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)
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(shí)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(jià)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(yùn)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(diǎn),結(jié)合我國高速公路綠化養(yǎng)護(hù)工程實(shí)際需要,設(shè)計(jì)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。
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(jì)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(jì),結(jié)合綠籬修剪的實(shí)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(gè)側(cè)面和頂面的修剪工作,經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jì)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(yùn)。
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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)獨(dú)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(yàn)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(jì)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(jì)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(shí)現(xiàn)減速功能,再通過圓錐齒輪z3、z4的嚙合實(shí)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(jì)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(gè)圓柱齒輪齒數(shù);
z2——與第一個(gè)圓柱齒輪嚙合的圓柱齒輪齒數(shù)。
減速器減速比
(3)
因?yàn)闇p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(shí)現(xiàn)同步傳動功能,為保證在實(shí)際運(yùn)行中鏈條不松動,加裝有張緊輪。查閱機(jī)械設(shè)計(jì)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(gè)鏈輪選型相同,頂面切割器和側(cè)面切割器為等速切割)。
因?yàn)闇p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)。
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(shí),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(yàn),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(shí),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(yàn)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(gè)升降油缸和避障裝置控制油缸,實(shí)現(xiàn)割臺升降和頂面切割器旋轉(zhuǎn)。本文計(jì)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(jì)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(shí)際測試≤100 kg。
液壓油缸推力的計(jì)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(jì)算驗(yàn)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。
1.3.1 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(shí)際工況,選擇結(jié)構(gòu)較簡單、適應(yīng)性較廣、可實(shí)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yàn),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(shí),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(shí),根據(jù)綠籬末梢待修剪的枝葉莖稈較嫩,直徑較小的實(shí)際情況,設(shè)計(jì)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(yùn)動的慣性力,減緩了切割器振動對切割效果的影響。在試驗(yàn)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(jì)算
1)頂面割刀的平均速度
曲柄主軸轉(zhuǎn)速取值628 r/min時(shí),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(jì)算所得割刀平均速度為1.67 m/s<2 m/s,符合設(shè)計(jì)要求。
2)切割速比計(jì)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(shí)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(shí),切割器選標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ型。切割速比一般大于1.02,通過試驗(yàn)驗(yàn)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(jì)是合理的。
3)慣性力平衡計(jì)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(shí)際修剪需要和現(xiàn)場驗(yàn)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(yùn)動的慣性力遠(yuǎn)小于頂面切割器,而且試驗(yàn)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(jì)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(gè)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(shí)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(shí),需要進(jìn)行避障,確保修剪時(shí)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(shí)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(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí),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(yàn),頂面切割器避障裝置采用液壓控制垂直旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì),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(shí),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(shí),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(shí),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(shí),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(shí)切割,也可進(jìn)行單獨(dú)切割。需要頂面切割作業(yè)時(shí),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(shí),扳動頂面切割手動離合器,此時(shí),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
中央分隔綠化帶修剪試驗(yàn)在甘肅省慶陽市慶城縣與西峰區(qū)之間的高速公路上實(shí)施。試驗(yàn)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(shí)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。
通過在實(shí)際工作環(huán)境中的試驗(yàn),驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)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(yùn)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(shí)際用時(shí)大于5 h(按5 h計(jì)算),才基本完成修剪任務(wù),每小時(shí)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(shí)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(gè)修剪工人的工作量(綜合考慮工人個(gè)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(yàn)也發(fā)現(xiàn),該機(jī)型還存在不足之處:(1)為了實(shí)現(xiàn)頂側(cè)面獨(dú)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)。
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(shí)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(shí)際工況的需要,同時(shí)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(jià)值,對于同類修剪設(shè)備的設(shè)計(jì)也有借鑒意義。
3)高速公路中央分隔綠化帶修剪試驗(yàn)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。