人工林修枝裝置研究報(bào)告

1、 人工林修枝裝置研究報(bào)告 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：程立杰承 擔(dān)單位：伊春林業(yè)科學(xué)院2011年12月目錄緒論 1一、課題研究的理論依據(jù) 1二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4三、人工林修枝裝置的確定 51 人工爬樹修枝工藝過程 52 機(jī)械修枝裝置爬樹修枝工藝過程 6四、修枝裝置工作原理 6五、 修枝裝置結(jié)構(gòu) 61 行走結(jié)構(gòu) 72 升降結(jié)構(gòu) 73 夾緊結(jié)構(gòu) 84 單向自鎖結(jié)構(gòu) 95修枝轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu) 11 6被動輪組結(jié)構(gòu) 15 7電氣控制部分 16六、 研究內(nèi)容 181裝置的動力選擇研究 18 2 遙控與機(jī)械運(yùn)動銜接研究18 3裝置操作結(jié)構(gòu)的確定18 七、 在研究工作中解決的難題 181選擇夾緊機(jī)構(gòu)彈簧 182電路選擇 19 3

2、 改進(jìn)機(jī)械手臂修枝 19 4 單向自鎖機(jī)構(gòu) 19 5 修枝鋸啟動開關(guān) 19 6 采用分體上樹修枝 19 八、課題研究成果19 九、創(chuàng)新點(diǎn) 20 十、課題研究存在的主要問題 20 十一、技術(shù)參數(shù)21 小結(jié) 22參考文獻(xiàn) 22 人工林修枝裝置研制報(bào)告緒論：我們研制的人工林修枝裝置，采用遙控、程序控制、光電控制、機(jī)械運(yùn)動一體化控制工作原理。操作者在地面遠(yuǎn)離修枝樹冠下，使用無線電遙控器，控制修枝裝置上樹，對人工林喬木樹種胸徑 cm- cm，側(cè)枝直徑 cm- cm，進(jìn)行修枝撫育工作，高度可達(dá) m、能保證修枝質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，提高工作效率，減少工傷事故，達(dá)到優(yōu)質(zhì)修枝目的。添補(bǔ)了人工林修枝撫育工具所存在的

3、不足，提高了人工林機(jī)械修枝技術(shù)含量，使人工林修枝質(zhì)量更加規(guī)范。是一種理想的機(jī)械修枝撫育裝置。一、課題研究的理論依據(jù)我國是一個(gè)少林的國家，社會主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)與人民生活需要大量木材，為緩解木材供需矛盾，國家50年代就開始大面積營造人工林，現(xiàn)保存面積在6200萬公頃左右，居世界首位，占全球人工林面積的38%，近年來為改善生態(tài)環(huán)境的惡化程度，人工林面積占有率還在逐漸增加，其中有大面積的人工松原木用材林 ，由于人工林自身生長不完善或生長過程中受到外界的干擾，造成樹木產(chǎn)生各種缺陷，如紅松樹冠發(fā)達(dá)，側(cè)枝粗壯，自然整枝不良，下部枝條枯死后經(jīng)久不脫落，容易形成死節(jié)，腐朽、偏枯等，嚴(yán)重影響木材品質(zhì)。如何提高木材的品

4、質(zhì)和產(chǎn)量，改變優(yōu)質(zhì)木材供給不足的局面，控制樹木生長特性等對木材材質(zhì)的影響，修枝撫育能加快其樹種的生長速度，消除紅松、落葉松的死節(jié)、減少活節(jié)、加大樹干飽滿度，提高林木品質(zhì)，改善林內(nèi)通風(fēng)與光照狀況及木材生產(chǎn)條件，減少樹冠火，雪壓和風(fēng)害的發(fā)生程度，減輕病蟲害的蔓延。修枝撫育，能促進(jìn)樹木高度生長和直徑生長，增加樹木通直度，提高木材利用率，改善木材的力學(xué)性能，增加林木經(jīng)營收入，是培育速生、豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)無節(jié)良材的一項(xiàng)重要撫育措施。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，國內(nèi)外樹木機(jī)械整枝修枝有手持背負(fù)式，車載式和自動式等多種形式。我們立題研制的輪式上樹修枝裝置，未見有關(guān)材料報(bào)導(dǎo)。1國內(nèi)研究現(xiàn)狀.手持背負(fù)式修枝是當(dāng)前主流使用

