)動靈活，作業(yè)準(zhǔn)備時間短，作業(yè)現(xiàn)場干凈，基本無需再打掃，全部操作高效便捷;c.本產(chǎn)品的液壓臂架機(jī)構(gòu)完全伸出作業(yè)時可在360°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)伸縮，夾抱修剪機(jī)構(gòu)也可在另一空間內(nèi)360°旋轉(zhuǎn)，保證了修剪刀頭在空間內(nèi)多自由度移動，滿足樹木高枝修剪和造型任務(wù)，且控制高效，保證了人員和設(shè)備的安全。該車主要技術(shù)參數(shù)見表1。

5結(jié)語

行道樹修枝車整車主要由底盤車、副車架、液壓臂架機(jī)構(gòu)、夾抱修剪機(jī)構(gòu)、樹枝粉碎機(jī)構(gòu)、收集廂體、控制操縱機(jī)構(gòu)等部件構(gòu)成。行道樹修枝車?yán)闷嚨妆P取力器為動力源，以液壓傳動為基礎(chǔ)，以夾抱修剪機(jī)構(gòu)和液壓臂架系統(tǒng)作為樹枝修剪功能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。與此同時，該車配有木材粉碎機(jī)和收集廂體，可對樹枝粉碎后收集，提高廂體的空間利用率，避免了樹枝對環(huán)境的二次污染。