车载式树木剪枝机设计(附件)
树木的修枝工作体现了城市的环境卫生水平以及绿化景观水平，高大树木的剪枝工作是当前急需解决的问题。本文介绍了车载式树木剪枝机的结构特点以及各部分的工作原理。对车载式树木剪枝机的剪枝头、臂架系统以及液压系统进行了设计，运用金属结构的设计方法验证了金属结构部分，主要是两节伸缩臂架的计算原理。关键词 车载式树木剪枝机，剪枝头，臂架系统，液压系统目录
1 绪论 1
1.1 树木剪枝机简介 1
1.2我国树木剪枝机的发展 2
1.3国外树木剪枝机的发展 3
1.4车载式树木剪枝机 4
2剪枝头设计 4
2.1工作原理 5
2.2锯片材料与安装 6
2.3小摆杆结构与安装 6
2.4功率计算 7
2.5电机选型与参数 8
2.6防护装置与安装 9
2.7电源及保护电路 10
3.臂架设计 10
3.1 基本臂的刚度校核 10
3.2 臂架强度校核 16
4液压系统的设计 18
4.1概述 18
4.2工作原理 19
4.3性能分析 20
4.4 液压缸主要尺寸的确定 20
4.5强度校核 21
4.6 液压泵的选择 22
4.7 油箱的选择 23
4.8 管件 23
结论 25
致谢 26
参考文献 27
绪论
1.1 树木剪枝机简介
树木修剪工作是园林、林果业生产中的一个重要工作，它直接影响树木的生长、成材、结果实概率、城市绿化和道路交通安全等。由于人工修剪枝干作业时间集中、劳动强度大、作业效率低。国内外先后研发了机械剪枝器具来降低劳动强度，同时减少架梯作业的安全隐患并提高工作效率。
人力果树修剪工具包括剪枝剪、修枝锯、长柄手剪和高枝剪、高枝锯等。
树木修剪机械按修剪作业的高度分为高枝剪和低枝剪，高剪枝器械可以满足3-5m的树木剪枝作业；低剪枝主要满足2m以下的树木修剪作业。按照驱动方式划分主要有内燃机和蓄电池：以内燃 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
修剪枝干作业时间集中、劳动强度大、作业效率低。国内外先后研发了机械剪枝器具来降低劳动强度，同时减少架梯作业的安全隐患并提高工作效率。
人力果树修剪工具包括剪枝剪、修枝锯、长柄手剪和高枝剪、高枝锯等。
树木修剪机械按修剪作业的高度分为高枝剪和低枝剪，高剪枝器械可以满足3-5m的树木剪枝作业；低剪枝主要满足2m以下的树木修剪作业。按照驱动方式划分主要有内燃机和蓄电池：以内燃机作为原动机，有内燃机驱动液压泵或者空气压缩机产生具有一定压力的流体驱动液压缸或者汽缸，再通过杠杆增力驱动修剪刀片；以内燃机为原动力，动力通过软轴传递给一对锥齿轮转动，然后带动锯片旋转切削树枝；以内燃机为原动机，动力通过机械部件传递到修剪刀片；以蓄电池作为电源，带动直流电机旋转，通过机械部件将动力传递到锯片。一般而言，在外进行修剪作业的时候，没有交流电提供动力，因此，现有的修剪机一般采用上述几种驱动形式为剪枝机提供动力，并且使整体结构紧凑，方便移动以进行高效安全的修剪作业[1]。
图1.高枝锯 图2.长柄手剪
1.2我国树木剪枝机的发展
目前，国内外的树木剪枝机主要有手持背负式、车载式和自动式等多种形式。
手持背负式剪枝机是最常用的，分为有动力和无动力两种。与有动力剪枝枝机配套的动力主要有气动、液压传动、电动、小型汽油机和小型柴油机等，而根据工作装置又分为剪刀式、液压剪式、圆锯片式以及往复锯条式。传动轴一般是套在铝合金薄壁硬管中，主要有伸缩杆式和软轴式的。这样剪枝机结构简单，成本低，工作效率高，切口平滑，视角和操作角度较好，安全性能也更好，还便于维修，但也存在许多缺点，如操作杆比较重，锯切震动幅度比较大，噪声大且消音效果差，不能很好的满足对工作舒适性的要求。
车载式树木剪枝机是一种劳动强度小、工作效率高、安全可靠的园林机械，主要应用于对城市人行道树木的修剪整形工作。车载式高枝剪枝机是将普通双折臂式高空作业车卸去工作装置，然后在其上臂的端部装上液压抓具和剪切机构，并采用控制盒控制其工作。SZDB-185A型便携式电动园林剪枝机是采用汽油发电机组作为电源，机组设计成小车式，小车与剪枝机分开，靠电缆连接，有操作人员牵引移动到固定位置，然后再操作剪枝机工作。