5、工具，分為無動力和有動力兩種，有動力的配套動力有氣動、液壓傳動、電動、小型汽油機(jī)和小型柴油機(jī)等。根據(jù)工作裝置又分為剪刀式、液壓剪式，圓鋸片式、往復(fù)鋸條式和導(dǎo)板鏈鋸式等。車載式整枝修枝機(jī)是在較大型拖拉機(jī)上設(shè)置液壓折疊臂，臂端配有可以往復(fù)運(yùn)動液壓剪，有的還通過車載自動升降臺將人送往不同高度位置進(jìn)行人工整枝修枝。2 國外研究現(xiàn)狀。國外對樹木整枝修枝機(jī)械的研究起步較早，機(jī)型也比較齊全。美國和瑞典等國家生產(chǎn)的手動無動力整枝機(jī)是在對常用魚頭鋸的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，增加一些簡單輔助購件和安裝有伸縮功能的工作桿等，作業(yè)高度可達(dá)6m. 其優(yōu)點(diǎn)是簡單、實(shí)用、造價(jià)低基本解決了上樹作業(yè)問題。但存在夾鋸，勞動強(qiáng)度大，效率低

6、和容易斷鋸等缺陷。機(jī)動型高枝修剪機(jī)械方面，日本、德國它們都是以汽油機(jī)作為液壓傳動的動力，帶動液壓泵和裝在鋸頭部的小型液壓電動機(jī)及鏈條鋸工作。切口平滑、效果好、效率高、高度可達(dá)5m。但造價(jià)較高，維修、保養(yǎng)以及對操作人員的素質(zhì)要求較高。由于人工修枝受到高度限制，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，一些國家開始研究將高精技術(shù)應(yīng)用于高空修枝，向操作自動化、人性化、高效環(huán)保及安全可靠的方向發(fā)展，已經(jīng)取得了一定成果。三、人工林修枝裝置研制的確定我們通過對伊春林區(qū)大面積的人工林修枝撫育調(diào)查，目前使用的修枝工具有手鋸、鐮刀、砍刀。機(jī)械的有手持背負(fù)式、車載式等。手工修枝工具比較原始，工作效率低，成本高、勞動強(qiáng)度大，跟不上生產(chǎn)需要

7、。工作高度在4m以上的樹木需要人工搭梯、綁腳扎上樹處理。操作者在高空面對樹干操作修枝，樹干上一些枯干脆弱枝條受器具振動后下落，易傷害樹上操作者，存在較大的人身安全隱患，而且修枝質(zhì)量和修枝高度很難達(dá)到人工林撫育技術(shù)要求 。手持背負(fù)式修枝器械在修枝高度上也受到限制。車載式修枝工具雖然勞動強(qiáng)度小、工作效率高、安全可靠、但體積龐大，成本及使用條件較高，不適合在人工林林內(nèi)作業(yè)。為此我們提出研制適應(yīng)林內(nèi)的小型遙控式上樹修枝裝置,解決人工林修枝高度問題。改善人工林機(jī)械修枝撫育工具所存在的不足。人工林修枝裝置研制課題。是探索利用機(jī)械電氣組合配置，模仿人工上樹修枝的肢勢和動作完成修枝工作，達(dá)到研究的內(nèi)容和目的。

8、首先對人工上樹動作工藝進(jìn)行分析 。1 人工上樹修枝工藝過程（如圖1所示）。圖1人工上樹修枝工藝過程通過人工爬樹修枝動作工藝，確定研究機(jī)械上樹修枝動作工藝。機(jī)械修枝裝置采用輪式，上樹以喬木樹干為軌道，操作者手持遙控器發(fā)射無線電電信號、接收組件控制電動機(jī)驅(qū)動十個(gè)膠輪對稱緊壓在樹干上做上升、下降往復(fù)運(yùn)動。裝置上部安裝有一套旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤自動修枝鋸，自動調(diào)心機(jī)構(gòu)。用無線遙控器控制修枝鋸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤動作，微動調(diào)整準(zhǔn)確位置后，無線遙控器控制修枝鋸啟動，修枝鋸沿運(yùn)動軌跡向前自動切割枝椏。2 機(jī)械修枝裝置上樹修枝工藝過程（如圖2所示）。圖2機(jī)械修枝裝置上樹修枝工藝過程四、修枝裝置工作原理該機(jī)械修枝裝置根據(jù)使用的條件采用

