樹木移栽機(jī)設(shè)計(jì)

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目錄 中文摘要 1 英文摘要 2 1 引言 3 1.1 課題研究的意義 3 1.2 機(jī)械化移栽目前存在的主要問題 3 1.2.1 移栽前應(yīng)考慮的因素 3 1.2.2 移栽過程中的注意事項(xiàng) 4 1.2.3 移栽后的養(yǎng)護(hù)管理 5 2 總體方案 7 2.1 設(shè)計(jì)要求 7 2.2 方案一 7 2.3 方案二 8 2.3 方案三 10 2.4 總體方案確定 12 3 樹木移栽機(jī)總體設(shè)計(jì) 13 3.1 樹木移栽機(jī)的構(gòu)造 13 3.2 工作過程 16 3.3 挖樹機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 3.3.1 工作鏟 17 3.3.1 鍬鏟的設(shè)計(jì) 18 3.4 鍬鏟式挖樹機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌和導(dǎo)軌支架 24 3.5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 26 3.6 液壓懸掛裝置 31 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析 34 結(jié)論 35 謝辭 36 參考文獻(xiàn) 37 精品資料，值得下載學(xué)習(xí)！ 樹木移栽機(jī) 摘 要：本設(shè)計(jì)的樹木移栽機(jī)，用于挖掘直徑在8-10cm的較小樹木，挖掘土球直徑為50cm，土球高度為40cm。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有：機(jī)架、鏟刀、導(dǎo)軌、液壓缸、升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 1. 機(jī)架：包括一固定機(jī)架和兩個(gè)活動(dòng)機(jī)架，兩活動(dòng)機(jī)架分別通過兩垂 直轉(zhuǎn)軸從兩側(cè)與固定機(jī)架鉸接，相鄰固定機(jī)架和活動(dòng)機(jī)架分別與開閉油缸的缸體和活塞軸連接。 2.鏟刀：本設(shè)計(jì)為菱形鏟，共有三個(gè)鏟刀，分別用螺栓連接在固定導(dǎo)軌上；三個(gè)鏟刀表面有一定光滑度，經(jīng)過淬火處理，有一定的硬度和韌性。 3.導(dǎo)軌：本設(shè)計(jì)中的導(dǎo)軌為滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌，固定內(nèi)圈，外圈可轉(zhuǎn)動(dòng)。4.液壓缸：本設(shè)計(jì)總共設(shè)計(jì)了三組液壓缸，包括開合液壓缸，鏟土液 壓缸和升降液壓缸，分別實(shí)現(xiàn)開合、下鏟和升降的功能。 5.升降機(jī)構(gòu)：本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的升降機(jī)構(gòu)通過一個(gè)導(dǎo)向?qū)к壓蛢蓚€(gè)平行放 置的液壓缸實(shí)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)提升和下降的功能。 本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、機(jī)動(dòng)靈活、作業(yè)效率高。 關(guān)鍵詞：樹木移栽機(jī) 鏟刀 三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu) 液壓  Tree transplanter Abstract: The design of the tree transplanter is used for digging the smaller trees of 8-10cm,and digging the hole of 50cm in diameter and in the height of 40cm. Structure design are: rack, blade, guide rail, hydraulic cylindersand elevator design. 1. Rack: includes a fixed rack and the two activities, the two activities connect with the fixed rack respectively through two vertical rack shaft from both sides of the hinge. And the two activities connect with the opening and closing cylinder through the piston shaft. 