我国华南热带作物机械研究所设计制造的3GS-8型剪枝机自动升降台主要由立柱、伸缩臂、工作台、修枝剪和前支架组成。伸缩臂由液压缸控制，工作台最大起升高度为8.5m，修剪工人可以通过安装在工作台上的操纵手柄来控制工作台的位置，因而能保证作业安全，提高工作效率和修剪质量。这种剪枝机主要用于橡胶树修枝、油棕树修叶、摘果以及城市园林休整等高空作业。
图3.气动剪枝机 图4.车载式灌木剪枝机
1.3国外树木剪枝机的发展
国外对树木剪枝机的研究起步较早,设备也比较全面。美国和瑞典等国家通过对常用鱼头锯进行改，增加一些简单辅助构件和有伸缩功能的工作杆等，使剪枝作业高度可达6m。其优点是结构简单、 经济实用、操作便捷，初步解决了爬树剪枝的问题，但其存在许多缺陷，如夹锯、劳动强度大、效率低和容易断锯等。
日本的爱丽斯（ARS）、小松、德国的斯蒂尔和瑞典的胡斯华纳等公司生产的高枝锯能适应机动型高大树木剪枝，它们主要以汽油机作为动力，带动液压泵和装在锯头部的小型电动机控制锯片转动，最大剪枝直径可达20cm ，振动小，切口平滑，修剪效果好，且修剪高度可达5m，但造价较高，维修、保养以及对操作人员的素质要求也都较高。
随着科学技术的发展，为了更好地解决高大树木的剪枝问题，一些国家开始研究将自动化技术应用于高空剪枝，到目前为止，己取得了一定的成果。日本SEIREI公司采用密码潜入数字式抗干扰无线遥控技术，将具有反力装置的锯锯切机构和低压轮胎爬树机构等安装在剪枝机上，通过遥控器控制其爬上树干进行修剪工作，但此机型对树干通直度有较高的要求，不适合一般的树木。
还有的剪枝机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在四轮车架上安装四个升降台，每个升降台都由独立的液压系统控制其工作位置；水平方向可达到7.5m，最大起升高度是6m。瑞典的阿弗龙升降台是安装在三轮车上，通过液压系统控制工作台升降。此外，工作台升降还有用钢索绞盘机控制的，其最大起升高度可达20m 。[2]
图5.蜘蛛式升降机
1.4车载式树木剪枝机
传统的车载式树木剪枝机是将高空作业车的工作装置卸下，装上工作平台，让工人搭乘平台并通过控制臂架的伸缩来达到需求的高度进行剪枝，其意义上来说并不能算剪枝机，依旧属于人工剪枝的一种，其工作效率远没有人工控制的机械高，只是相比于架梯修枝提高了一些安全性，人工和劳动强度并没有改善。
我们的车载式树木剪枝机最大剪枝高度可达10米
1 绪论 1
1.1 树木剪枝机简介 1
1.2我国树木剪枝机的发展 2
1.3国外树木剪枝机的发展 3
1.4车载式树木剪枝机 4
2剪枝头设计 4
2.1工作原理 5
2.2锯片材料与安装 6
2.3小摆杆结构与安装 6
2.4功率计算 7
2.5电机选型与参数 8
2.6防护装置与安装 9
2.7电源及保护电路 10
3.臂架设计 10
3.1 基本臂的刚度校核 10
3.2 臂架强度校核 16
4液压系统的设计 18
4.1概述 18
4.2工作原理 19
4.3性能分析 20
4.4 液压缸主要尺寸的确定 20
4.5强度校核 21
4.6 液压泵的选择 22
4.7 油箱的选择 23
4.8 管件 23
结论 25
致谢 26
参考文献 27
绪论
1.1 树木剪枝机简介
树木修剪工作是园林、林果业生产中的一个重要工作，它直接影响树木的生长、成材、结果实概率、城市绿化和道路交通安全等。由于人工修剪枝干作业时间集中、劳动强度大、作业效率低。国内外先后研发了机械剪枝器具来降低劳动强度，同时减少架梯作业的安全隐患并提高工作效率。
人力果树修剪工具包括剪枝剪、修枝锯、长柄手剪和高枝剪、高枝锯等。
树木修剪机械按修剪作业的高度分为高枝剪和低枝剪，高剪枝器械可以满足3-5m的树木剪枝作业；低剪枝主要满足2m以下的树木修剪作业。按照驱动方式划分主要有内燃机和蓄电池：以内燃 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
修剪枝干作业时间集中、劳动强度大、作业效率低。国内外先后研发了机械剪枝器具来降低劳动强度，同时减少架梯作业的安全隐患并提高工作效率。
人力果树修剪工具包括剪枝剪、修枝锯、长柄手剪和高枝剪、高枝锯等。