9、整機(jī)分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)光電一體化工作原理，通過無線遙控控制方式，由汽油發(fā)電機(jī)提供電源，遙控信號控制上樹部分電動機(jī)驅(qū)動蝸輪蝸桿減速器，經(jīng)過鏈輪鏈條的傳動，使六個(gè)主動輪、四個(gè)被動充氣膠輪、在自動夾緊機(jī)構(gòu)的作用下，上樹有足夠的摩擦力和外力，對稱緊壓在喬木樹干上,隨樹干直徑變化做上升下降往復(fù)運(yùn)動。通過遙控信號啟動修枝鋸機(jī)構(gòu)自動控制程序，使修枝鋸準(zhǔn)確鋸割枝根部位。五、修枝裝置結(jié)構(gòu) 為了使人工林修枝裝置能達(dá)到修枝目的、我們設(shè)置了兩個(gè)部分，七個(gè)主要結(jié)構(gòu)： 地面部分由行走結(jié)構(gòu)組成，上樹部分由升降結(jié)構(gòu)、夾緊結(jié)構(gòu)、防滑結(jié)構(gòu)、修枝鋸轉(zhuǎn)盤總成、被動輪組、 電氣控制系統(tǒng)。1 行走結(jié)構(gòu)行走結(jié)構(gòu)框架由輕型角鋼、薄壁鋼管、扶

10、手，一對承載充氣工程膠輪，通過鉚焊、螺栓連接組成?？蚣芷脚_上安裝有汽油發(fā)電機(jī)、電纜自動卷線筒、對接插件等。行走結(jié)構(gòu)是為了使該裝置搬運(yùn)靈活而設(shè)計(jì)組合的。2 升降結(jié)構(gòu) 升降結(jié)構(gòu)，位于行走結(jié)構(gòu)框架上面，主框架由薄壁矩型鋼材、鋼板鉚焊連接組成。通過內(nèi)六角螺栓連接安裝有升降電動機(jī)，鋁殼蝸輪蝸桿減速器，鏈輪鏈條，六個(gè)充氣膠輪（主動輪），對接插件等。2.1 主框架主框架是由 mm mm mm薄壁矩型鋼、 mm mm方鋼、 mm厚鋼板焊接而成，起到承載連接零部件作用。2.2 升降電動機(jī)（ w hz v）升、降電動機(jī)采用可調(diào)速微型齒輪減速電動機(jī)與減速機(jī)一體化，具有功率小、扭矩大、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。通過蝸輪蝸桿減速器

11、、鏈輪鏈條給六個(gè)充氣膠輪升降行走提供動力。2.3 蝸輪蝸桿減速器（ ） 蝸輪蝸桿減速器具有扭矩大、減速比大、體積小、重量輕、有自鎖優(yōu)點(diǎn)等。配合（ kw hz v）微型減數(shù)器步進(jìn)連續(xù)式電動機(jī)，能縮小減速占用空間，達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊目的。2.4 鏈輪、鏈條 鏈輪、鏈條傳遞動力和扭矩，選用國家標(biāo)準(zhǔn)件。2.5 主動輪主動輪由 mm mm六個(gè)充氣膠輪組成。承載裝置重量，在自動夾緊機(jī)構(gòu)、被動輪組的配合作用下，充分利用充氣膠輪彈性增加與樹干樹皮摩擦力，確保上樹升降行走過程中不打滑，不損傷樹干韌皮。2.6 對接插件對接插件是行走結(jié)構(gòu)與升降結(jié)構(gòu)自動分離對接部件，為減輕修枝裝置上樹重量，節(jié)省動力消耗，作業(yè)時(shí)上樹部分離開

12、地面與行走結(jié)構(gòu)為分離，行走部分留在地面，為方便兩體分離對接，兩組對接插件采用柱塞式連接，分別用螺栓固定在升降框架底端兩側(cè)，材料選擇 錳鋼材。3 夾緊結(jié)構(gòu)夾緊結(jié)構(gòu)由滑軌拉桿框架平臺、（ w hz v）高精度電動機(jī)、微型減速器、梯形絲杠、絲母、夾緊彈簧、彈簧導(dǎo)向芯桿、行程開關(guān)，手動開關(guān)、連接鎖、充氣膠輪，等部件用內(nèi)六角螺栓連接固定組成。通過電動機(jī)、微型減速器、梯形絲杠、絲母、壓緊彈簧、彈簧導(dǎo)向芯桿、滑軌拉桿框架、行程開關(guān)等主要部件組成的自動夾緊機(jī)構(gòu)。能夠識別樹干直徑變化，自動調(diào)整修枝裝置對樹干加緊力，使十個(gè)充氣膠輪，有足夠的摩擦力，對稱緊壓在樹干上，實(shí)現(xiàn)自動夾緊，達(dá)到充氣膠輪順利上升下降連續(xù)運(yùn)行的