2. Blade: The design is called the diamond blade and there are three blades, bolted in a fixed rail respectively; Three blades have smooth surface and a certain hardness and toughness after quenching. 3. Rail: The design of the rail track is called the rolling bearing. It fixes the inner ring and outer ring can be rotated. 4. Hydraulic cylinder: the design have three groups of hydraulic cylinders, including the opening and closing hydraulic cylinder, digging hydraulic cylinder and lift hydraulic cylinder. They achieve the opening and closing the next shovel and lift functions respectively. 5. Lifting mechanism: The design of the lifting body have a guide rail and two hydraulic cylinders placed parallel to the main structure to achieve improvement and decline in function. The design have simple structure, easy operation, flexible, high efficiency. Keywords：tree transplanter blade Hand organization form with three points hydraulic pressure 1 引言 1.1 課題研究的意義 城市綠化是城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)的核心內(nèi)容。其生態(tài)效應(yīng)是由綠量決定的，而綠量的大小則取決于組成城市綠化主導(dǎo)材料的各種類樹木所表現(xiàn)的葉面大小和樹冠覆蓋面積，所以種植樹木是短期內(nèi)加快城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)和提高城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要手段和途徑。據(jù)測(cè)定，樹木吸取C02、制造O2的功能是草坪的5倍．1hm2樹木每年可吸收C0216t，釋放0212t，吸收量是草坪的3倍，年可滯塵0.9t，可吸收S02300kg，畜水1500t，空氣濕度可增加54％?？梢?，樹木產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)是非常明顯的。 在目前城市熱島效應(yīng)日趨明昱和人們對(duì)城市居住環(huán)境品質(zhì)要求不斷提高的新形勢(shì)下，在城市中推行種植有一定體量和相當(dāng)數(shù)量的樹木就顯得尤為重要瓤迫切。在當(dāng)前城市綠化建設(shè)過程中普遍進(jìn)行較大規(guī)格樹木移植時(shí)，因城市生境的特殊眭和差異性，其移植后的成活率及生長(zhǎng)表現(xiàn)有時(shí)往往不容樂觀。這不僅在—定程度上浪費(fèi)了社會(huì)生態(tài)資源，而且影響了城市綠地的建植效果。 因此，進(jìn)行樹木移栽機(jī)的研究和設(shè)計(jì)，并成功投入使用，對(duì)城市綠化和環(huán)境美化有著重大的意義。 1.2 機(jī)械化移栽目前存在的主要問題 通過在樹木移植過程中的長(zhǎng)期實(shí)踐，列樹木的成活機(jī)里和移植技術(shù)要領(lǐng)等進(jìn)行了研究與總結(jié)。 1.2.1 移栽前應(yīng)考慮的因素 基本原理：①近似生境。實(shí)踐證明，若移植后的生境近似于原生生境，則移植的成活率較高，移植在近似生境中的樹木期生長(zhǎng)情況往往能恢復(fù)到原生生境狀態(tài)。樹木的生長(zhǎng)環(huán)境主要包括溫度、光照、水分等小氣候條件和土壤條件等，如果把處于不同生境中的樹木進(jìn)行移植，光度、溫度、濕度、及土壤等任一條件發(fā)生變化，其樹木的植株生長(zhǎng)就會(huì)受到影響或發(fā)生差異，有的甚至枯萎死亡，所以定植地的土壤條件進(jìn)行判定或測(cè)試，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果改善定植地的土壤生境條件，以提高樹木移植的成活率。樹木移植近似生境的原理一定程度上也是樹木移植宜近不宜遠(yuǎn)、適地適樹實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。②樹勢(shì)平衡。