树木修剪机械按修剪作业的高度分为高枝剪和低枝剪，高剪枝器械可以满足3-5m的树木剪枝作业；低剪枝主要满足2m以下的树木修剪作业。按照驱动方式划分主要有内燃机和蓄电池：以内燃机作为原动机，有内燃机驱动液压泵或者空气压缩机产生具有一定压力的流体驱动液压缸或者汽缸，再通过杠杆增力驱动修剪刀片；以内燃机为原动力，动力通过软轴传递给一对锥齿轮转动，然后带动锯片旋转切削树枝；以内燃机为原动机，动力通过机械部件传递到修剪刀片；以蓄电池作为电源，带动直流电机旋转，通过机械部件将动力传递到锯片。一般而言，在外进行修剪作业的时候，没有交流电提供动力，因此，现有的修剪机一般采用上述几种驱动形式为剪枝机提供动力，并且使整体结构紧凑，方便移动以进行高效安全的修剪作业[1]。
图1.高枝锯 图2.长柄手剪
1.2我国树木剪枝机的发展
目前，国内外的树木剪枝机主要有手持背负式、车载式和自动式等多种形式。
手持背负式剪枝机是最常用的，分为有动力和无动力两种。与有动力剪枝枝机配套的动力主要有气动、液压传动、电动、小型汽油机和小型柴油机等，而根据工作装置又分为剪刀式、液压剪式、圆锯片式以及往复锯条式。传动轴一般是套在铝合金薄壁硬管中，主要有伸缩杆式和软轴式的。这样剪枝机结构简单，成本低，工作效率高，切口平滑，视角和操作角度较好，安全性能也更好，还便于维修，但也存在许多缺点，如操作杆比较重，锯切震动幅度比较大，噪声大且消音效果差，不能很好的满足对工作舒适性的要求。
车载式树木剪枝机是一种劳动强度小、工作效率高、安全可靠的园林机械，主要应用于对城市人行道树木的修剪整形工作。车载式高枝剪枝机是将普通双折臂式高空作业车卸去工作装置，然后在其上臂的端部装上液压抓具和剪切机构，并采用控制盒控制其工作。SZDB-185A型便携式电动园林剪枝机是采用汽油发电机组作为电源，机组设计成小车式，小车与剪枝机分开，靠电缆连接，有操作人员牵引移动到固定位置，然后再操作剪枝机工作。
我国华南热带作物机械研究所设计制造的3GS-8型剪枝机自动升降台主要由立柱、伸缩臂、工作台、修枝剪和前支架组成。伸缩臂由液压缸控制，工作台最大起升高度为8.5m，修剪工人可以通过安装在工作台上的操纵手柄来控制工作台的位置，因而能保证作业安全，提高工作效率和修剪质量。这种剪枝机主要用于橡胶树修枝、油棕树修叶、摘果以及城市园林休整等高空作业。
图3.气动剪枝机 图4.车载式灌木剪枝机
1.3国外树木剪枝机的发展
国外对树木剪枝机的研究起步较早,设备也比较全面。美国和瑞典等国家通过对常用鱼头锯进行改，增加一些简单辅助构件和有伸缩功能的工作杆等，使剪枝作业高度可达6m。其优点是结构简单、 经济实用、操作便捷，初步解决了爬树剪枝的问题，但其存在许多缺陷，如夹锯、劳动强度大、效率低和容易断锯等。
日本的爱丽斯（ARS）、小松、德国的斯蒂尔和瑞典的胡斯华纳等公司生产的高枝锯能适应机动型高大树木剪枝，它们主要以汽油机作为动力，带动液压泵和装在锯头部的小型电动机控制锯片转动，最大剪枝直径可达20cm ，振动小，切口平滑，修剪效果好，且修剪高度可达5m，但造价较高，维修、保养以及对操作人员的素质要求也都较高。
随着科学技术的发展，为了更好地解决高大树木的剪枝问题，一些国家开始研究将自动化技术应用于高空剪枝，到目前为止，己取得了一定的成果。日本SEIREI公司采用密码潜入数字式抗干扰无线遥控技术，将具有反力装置的锯锯切机构和低压轮胎爬树机构等安装在剪枝机上，通过遥控器控制其爬上树干进行修剪工作，但此机型对树干通直度有较高的要求，不适合一般的树木。
还有的剪枝机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在四轮车架上安装四个升降台，每个升降台都由独立的液压系统控制其工作位置；水平方向可达到7.5m，最大起升高度是6m。瑞典的阿弗龙升降台是安装在三轮车上，通过液压系统控制工作台升降。此外，工作台升降还有用钢索绞盘机控制的，其最大起升高度可达20m 。[2]
图5.蜘蛛式升降机
1.4车载式树木剪枝机
传统的车载式树木剪枝机是将高空作业车的工作装置卸下，装上工作平台，让工人搭乘平台并通过控制臂架的伸缩来达到需求的高度进行剪枝，其意义上来说并不能算剪枝机，依旧属于人工剪枝的一种，其工作效率远没有人工控制的机械高，只是相比于架梯修枝提高了一些安全性，人工和劳动强度并没有改善。
我们的车载式树木剪枝机最大剪枝高度可达10米
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