13、目的。3.1 夾緊電動機(jī)夾緊電動機(jī)用螺栓固定在滑軌拉桿框架平臺上面。夾緊電動機(jī)經(jīng)減速器輸出扭矩，驅(qū)動梯形絲杠旋轉(zhuǎn)，推動夾緊滑軌拉桿平臺前后移動 ，使主動輪、被動輪兩組輪系同步向樹干運(yùn)動，達(dá)到對樹干保持足夠的摩擦壓力。3.2 梯形絲杠通過梯形絲杠把螺旋傳動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動。用很小的力獲得較大的扭矩力，結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)，自鎖能力強(qiáng)。符合該裝置工藝結(jié)構(gòu)要求，在工作中承載軸向較大的力，要求梯形絲杠有較好穩(wěn)定性和強(qiáng)度。選用 鋼加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，螺母用 鑄鐵加工而成。3.3 夾緊彈簧四個(gè)夾緊彈簧通過彈簧導(dǎo)向芯桿、固定在上升結(jié)構(gòu)支撐框架上面。夾緊彈簧的作用是保持主動輪、被動輪對樹干加緊力平衡不變，為行程開

14、關(guān)自動調(diào)節(jié)壓力平衡限位，同時(shí)也為樹干的不平度補(bǔ)償夾緊電機(jī)正反轉(zhuǎn)，頻繁啟動的反應(yīng)時(shí)間差，防止在運(yùn)動中把壓力開關(guān)卡住，杜絕裝置上升和下降等故障的出現(xiàn)。3.4 連接鎖 連接鎖是滑軌拉桿連接被動輪組軸的連接點(diǎn)、它設(shè)置在夾緊滑道拉桿前端。該連接鎖采用鉗爪式機(jī)構(gòu)，拆裝方便、安全可靠，結(jié)構(gòu)緊湊、簡單實(shí)用。具有極強(qiáng)防撥能力。承受著較大的拉力，為避免失穩(wěn)斷裂變形、選擇40r材料，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理加工鉚焊而成。3.5 型材框架型材框架采用國家標(biāo)準(zhǔn)薄壁 矩型鋼材，重量輕，用來承載和聯(lián)接各部零部件，承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。4 單向自鎖結(jié)構(gòu) 單向自鎖結(jié)構(gòu)由插木齒、軸、拉筋、定位卡、回位彈簧、電磁鐵組合而成。單向自鎖結(jié)構(gòu)的作用，是

15、防止該機(jī)在上樹、修枝工作中遇樹干不平時(shí)、主動輪、被動輪對樹桿夾緊力瞬間改變摩擦系數(shù)不夠，自動夾緊機(jī)構(gòu)又不能馬上識別的工作況狀下，突然失控下滑而設(shè)計(jì)的安全結(jié)構(gòu)。4.1 插木齒插木齒是采用 錳鋼材料制作而成，它需要較高的機(jī)械強(qiáng)度。工作時(shí)要求不發(fā)生變形。插木齒在該裝置上升的過程中不工作，當(dāng)該裝置突然出現(xiàn)失控下滑的情況下，插木齒自動卡住樹干，達(dá)到防止修枝裝置下滑的作用。人工林修枝裝置在自動下降時(shí)，插木齒由常開狀態(tài)變?yōu)殚]合狀態(tài)，由電磁鐵提供動力。當(dāng)修枝裝置下降到地面時(shí)，插木齒由閉合狀態(tài)自動變?yōu)槌ｉ_狀態(tài)完成工作。4.2 軸軸是承載整機(jī)的反作用力，要求有較好的機(jī)械彈性，選用 號鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，同時(shí)還要承載輪

16、系的夾緊力。4.3 拉筋拉筋是傳遞電磁鐵拉力，用于拉開插木齒的作用，設(shè)計(jì)要求拉筋拉力在35公斤，選用國家標(biāo)準(zhǔn)摩托車剎車?yán)?，滿足結(jié)構(gòu)小、強(qiáng)度大的設(shè)計(jì)要求。4.4 定位卡 定位卡是用來限位插木齒上止點(diǎn)在下滑工作中要求不能變形和斷裂所設(shè)計(jì)的，具有抗彎和抗斷裂性能，保證插木齒工作穩(wěn)定性，選用 號鋼經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)不在加工。4.5 電磁鐵 電磁鐵的功率選擇，經(jīng)過計(jì)算確定電磁鐵拉力，選用標(biāo)準(zhǔn)電磁鐵最大拉力 公斤,即可滿足該機(jī)的設(shè)計(jì)要求.5 修枝轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu) 修枝轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)，是整機(jī)較復(fù)雜的組合機(jī)構(gòu)。位于升降結(jié)構(gòu)主框架上端面，由鋼板框架，鉸鏈機(jī)構(gòu)，遙控調(diào)心機(jī)構(gòu),紅外光電自動調(diào)心機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)、徑向往復(fù)進(jìn)給機(jī)構(gòu)、縱