樹木移植時(shí)，樹木的地上部分和地下部分須保持平衡，樹木移植如對(duì)根系造成傷害，就必須根據(jù)其根系分布情況，對(duì)地上部分進(jìn)行修剪，使地上部分和地下部分的生長(zhǎng)情況基本保持平衡。閃為供給根系發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要來副阻上部分，對(duì)枝葉修剪過多不但會(huì)影響樹木的景觀，也會(huì)影響根系的生長(zhǎng)發(fā)育，所以在移植樹木時(shí)必須慎重考慮枝葉和根系的去留權(quán)衡問題，盡量使地上部分和地下部分保持平衡。如地上部分所留比鍘超過地下部允昕留比例，則須通過人工養(yǎng)護(hù)彌補(bǔ)這種不平衡。 基本條件：①季節(jié)適時(shí)。移植樹木的成功率高低在很大程度上取決于移植樹木季節(jié)的選擇，而考慮適時(shí)選擇主要是因?yàn)榇藭r(shí)樹木的生理代謝較易得到平衡。一般情況下，常綠樹移植選擇在春季，即3月下旬至5月上旬。這段時(shí)期氣溫回升，雨量充足，光照適中，常綠樹在此期問枝葉、根系處于生理生長(zhǎng)發(fā)育期，移植受損的傷口能及時(shí)產(chǎn)生愈合組織，即新芽新根能在短期內(nèi)得到恢復(fù)或修復(fù)。落葉樹—般則選擇在秋冬季，即樹木落葉后到發(fā)芽前。因此時(shí)樹木處于休眠期，而落葉樹大多數(shù)季相明顯，移植時(shí)都以保持全冠為宜，所以相對(duì)春季選擇秋冬季更為妥當(dāng)，但具體時(shí)間的選擇還需根據(jù)樹木的習(xí)性和物候特點(diǎn)來確定。適時(shí)選擇樹木的移植時(shí)間是建立在樹勢(shì)平衡這個(gè)基本原理之上的。 ②斷根縮坨。從樹木薪防；代謝括動(dòng)的生理危度來看，樹木移植經(jīng)過掘起、搬運(yùn)、再種植，其根系大量受損，樹木的水分和有機(jī)物質(zhì)大量消耗，這就打破了地上部分和地下部分的平衡，因?yàn)榫S持樹木地上部分枝葉平衡主要依靠地下部分的根系來供給養(yǎng)分，而根系則主要通過大量的毛根和須根來完成，所以毛須根的數(shù)量和生理質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。鏘決樹木移植中確保毛須根完整的有效辦法就是采用科學(xué)的傳統(tǒng)技法—斷根縮坨，也稱同根法，盤根法，—般在樹木移植前1—3年通過挖溝斷根、對(duì)根徑lcm以上的粗根進(jìn)行環(huán)狀剝皮、覆士等步驟來完成對(duì)樹木的斷根縮坨處理，斷根是提高移植樹木成活率的關(guān)鍵因素之一。 1.2.2 移栽過程中的注意事項(xiàng) 挖掘：在樹木移植前，應(yīng)根土壤的干濕情況進(jìn)行澆水，以防挖掘后因土壤過于而使土球松散或樹木脫水，以樹干為中心，沿外緣挖掘土球，土球的大小應(yīng)為移植樹木胸徑的7-8倍，土球的厚度不小于土球直徑的2/3，特別有要求的樹木，其土球規(guī)格可適當(dāng)放大，挖掘時(shí)首先應(yīng)鏟除表層土，沿土球外沿開挖60-80cm寬的操作溝，遇到直徑超過2cm的根系應(yīng)剪斷或鋸斷，但不可用鐵鍬斬?cái)?，以防震裂土球，挖到一定深度后，將士球四周的土進(jìn)行修削，上大下心，肩部圓滑，形狀規(guī)整，同時(shí)挖掘過程中應(yīng)對(duì)樹木進(jìn)行適當(dāng)疏枝與修剪。 土壤的選擇和處理：要選擇通氣、透水性好，有保水保肥能力，土內(nèi)水、肥、氣、熱狀況協(xié)調(diào)的土壤。經(jīng)多年實(shí)踐，用泥沙拌黃土(3:1為佳)作為移栽后的定植用土比較好，它有三大好處，—是與樹根有“親和力”。在栽培大樹時(shí)，根部與土往往有無法壓實(shí)的空隙，經(jīng)雨水的侵蝕，泥沙拌黃土易與樹根貼實(shí)；二是通氣性好。能增高地溫，促進(jìn)根系的萌芽，三是排水性能好。雨季能迅速排掉多余的積水。遭水漚，造成根部死亡，旱季澆水能迅速吸收、擴(kuò)散。 1.2.3 移栽后的養(yǎng)護(hù)管理 旱季的管理：6-9月，大部分時(shí)間氣溫在280C以上，且濕度小，是最難管理的時(shí)期。如果管理不當(dāng)造成根干缺水、樹皮龜裂，會(huì)導(dǎo)致樹木死亡。這時(shí)的管理要特別注意：—是遮陽防曬，可以樹冠外圍東西方向“幾’字型，蓋遮陽網(wǎng)，這樣能較好的擋住太陽的直射光，使樹葉免遭灼傷；二是根部灌水，預(yù)埋的塑料管或竹筒內(nèi)灌水，此方法可避免澆“半截水”能一次澆透，平常能使土壤見干見濕，也可往樹冠外的洞穴灌水，增加鉗木周圍土壤的濕度；三是甜南面架設(shè)三角支架，安裝—個(gè)高了樹l米的噴灌裝置，盡量調(diào)成霧狀水，因?yàn)橄?、秋季大多吹南風(fēng)，密裝在南面可經(jīng)常給樹冠噴水，使樹干樹葉保持濕潤(rùn)，也增加了樹周圍的濕度，并降低了溫度，減少了樹木體內(nèi)有限水分、養(yǎng)分的消耗。沒條件對(duì)可采“滴灌法”，即在樹旁搭—個(gè)三角架，上面吊一只儲(chǔ)水梗，在桶下部打若干孔，用硅膠將塑料管粘在孔上，另一端用火燒后封死，將管螺旋狀繞在樹干和樹枝上，按需要從沒方向在管上打孔至滴水，同樣可起到濕潤(rùn)樹干樹枝、減少水分養(yǎng)分消耗的作用。 雨季的管理：南方春季雨水多，空氣溫度大，這時(shí)主要應(yīng)抗?jié)?。由于樹木初生芽葉，根部傷口未愈合，往往會(huì)贊附木死亡。雨季用潛水泵逐個(gè)抽干穴內(nèi)水，避免樹木被水浸泡。 寒冷季節(jié)的管理：要加強(qiáng)抗寒、保暖措施。一是要用草繩繞干，包裹保暖，這樣能有效地低御低溫和寒風(fēng)的侵害，二是搭建簡(jiǎn)易的塑料薄膜溫室，提高樹木的溫、濕度，三是選擇一天中溫度相對(duì)較高的中午澆水或葉面噴水。 移栽后的施肥：由于樹木損傷大，第一年不能施肥，第二年根據(jù)樹的生長(zhǎng)情況施農(nóng)家肥或葉面噴肥。 移栽后病蟲害的防治：移植樹木的病蟲害一般由原生境附帶而來的居多，所以在移植前須對(duì)樹木進(jìn)行病蟲害的治理和健康植株樹木的挑選，在移植地應(yīng)特別注意對(duì)土壤和移植樹木損傷截U的處理，盡量減少病菌的滋生和感染。穆植后的樹木一旦發(fā)現(xiàn)蟲害可采用捕殺、誘殺、化學(xué)施藥法等進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)病害一般采用人工清除、化學(xué)施藥進(jìn)行防治。可用多菌靈或托布津、敵殺死等農(nóng)藥混合噴施。分4月、7月、9月三個(gè)階段，每個(gè)階段連續(xù)噴本次藥，每星期一次，正常情況下可達(dá)到防治的目的。 大樹移栽后，一定要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理。俗話說得好，“三分鐘，七分管”，由此可見，養(yǎng)護(hù)管理環(huán)節(jié)在綠化建設(shè)中的重要性。當(dāng)然，要切實(shí)提高大樹移栽后的成活率，還要在綠地規(guī)劃設(shè)計(jì)、樹種選擇等方面動(dòng)動(dòng)腦筋，下點(diǎn)功夫。 2 總體方案 2.1 設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)的樹木挖載機(jī)主要用于樹木的挖掘、切根處理和移栽。挖掘土球直徑不大于800mm的樹木，切根與挖掘可同時(shí)進(jìn)行，移栽挖大小同樣的坑后將挖掘來的樹木栽入。要求土球光滑不毛，機(jī)器體積小、效率高。 2.2 方案一 本實(shí)用新型涉及一種樹木挖掘移栽機(jī)。 該移栽機(jī)有一個(gè)十字形升降機(jī)架，它安裝在固定機(jī)架內(nèi)；升降機(jī)架的頂端向下順序與切土鏟油缸及切土鏟連接；切土鏟的兩側(cè)與切土鏟活動(dòng)臂固定連接，切土鏟活動(dòng)臂的兩端與固定切土鏟臂框架鉸連接；升降機(jī)架的中部固定連接一個(gè)橫向的切土桶活動(dòng)臂及固定器臂，并順序與切土桶固定臂、切土桶油缸缸體及桶狀的切土桶連接；固定器臂中部與升降機(jī)架連接，兩端與切土鏟活動(dòng)臂連接固定；切土桶框架的底端橫向的連接一個(gè)分合油缸。 該機(jī)是全機(jī)械化作業(yè)，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，效率高、用途廣，它能和多種型號(hào)的拖拉機(jī)或其它動(dòng)力機(jī)械配套安裝，適用于各種樹、苗木的挖掘移植。如下圖2.1所示： 圖2.1 方案一 該裝置主要由升降機(jī)架(1)、固定機(jī)架(2)、升降油缸(3)、切土鏟油缸(4)、切土鏟活動(dòng)臂(5)、切土桶油缸(6)、切土桶活動(dòng)臂(7、16)、切土桶(8)、固定切土鏟臂框架(9)、滑輪(10)、切土鏟(11)、切土桶分合油缸(12)、固定器(13)、切土桶固定架(14)及固定器臂(15)組成； 其特征是：該移栽機(jī)有一個(gè)十字形的豎向安裝的升降機(jī)架(1)，它滑動(dòng)配合的安裝在固定機(jī)架(2)內(nèi)，固定機(jī)架(2)為一個(gè)前面開口的管狀結(jié)構(gòu)，它通過后部的連接架與動(dòng)力機(jī)連接固定使用；固定機(jī)架(2)的底端向前伸出與升降油缸(3)的伸縮軸連接，升降油缸(3)的頂端與升降機(jī)架(1)的頂部連接，支持升降機(jī)架(1)的上下運(yùn)動(dòng)；升降機(jī)架(1)的頂端平向的向前伸出，該伸出端向下順序與切土鏟油缸(4)及切土鏟(11)連接；切土鏟(11)為一個(gè)弧形的板狀結(jié)構(gòu)，它的上部?jī)蓚?cè)與“n”形的切土鏟活動(dòng)臂(5)的中部固定連接，切土鏟活動(dòng)臂(5)的兩端各與一側(cè)開口的管狀形固定切土鏟臂框架(9)上端鉸連接，它的作用是使切土鏟(11)定位切入到被移樹的底部；升降機(jī)架(1)的中部順序圓定連接有橫向的切土桶固定臂(17)、切土桶活動(dòng)臂(7、16)及固定器框架(15)；切土桶固定臂(17)伸向兩邊呈十字型，其兩端，各鉸連接著向外伸出的切土桶活動(dòng)臂(7、16)，并順序與直桿式的切土桶固定架(14)及切土桶油缸(6)的缸體固定連接；切土桶油缸(6)的伸出軸連接著桶狀的切土桶(8)，切土桶(8)的外測(cè)，連接有滑輪(10)及滑塊，它與切土桶固定架(14)滑動(dòng)配合安裝；固定器臂(15)中部與升降機(jī)架(1)連接，兩端各與固定切土鏟臂框架(9)的頂端連接固定；切土桶固定架(14)上安裝有分合臂，兩個(gè)分臺(tái)臂之間橫向的連接一個(gè)切土桶分合油缸( 12)。 