17、向往復(fù)進(jìn)給機(jī)構(gòu)、園形軌道機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)盤電源轉(zhuǎn)換連接器，能耗自動、修枝鋸機(jī)構(gòu)等部分通過內(nèi)六角螺栓連接組成。5.1 鋼板框架 利用鉸鏈機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)開合鋼板框架根據(jù)工藝結(jié)構(gòu)的要求而設(shè)置，它是用來支承連接轉(zhuǎn)盤平臺上的調(diào)心電動機(jī)、調(diào)心滑軌，轉(zhuǎn)盤電動機(jī)、轉(zhuǎn)盤滑軌，徑向電動機(jī)、徑向滑軌，縱向電動機(jī)、縱向滑軌，園形鑄鐵滑軌，齒圈，轉(zhuǎn)盤電源轉(zhuǎn)換連接器，修枝鋸電機(jī)，電控箱等部件。鋼板支架采用材料，是由它的工作情況設(shè)置，要求有一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，選擇 錳鋼鋼板，經(jīng)熱處理鉚焊加工而成，為了減輕重量，在不影響整體強(qiáng)度前提下，在錳鋼板框架上鉆了許多 孔。5.2 鉸鏈機(jī)構(gòu) 鉸鏈機(jī)構(gòu)。設(shè)置在修枝轉(zhuǎn)盤5.3調(diào)心機(jī)構(gòu)調(diào)心電動機(jī)固定在升降

18、結(jié)構(gòu)主框架上面，調(diào)心電動機(jī)連接梯形絲杠，拉動調(diào)心滑軌轉(zhuǎn)盤齒圈與鑄鐵園形滑軌平臺往復(fù)運(yùn)動。在樹桿直徑發(fā)生變化時(shí)，通過手動遙控和紅外光電自動調(diào)心機(jī)構(gòu)，保證轉(zhuǎn)盤中心始終處于樹干中心位置，使上升下降暢通，修枝時(shí)不刮碰其它另部件，它與夾緊滑軌相聯(lián)接，隨樹干直徑變化做水平往復(fù)動作。5.4 園形滑軌園形滑軌與轉(zhuǎn)盤齒圈用螺栓連接在一起，為了達(dá)到 度連續(xù)轉(zhuǎn)動的要求，在園形軌道內(nèi)外兩側(cè)開設(shè)了兩個(gè)矩型槽，并由兩組 個(gè)小型軸承在槽內(nèi)，做定位園形滑軌運(yùn)動，結(jié)構(gòu)簡單，體積小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)精度高，是一項(xiàng)關(guān)健技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。鑄鐵園形軌道考慮到穩(wěn)定性、變形小等問題，采用 鑄鐵件，經(jīng)失效后加工而成。齒圈采用國家標(biāo)準(zhǔn)件，選用 柴油機(jī)的啟

19、動齒圈，鋼度強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。5.5 轉(zhuǎn)盤電源連接器轉(zhuǎn)盤電源連接器是為轉(zhuǎn)盤上電器工作而設(shè)置，它通過螺栓固定在鑄鐵園形滑軌上，由覆銅板（ 銅板）、絕緣板、固定碳刷鉚焊加工組成，覆銅板上設(shè)有四條控制線路，其中有二條電源線，一條信號控制線，一條能耗自動控制線，每條線路由一塊固定碳刷與其連接，是滿足供電控制的工藝要求而設(shè)計(jì)一個(gè)重要結(jié)構(gòu)。5.6 電機(jī)減速器電機(jī)減速器輸出連接大小齒輪，增大傳動比和自鎖用來改變轉(zhuǎn)盤的線速度。在購標(biāo)準(zhǔn)件電動機(jī)減速器中，沒有適合的轉(zhuǎn)數(shù)。為此在輸出端又增加了一組二級減速齒輪，滿足了設(shè)計(jì)要求，增大了傳動比，運(yùn)動平穩(wěn)性提高，滿足了工藝設(shè)計(jì)要求。符合目視運(yùn)動控制標(biāo)準(zhǔn)。大小齒輪選用林業(yè)機(jī)

20、械電鋸變速箱變速齒輪，技術(shù)參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)。5.7 徑向往復(fù)滑軌機(jī)構(gòu)的設(shè)置徑向往復(fù)滑軌機(jī)構(gòu)由電動機(jī)、減速器、滑軌、連接器等部件組成。主體購標(biāo)準(zhǔn)十字組合臺鉗改制而成，絲杠是標(biāo)準(zhǔn)臺鉗上的沒有改動，只把手柄結(jié)構(gòu)改為聯(lián)軸節(jié)機(jī)構(gòu)，并與減速器輸出端連接，達(dá)到電動機(jī)驅(qū)動往復(fù)滑軌動作，平穩(wěn)，精度高，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕要求。5.8 縱向往復(fù)滑軌機(jī)構(gòu)設(shè)置縱向往復(fù)滑軌機(jī)構(gòu)，由電動機(jī)、減速器、滑軌、連接器等部件組成。，當(dāng)修枝裝置上升到需要修枝位置時(shí)，無線遙控器接收組件，接收到地面手動遙控器發(fā)出的修枝信號，徑向電動機(jī)得電啟動，通過減速器輸出軸驅(qū)動絲杠，推動往復(fù)滑軌平臺向樹干運(yùn)動到受阻后，往復(fù)滑軌平臺上安裝的修枝圓鋸切削側(cè)刃距