2.3 方案二 一種帶土移樹機(jī)，它主要解決在環(huán)境綠化植樹造林中，需要移栽苗木，但目前大都采取移栽裸露根部的樹木，不但易損傷根部，而且容易喪失水分，返青慢，影響成活率，對(duì)于因城市建設(shè)而無地容身的較大的樹木由于沒有專用機(jī)械，大多數(shù)被砍伐等問題，本實(shí)用新型包括單斗裝載機(jī)和切割裝置，其特征是切割裝置設(shè)有與單斗裝載機(jī)搖臂和翻轉(zhuǎn)頂桿連接的箱體，箱體內(nèi)組裝與裝載機(jī)油壓系統(tǒng)連通的油缸，油缸的活塞桿傳動(dòng)聯(lián)接相對(duì)的一對(duì)刀具，刀具固定聯(lián)接在導(dǎo)套或?qū)к壣?，?dǎo)套或?qū)к壔顒?dòng)組裝在箱體內(nèi)的導(dǎo)柱或?qū)Р凵?。?yōu)慮是實(shí)現(xiàn)帶土移栽苗木機(jī)械化，提高移栽樹木成活率和移栽效率，滿足城市綠化和成樹移栽的需要。 圖2.2 圖 2.3 圖 2.4 如圖2.2,2.3.2.4，本方案采用現(xiàn)有的裝載機(jī)來保證其運(yùn)輸能力，將裝載機(jī)4的鏟斗部分改設(shè)為切割裝置，切割裝置設(shè)有箱體l，箱體1通過其上的聯(lián)接耳15與單斗裝載機(jī)4的搖臂2和翻轉(zhuǎn)頂桿3活動(dòng)連接。箱體1的底部四角組裝四個(gè)支腳螺釘，用來調(diào)整箱底與地面的距離，可以調(diào)整土墩切割深度，以獲得不同大小的土墩。箱體l內(nèi)組裝與裝載機(jī)4油壓系統(tǒng)連通的單油缸14，單油缸14的活塞桿13鉸接左右兩套杠桿11，杠桿11通過鉸軸12鉸接在箱體1上，杠桿11的另一端為撥叉7，它撥動(dòng)另一杠桿16的一端頭9，杠桿16通過鉸軸17鉸接在箱體上，杠桿16的另一端鉸接刀具10，刀具10的兩側(cè)固定聯(lián)接兩個(gè)導(dǎo)套6，導(dǎo)套6滑動(dòng)組裝在箱體內(nèi)的導(dǎo)柱5上，兩側(cè)的刀具10是相對(duì)的。刀具可采用半圓錐形，一對(duì)刀具即組成一個(gè)圓錐形，當(dāng)一對(duì)刀具相對(duì)斜向切入，獲得圓錐形土墩。也可以采用棱錐形一對(duì)刀具，雙向斜切到底，兩刀具合成一起為止，獲得四棱錐體形土墩。還可以采用一對(duì)棱楔形刀具，其切割的土墩為棱楔形。 2.3 方案三 本實(shí)用新型涉及一種液壓樹木移栽機(jī)，屬于園林機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。 該機(jī)包括固定機(jī)架，還包括兩個(gè)活動(dòng)機(jī)架，兩活動(dòng)機(jī)架分別通過兩銷軸從兩側(cè)與固定機(jī)架鉸接，相鄰固定機(jī)架和活動(dòng)機(jī)架分別與開閉油缸的缸體和活塞軸連接，各機(jī)架上分別固定向下傾斜的滑槽，滑槽內(nèi)裝有可以沿槽滑移的弧形鏟，滑槽和弧形鏟分別與升降油缸的缸體和活塞軸連接。挖掘時(shí)，機(jī)具就位后，分別啟動(dòng)各機(jī)架上弧形鏟升降油缸，使直鏟沿滑槽向下運(yùn)動(dòng)，插入土壤中至預(yù)定位置即可。本實(shí)用薪型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、機(jī)動(dòng)靈活、作業(yè)效率高，適用于苗圃、林場(chǎng)、園林、公路、街道等場(chǎng)所的樹坑挖掘、中小樹木帶土起挖移栽、短距離樹木運(yùn)輸，亦可用于伐木后的樹根挖掘作業(yè)等。如下圖所示： 圖 2.5 圖 2.6 本實(shí)施例的液壓樹木移栽機(jī)上圖所示，由活動(dòng)機(jī)架1、滑槽2、帶有滑塊的弧形鏟3、機(jī)架開閉油缸軸4、機(jī)架開閉油缸5、垂直轉(zhuǎn)軸6、固定機(jī)架7、鏟升降油缸軸8、?？烧{(diào)腳撐9、鏟升降油缸1 0、多路換向控制閥1 1、掛接架1 2等部件組成。左、右兩活動(dòng)機(jī)架1通過轉(zhuǎn)軸6與固定機(jī)架7鉸接，兩機(jī)架開閉油缸5的缸體以及活塞軸4分別連接在活動(dòng)機(jī)架1和固定機(jī)架7外側(cè)。各機(jī)架按一定傾斜角度分別焊有三個(gè)滑槽2，形成上開下收的形狀。下尖上寬的鏟與滑塊焊接或鉚接為一體，從而使帶有滑塊的弧形鏟3裝入滑槽2中，并通過裝在滑塊內(nèi)的鏟升降油缸1 0及其兩端的鏟升降活塞軸8分別與滑槽2相連。左、右兩只可調(diào)腳撐9置于固定機(jī)架兩側(cè)，保證機(jī)具停放時(shí)的穗定性和調(diào)節(jié)挖掘深度。裝有操縱桿的多路換向控制閥1 1通過液壓管路分別與各油缸的接口及主機(jī)液壓油泵相連，形成液壓控制系統(tǒng)。掛接架12通過銷軸將機(jī)具與具有液壓輸出裝置和行走系統(tǒng)的主機(jī)掛接，組合成完整的機(jī)組。 2.4 總體方案確定 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選定方案三，確定本設(shè)計(jì)為三鏟式樹木移栽機(jī)。主體結(jié)構(gòu)由三點(diǎn)懸掛裝置掛接在拖拉機(jī)尾部，動(dòng)力系統(tǒng)為液壓傳動(dòng)。 主要技術(shù)參數(shù)： 主機(jī)功率8.82kw，土球直徑50cm,土球高度45cm,工作裝置提升重量800kg,單株起苗時(shí)間60s/顆。整機(jī)外形尺寸（長(zhǎng)寬高）1738cm1777cm2274cm。 3 樹木移栽機(jī)總體設(shè)計(jì) 3.1 樹木移栽機(jī)的構(gòu)造 該機(jī)主要由對(duì)中微調(diào)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、挖樹機(jī)構(gòu)、壓實(shí)調(diào)整機(jī)構(gòu)、噴水裝置和液壓傳動(dòng)裝置構(gòu)成。 （1）對(duì)中微調(diào)機(jī)構(gòu) 對(duì)中微調(diào)機(jī)構(gòu)是調(diào)整工作裝置與苗木位置在橫向不同心的微調(diào)機(jī)構(gòu)。它由旋轉(zhuǎn)橫梁、端面軸承銷軸、加強(qiáng)梁和微調(diào)油缸組成。加強(qiáng)梁通過螺栓固定在翻斗車的縱梁上，螺轉(zhuǎn)橫梁通過銷軸和端面軸承與底盤前橫梁相接。油缸缸筒端部鉸裝在加強(qiáng)架的支座上，油缸的活塞桿則與旋轉(zhuǎn)橫梁鉸連。微調(diào)油缸伸縮使旋轉(zhuǎn)橫梁繞銷軸相對(duì)前端梁擺動(dòng)。擺動(dòng)幅度為100mm（弧長(zhǎng)），因此對(duì)中微調(diào)范圍為200mm。圖3.1和3.2所示為對(duì)中微調(diào)機(jī)構(gòu)的示意圖： 圖 3.1 對(duì)中微調(diào)機(jī)構(gòu) 圖 3.2 對(duì)中微調(diào)機(jī)構(gòu) 1．旋轉(zhuǎn)橫梁 2.升降導(dǎo)軌 3.微調(diào)油缸 4.支座 5.拖拉機(jī)機(jī)架 （2）升降機(jī)構(gòu) 升降機(jī)構(gòu)是使機(jī)架及其安裝在機(jī)架上的樹鏟機(jī)構(gòu)和壓實(shí)調(diào)整機(jī)構(gòu)的工作裝置一起作上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在起苗前先將工作裝置下降放置在苗床上，起苗后將工作裝置與苗木一起提升。它由框架式升降導(dǎo)軌、升降支臂及兩個(gè)雙作用油缸構(gòu)成?？蚣苁缴祵?dǎo)軌焊接在對(duì)中微調(diào)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)橫梁上。升降油缸的缸筒與框架式導(dǎo)軌鉸連，另一端活塞桿則與導(dǎo)軌架連接。導(dǎo)軌架與支臂用螺栓聯(lián)結(jié)。支臂的端部裝有滾輪，它們與升降導(dǎo)軌配合。升降油缸帶動(dòng)鏟支架和整個(gè)挖樹機(jī)構(gòu)通過支臂滾輪沿導(dǎo)軌作上、下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)具的升降。 （3）挖樹機(jī)構(gòu) 挖樹機(jī)構(gòu)由導(dǎo)軌架、導(dǎo)軌、鏟刀等構(gòu)成。導(dǎo)軌架由型鋼焊接組成環(huán)形構(gòu)件。它分為三部分，相互鉸接在一起。后面的兩個(gè)支架可以開閉。打開時(shí)，樹苗莖干可以進(jìn)入支架中心。挖苗時(shí)，它們可以插銷閉鎖，以增強(qiáng)工作裝置的剛性。 三組弧形導(dǎo)軌焊接在導(dǎo)軌架上，鍬鏟由鏟柄、滾輪和鏟刀構(gòu)成。鏟刀和滾輪由螺栓固定在鏟柄上，鏟刀通過滾輪與導(dǎo)軌配合。鏟油缸的缸筒與導(dǎo)軌架上的支座鉸接，活塞桿則與鏟柄鉸接。當(dāng)鏟油缸伸縮時(shí)，鍬鏟則通過滾輪在弧形導(dǎo)軌中運(yùn)動(dòng)。 （4）壓實(shí)調(diào)整機(jī)構(gòu) 壓實(shí)調(diào)整機(jī)構(gòu)是增加土球密度，調(diào)節(jié)土球尺寸的機(jī)構(gòu)。壓實(shí)調(diào)整機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)油缸和兩付壓實(shí)板構(gòu)成。壓實(shí)調(diào)整油缸的一端與焊在導(dǎo)軌限位板上的支座鉸接，油缸的另一端鉸接壓實(shí)板。壓實(shí)板隨油缸提升和下降。起苗時(shí)，壓實(shí)板下降、壓實(shí)土球，增加土球容重，使它不易松散。 壓實(shí)板是可以更換的，更換壓實(shí)板的大小，即可獲得同樣大小的土球。在起小土球時(shí)，它還起著支撐樹鏟機(jī)構(gòu)的作用，因此是靠機(jī)重壓實(shí)土球。壓實(shí)土球力的大小視土壤情況而定。如圖3.3所示： 圖 3.3 壓實(shí)調(diào)整機(jī)構(gòu) （5）潤(rùn)水裝置 根據(jù)造林技術(shù)要求，帶土球的苗木要求含水量高，以保證苗木的成活率。