21、修枝根部 cm左右時(shí)，限位腳輪組合支架向后移位，修枝鋸限位鎖懸臂改變角度，觸發(fā)修枝鋸啟動開關(guān)，修枝鋸機(jī)構(gòu)進(jìn)入自動工作控制程序。修枝鋸啟動開關(guān)被觸發(fā)后，程控開關(guān)自動轉(zhuǎn)換做工，徑向電動機(jī)斷電停止旋轉(zhuǎn)，修枝鋸電動機(jī)得電旋轉(zhuǎn)，縱向電動機(jī)同時(shí)得電啟動旋轉(zhuǎn)通過減速器，驅(qū)動絲杠推動縱向往復(fù)滑軌向前運(yùn)動，安裝在縱向往復(fù)滑軌上面的修枝鋸在前移運(yùn)動中把樹桿枝條切割掉后，行程開關(guān)自動轉(zhuǎn)換，修枝鋸電動機(jī)斷電停轉(zhuǎn)，徑向電動機(jī)、縱向電動機(jī)在程序的自動控制下得電反轉(zhuǎn)，拉動徑向、縱向往復(fù)滑軌向后返回到原始地點(diǎn)，完成一輪工作程序。5.9 能耗制動能耗制動采用直流電流控制轉(zhuǎn)盤電動機(jī)，使轉(zhuǎn)盤做工時(shí)不發(fā)生移位。當(dāng)縱向電動機(jī)，修枝鋸電

22、動機(jī)在自動控制轉(zhuǎn)換后得電旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動往復(fù)滑軌向前運(yùn)動同時(shí)，轉(zhuǎn)盤電動機(jī)線圈加入直流電流，電動機(jī)被鎖住，修枝轉(zhuǎn)盤自動剎車固定，保證轉(zhuǎn)盤平臺在鋸割枝條工作中，不發(fā)生向后旋轉(zhuǎn)移位，加強(qiáng)了鋸割工作穩(wěn)定性，提高了鋸割截面的精度。5.10 修枝鋸機(jī)構(gòu)修枝鋸機(jī)構(gòu)是切割枝條的直接執(zhí)行部件，由電動機(jī)，刨光鋸片，修枝鋸角度調(diào)整器，修枝鋸啟動開關(guān)，彈性鋸路撥料器，照明燈等組成。5.10.1 修枝鋸電動機(jī)修枝鋸電動機(jī)用手提鋸圓鋸機(jī)改制，將手提圓鋸機(jī)手柄及附件拿掉，用內(nèi)六角螺栓固定在修枝鋸轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)上。5.10.2 刨光鋸片將刨光鋸片安裝在手提圓鋸機(jī)電動機(jī)軸頭上，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。選用合金刨光鋸片，提高了三個(gè)弦向纖維割斷的精度

23、，使修枝截面光滑平整。合金刨光鋸片，選擇國家標(biāo)準(zhǔn)木工園鋸片。5.10.3 修枝鋸角度調(diào)整器在修枝鋸電動機(jī)下面，設(shè)置了角度調(diào)整器，用來針對樹干尖削度變化，保證鋸片側(cè)刃平行于樹干切割枝椏，一般在 度間調(diào)整。5.9.4 修枝鋸啟動開關(guān)修枝鋸啟動開關(guān)，由行程開關(guān)，限位腳輪組合，修枝鋸限位鎖等組成。5.10.4.1行程開關(guān)行程開關(guān)用螺栓固定在徑向滑軌前端角度調(diào)整器上，行程開關(guān)觸頭與修枝鋸限位鎖懸臂相鄰。5.10.4.2限位腳輪組合限位腳輪組合由支架、彈簧、腳輪等組成。用螺栓固定在修枝鋸電動機(jī)底部轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)上。限位腳輪組合隨徑向滑軌向前運(yùn)動腳輪遇樹干受阻后，組合支架向后旋轉(zhuǎn)移位，修枝鋸限位鎖懸臂同時(shí)改變角度