因此，該樹木移栽機(jī)安裝了水箱，既可裝水，又可裝藥液，還起到配重作用，提高了機(jī)具的穩(wěn)定性。潤(rùn)水裝置如圖所示。潤(rùn)水系統(tǒng)可直接將水沿鏟刀體表面滲入土球，這一方面起潤(rùn)滑作用，以減小鋼與土之間的摩擦力；另一方面增加了土球的水分，產(chǎn)生水膜使土球表面形成粘性較大的光滑土層，從而保證土球更不易松散，提高了苗木的成活率。潤(rùn)水機(jī)構(gòu)由水箱、水管、閥門組成。打開閥既有水從水管流入鏟刀面上，以減小鏟刀入土?xí)r工作面的摩擦阻力，并使土球增加含水量。如圖3.4所示：  圖 3.4 潤(rùn)水裝置 （6）液壓裝置 液壓裝置由油箱、油泵、多路換向閥及液壓油缸組成。液壓油泵為CB3-10型齒輪泵。液壓裝置會(huì)在后面章節(jié)中詳細(xì)描述。 （7）底盤的選擇 我國(guó)沒有苗圃專用底盤，大部分苗圃都是很i用農(nóng)用拖拉機(jī)。因此，只能根據(jù)該起苗機(jī)的特點(diǎn)來選擇底盤。起苗時(shí)，盡量保證苗木在土球的中心位置，就必須使操作者有良好的視野。 綜合考慮選用后置式三點(diǎn)懸掛拖拉機(jī)。 3.2 工作過程 （1）用人工打開挖樹機(jī)構(gòu)的開閉鎖，使機(jī)器前進(jìn)，讓苗木位于鏟刀的中央。 （2）操縱升降油缸控制手柄，使挖樹機(jī)構(gòu)下降。若鏟組與苗木在橫向不同心可調(diào)整對(duì)中微調(diào)機(jī)構(gòu)手柄，使升降導(dǎo)軌和鏟組繞前橫梁上的銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)微調(diào)動(dòng)作。人工關(guān)閉閘鎖。 （3）操縱鏟油缸控制手柄，使鍬鏟順序入土挖掘苗木。若挖掘困難可打開水閥門潤(rùn)滑鏟面、濕潤(rùn)土壤，然后再下鏟挖掘。 （4）當(dāng)工作鏟達(dá)到最低位置時(shí)，操縱升降機(jī)構(gòu)，提升挖樹機(jī)構(gòu)和苗木。 （5）把機(jī)器駛離挖掘點(diǎn)，卸下苗木，再進(jìn)行下一次作業(yè)。 3.3 挖樹機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.3.1 工作鏟 工作鏟是樹木移栽機(jī)進(jìn)行挖樹作業(yè)的主要工作部件。工作鏟的形狀和結(jié)構(gòu)參數(shù)決定了移栽機(jī)的總體設(shè)計(jì)，對(duì)挖掘時(shí)的能量消耗也有極大的影響。如前所述，樹木移栽機(jī)中采用兩類工作鏟，第一類是切土刀，它是用一種在土壤中沿直線低速運(yùn)動(dòng)的斜面切削土壤及樹木的根系，苗圃中的起苗機(jī)、及U形鏟挖樹機(jī)和彎鏟挖樹機(jī)即利用這種工作部件；第二類是鍬鏟，它可以簡(jiǎn)化為作直線低速運(yùn)動(dòng)的有刃口的薄片，鍬鏟式移栽機(jī)就是利用這種工作部件切削土壤及樹木的根系。 工作鏟的形狀和尺寸首先是由林業(yè)技術(shù)要求決定的。用于園林綠化的樹種不同，其根系生長(zhǎng)狀況不一樣。在栽植時(shí)，為了保證成活率，移植具有不同根系特點(diǎn)的樹木，對(duì)根部土球的尺寸也有不同的要求。 工作鏟加工的對(duì)象是土壤，還有生長(zhǎng)在土壤中的樹木根系，因此加工介質(zhì)的特性對(duì)工作鏟的性能影響很大。對(duì)一個(gè)切削刃口而言，土壤中根系的分布規(guī)律是不確定的，而且工作部件主要地還是和土壤產(chǎn)生相互作用，因此了解土壤的物理特性和工作部件切削土壤的原理，對(duì)工作鏟的設(shè)計(jì)有著重要的意義。 林業(yè)技術(shù)要求： 樹木的種類和年齡影響樹根的生長(zhǎng)和分布特性，因此樹木移栽機(jī)只能挖掘一定年齡（或規(guī)格）的樹木。為了提高移栽機(jī)的利用率，它的工作對(duì)象一定是某地區(qū)的常用園林綠化樹種。通常這類樹的定植年齡在園林栽植工藝上也是確定了的。因此在制定設(shè)計(jì)任務(wù)書時(shí)就應(yīng)根據(jù)園林技術(shù)要求，確定樹木移栽機(jī)最適宜的樹種和樹齡。例如2QT-50起苗機(jī)的適用范圍即為3~5年生、樹徑80mm以下需帶土移栽的樟樹、雪松等大苗木。2ZS-100型樹木移栽機(jī)規(guī)定移栽80~120mm（根徑）的橡膠樹和桉樹。在鍬鏟式移栽機(jī)上規(guī)定了允許挖掘的樹種最大根徑，這是由于根部直徑與樹木的年齡有關(guān)，也決定了根系生長(zhǎng)狀況。不言而喻，對(duì)某一樹種來說年齡愈大，根系愈粗，須根愈多，而為了提高栽植成活率，移栽時(shí)要求帶的根部土團(tuán)也大；移栽機(jī)工作部件尺寸和所配動(dòng)力的功率也要大。 移栽機(jī)的工作對(duì)象確定以后，即可通過收集資料或?qū)嵉卣{(diào)查，了解樹木根系狀況及移植時(shí)要求的根部土球尺寸。林業(yè)技術(shù)一般都可提供這些數(shù)據(jù)。例如在長(zhǎng)江中下游，一般觀賞大苗要求苗木土球直徑為根徑的6-10倍，高度不小于30cm。這是由于苗木的須根主要在這一范圍內(nèi)。 