24、，觸發(fā)行程開關(guān)，啟動修枝鋸機(jī)構(gòu)進(jìn)入自動工作的控制程序。5.10.4.3修枝鋸限位鎖修枝鋸限位鎖。為了保證修枝鋸工作穩(wěn)定，修枝截面光滑平整而設(shè)置。修枝鋸限位鎖。將滑動彈性鎖銷組合體，固定在縱向滑軌角度調(diào)整底座下面，滑動彈性鎖銷滑道固定在縱向?qū)к壣希瑒訌椥枣i銷隨縱向往復(fù)滑軌移動，通過利用滑道占位，卡住修枝鋸限位鎖懸臂，使行程開關(guān)，限位腳輪，修枝鋸在向前工作時(shí)鎖在一起。修枝工作結(jié)束后隨縱向往復(fù)滑軌自動回位。5.10.5 彈性鋸路撥料器彈性鋸路撥料器。為了避免樹枝在修枝切割過程中，由木材彈性、下墜擠壓變形、摩擦發(fā)熱等原因，出現(xiàn)使鋸路變小夾鋸狀況等出現(xiàn)，影響修枝而設(shè)置。彈性鋸路撥料器。由彈簧和連桿組成

25、，撥料連桿采用杠桿原理，中間端為基點(diǎn)，通過支架安裝在縱向滑軌前端，撥料連桿下端連接固定在縱向?qū)к壣系睦椈桑诳v向滑軌向前推動鋸片切割枝條的同時(shí)，撥料連桿位置發(fā)生變化，促使撥料連桿上端對鋸割樹枝逐漸加大推力，在運(yùn)行中利用彈簧拉力將枝條彈出工作區(qū)。確保修枝工作順利進(jìn)行。5.10.6 照明燈局部照明燈用于修枝機(jī)離開地面高空修枝作業(yè)中，提高操作者觀察修枝視覺，便于準(zhǔn)確調(diào)整修枝鋸位置。 6 被動輪組結(jié)構(gòu)被動輪組結(jié)構(gòu)是由矩型鋼材，四個(gè)不充氣橡膠輪、平衡軸，螺栓等連接組成。承載上樹部分上升自動夾緊的壓強(qiáng)。沒有配備驅(qū)動動力，便于在工作中拆裝，配合主動輪拖動使該裝置做上升或下降運(yùn)動。6.1 被動輪組框架被動

26、輪組框架。選用標(biāo)準(zhǔn) mm mm mm矩型鋼材，由螺栓、橡膠輪軸連接組合。6.2、不充氣橡膠輪四個(gè)不充氣橡膠輪。選用標(biāo)準(zhǔn)工程輪直徑 mm,寬 mm。每兩個(gè)輪一組，用一根軸與框架連接。6.3 平衡軸平衡軸。位于兩組軸輪之間，由 號鋼制成，經(jīng) 的熱處理調(diào)質(zhì)。7 電氣控制部分電氣控制，根據(jù)該裝置在離開地面 m m樹干上作業(yè)，需要自動化程度較高，運(yùn)行可靠的工藝設(shè)計(jì)要求，設(shè)置了遙控系統(tǒng)、升降、程控、程控自鎖、電源五個(gè)電氣控制部分，基本達(dá)到了自動化控制目的。7.1 遙控系統(tǒng)采用國家標(biāo)準(zhǔn)天津 工業(yè)無線遙控器組件，是根據(jù)人工林修枝裝置修枝作業(yè)時(shí)，裝置離開地面 m m范圍。用遙控信號控制裝置進(jìn)行升、降、修枝等各項(xiàng)

27、工作。7.1.1 kong2工業(yè)無線遙控器組件kong2工業(yè)無線遙控器組件，由數(shù)字發(fā)射器和接收控制器組成。7.1.2 數(shù)字發(fā)射器數(shù)字發(fā)射器。由按鍵板。矩陣電路，編碼電路，譯碼器和數(shù)字發(fā)射電路組成，12路輸出，有雷擊過壓保護(hù)和自動斷電功能， 7.1.3 接收控制器接收控制器。由 數(shù)字接收電路，解碼電路， 路轉(zhuǎn)換器，功率驅(qū)動電路和繼電器組成，其中 接收電路采用美國晶振式單片專用集成電路，工作穩(wěn)定，可靠，不受震動和溫度變化影響，具有優(yōu)良的高頻特性和抗電磁干擾能力，在機(jī)內(nèi)設(shè)有 位直流單片繼電器，以其觸點(diǎn)作為對外界的控制電壓輸出，該器件適合在高山林地使用，工作安全可靠。7.2 升降控制升降控制。升降系統(tǒng)

28、電路輸入端連接接收器對外輸出端，當(dāng)接收器輸出電信號后，升降系統(tǒng)電路接收電信號執(zhí)行預(yù)設(shè)動作。 7.3 程控程控。是由多個(gè)行程開關(guān)繼電器與機(jī)械執(zhí)行動作機(jī)構(gòu)所組合。7.4 程控自鎖程控自鎖。是根據(jù)動作要求的精度和位置不發(fā)生變化設(shè)計(jì)的，在工作時(shí)自鎖機(jī)構(gòu)靜止不工作，工作位置確定后，自鎖機(jī)構(gòu)開始工作，把機(jī)構(gòu)牢牢的鎖在位置上，不發(fā)生任何移動。工作穩(wěn)定精度高。自鎖是采用能耗自動原理，結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，可靠性高。7.5 電源的設(shè)置電源的設(shè)置。是根據(jù)人工林修枝裝置工作在野外，無ac220交流電源，經(jīng)過計(jì)算總的功率后，購買國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電機(jī)作為供電電源，適合野外作業(yè)。由于人工林修枝裝置工作在野外，環(huán)境條件較差，需要機(jī)

29、電一體化小巧玲瓏，搬運(yùn)方便，操作簡單的作業(yè)要求，將發(fā)電機(jī)與修枝機(jī)構(gòu)進(jìn)行了集成化，減少電源供電電纜的重量，方便工作中移動和運(yùn)輸，有利于操作空間的距離。六、研究內(nèi)容 1裝置的動力選擇研究裝置的動力選擇研究。對上升電動機(jī)、夾緊電動機(jī)、徑向電動機(jī)、縱向電動機(jī)、轉(zhuǎn)盤電動機(jī)、調(diào)心電動機(jī)、修枝鋸電動機(jī)，進(jìn)行計(jì)算、負(fù)載配合選擇試驗(yàn)。2 遙控與機(jī)械運(yùn)動銜接研究遙控與機(jī)械運(yùn)動銜接研究。通過手按遙控器鍵發(fā)出電信號，接收組件收到遙控器發(fā)出的電信號，經(jīng)過濾波變頻放大，輸入繼電器連接上升電動機(jī)、徑向電動機(jī)、縱向電動機(jī)、轉(zhuǎn)盤電動機(jī)、調(diào)心電動機(jī)、修枝鋸電動機(jī)相互執(zhí)行設(shè)置動作。3 裝置操作結(jié)構(gòu)的確定裝置操作結(jié)構(gòu)的確定。在不影響

30、上樹修枝功能情況下，盡量減少結(jié)構(gòu)設(shè)置，為減輕裝置重量?！叭斯ち中拗ρb置的研制”我們共設(shè)置了七個(gè)主要結(jié)構(gòu)。七、在研究工作中解決的難題1 選擇夾緊機(jī)構(gòu)彈簧夾緊彈簧是夾緊機(jī)構(gòu)中，保持主動輪、被動輪對樹干夾緊壓力平衡不變，為傳感器自動調(diào)節(jié)提供壓力平衡的重要部件，同時(shí)也為樹干的不平度補(bǔ)償夾緊電機(jī)頻繁啟動的反應(yīng)時(shí)間差，防止在運(yùn)動中把壓力開關(guān)卡住，影響該裝置的上升和下降等故障的出現(xiàn)。夾緊彈簧，壓力小輪系打滑，整機(jī)上樹困難，壓力大輪系承載加重，充氣膠輪阻力加大，整機(jī)上樹困難，電機(jī)需要加大功率，通過試驗(yàn)調(diào)整彈簧壓力在 kgcm、電機(jī) w比較合適。2 電路選擇用比較簡單的電路，機(jī)械零件組合代替了原復(fù)雜的夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。而且性能穩(wěn)定，安全可靠。3 改進(jìn)機(jī)械手臂修枝原設(shè)計(jì)采用機(jī)械手臂修枝，通過試驗(yàn)機(jī)械手臂修枝發(fā)現(xiàn)存在一定問題，改用轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)修枝，優(yōu)于機(jī)械手臂修枝效果。4 單向自鎖機(jī)構(gòu) 改善了單向自鎖機(jī)構(gòu)。單向自鎖機(jī)構(gòu)是上樹部分防滑的安全機(jī)構(gòu)，經(jīng)過改進(jìn)它可以在夾緊機(jī)構(gòu)突然失靈的情況下，第一時(shí)間反應(yīng)，將上樹部分固定在樹干上。確保上樹部分不下滑摔落。5 修枝鋸啟動開關(guān)解決了修枝鋸徑向向前運(yùn)動到離樹干 cm距離時(shí)，修枝圓鋸需立刻啟動，進(jìn)入自動程序而設(shè)置的觸點(diǎn)難以設(shè)置問題。6 采用分體上樹修枝采用