林業(yè)技術(shù)對(duì)移栽機(jī)的其它要求是:盡量多包容該范圍內(nèi)的須根及土壤，不傷根、不失土。由于供移植的大苗大多出自于圃地，因此設(shè)計(jì)挖樹機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮苗木的株行距，以方便工作，不傷其它苗木。在保證要求的前提下盡量減小機(jī)構(gòu)尺寸是必須遵循的原則，因?yàn)檫@不僅可以降低材料消耗，也可降低機(jī)器重量，減少動(dòng)力消耗，而且能保證機(jī)器安全和方便地完成移植作業(yè)。 3.3.1 鍬鏟的設(shè)計(jì) （1）鍬鏟切土原理 鍬鏟是一種曲面或球面工作組件。它由鏟柄和鏟刀兩部分組成。如圖3.5所示，鏟刀開有側(cè)刃口。在軸向推力作用下，鍬鏟靠?jī)蓚?cè)刃的作用切入土壤。下圖為曲面餐刀的結(jié)構(gòu)及示意圖。當(dāng)?shù)度星虚_土壤時(shí)，鍬鏟使土體分離，由于鏟刀刃面得作用使刃口側(cè)面的土壤產(chǎn)生向下和一側(cè)兩個(gè)方向的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。由刃面作用使土壤使土壤產(chǎn)生向下的位移，并使下層土體產(chǎn)生壓實(shí)；而刃面使土壤向一側(cè)的推移可以看成一個(gè)薄的垂直刃口在土壤中運(yùn)動(dòng)。鏟刀下鏟過程中刀刃使土壤產(chǎn)生的側(cè)向位移較小，該位移量?jī)H被該側(cè)的土壤層所吸收，使該側(cè)土壤被壓實(shí)。這就是說鍬鏟的入土運(yùn)動(dòng)使其下方和一側(cè)的土壤產(chǎn)生壓實(shí)現(xiàn)象，這部分土壤就對(duì)整個(gè)刃面產(chǎn)生法向壓應(yīng)力。 隨著鏟刀繼續(xù)切入土壤，在鏟刀刃的作用下，其一側(cè)的受壓土壤在其彈性恢復(fù)力的作用下，繼續(xù)施加在鏟體的相應(yīng)側(cè)力。由于作用力與反作用力的影響，鏟體兩側(cè)都受到彈性恢復(fù)力的作用。因?yàn)殓P刀體由薄鋼板組成，整體剛度相對(duì)較差，分析時(shí)將鏟刀體兩側(cè)受到的力集中簡(jiǎn)化為沿鏟臂直徑方向的法向力。由于這部分垂直于鏟臂的法向壓應(yīng)力是鏟刀下鏟過程中土壤受鏟刀作用而附加產(chǎn)生的應(yīng)力，故稱為附加法向壓應(yīng)力。 圖 3.5 切土原理 鏟刀刀刃在切削土壤時(shí)不僅分離土體，還切斷根系、碎石及磚塊等，下鏟時(shí)的阻力稱為切削阻力?？紤]到樹木移栽機(jī)鏟刀的工作速度都比較低，因此忽略慣性力的影響。 （2）鍬鏟的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ①鍬鏟的類型：鍬鏟式樹木移栽機(jī)上使用著兩種鏟刀：菱形鏟和匙形鏟。 菱形鏟是一種曲面鏟，縱截平面與鏟工作面的交線是直線，橫截平面與鏟工作平面的交線是等曲率的圓弧。移栽機(jī)鏟組在挖掘結(jié)束時(shí)形成一個(gè)空心圓錐面，所以每個(gè)菱形鏟是圓錐面的一部分。這種鏟結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)，制造比較容易。與這種鏟相配的導(dǎo)軌為直線形，制造較容易。與這種鏟相配的導(dǎo)軌為直線形、制造較容易。設(shè)導(dǎo)軌架中心一側(cè)為內(nèi)，這種鍬鏟一般都配置在導(dǎo)軌的內(nèi)部。若要挖同一規(guī)格的土球，菱形鏟在直線導(dǎo)軌上所移動(dòng)的直線距離較長(zhǎng)，因此這種挖樹機(jī)構(gòu)外形尺寸較大，所以多用來挖小樹，所配用的動(dòng)力的功率也較小。 匙形鏟是一種球面鏟、縱截平面與鏟工作面的結(jié)交線是曲線，橫截平面與鏟工作面的截交線也是曲線。移栽機(jī)挖樹機(jī)構(gòu)鏟組閉合時(shí)呈空心橢圓球體。這種鏟的工作面較復(fù)雜，制造時(shí)要用特制的工藝裝備。于這種鍬鏟相配的導(dǎo)軌為曲線形，其制造工藝也較復(fù)雜，這種工作鏟一般配置在導(dǎo)軌的外面。對(duì)同一規(guī)格的土球而言，若匙形鏟在彎導(dǎo)軌上移動(dòng)的行程與菱形鏟在直導(dǎo)軌上移動(dòng)的距離相等，則匙形鏟所走的直線長(zhǎng)度較??；因此，這種挖樹機(jī)構(gòu)的外形尺寸較小，而鏟組所包容的土球體積比菱形鏟大，保留的樹木根系多，對(duì)移栽后樹木的生長(zhǎng)有利，這種形式的鍬鏟用于挖掘大樹或株行距較小的苗木。 ②鍬鏟數(shù)的確定 生產(chǎn)上使用的樹木移栽機(jī)配置有3到4把鍬鏟。挖樹機(jī)構(gòu)的鍬鏟數(shù)目主要與鍬鏟的挖掘阻力有關(guān)。鍬鏟式工作部件的挖坑阻力與鏟面的投影弧長(zhǎng)，傾斜角為β，鏟的厚度，挖掘深度，鏟刀的表面狀況，挖掘速度及土壤、根系特點(diǎn)等多種因素有關(guān)。前四項(xiàng)是影響挖掘阻力的鏟刀結(jié)構(gòu)參數(shù)。對(duì)一定尺寸的土球而言，鏟數(shù)越少則一個(gè)鏟刀的投影弧長(zhǎng)越大，單鏟的切削阻力就越大。 樹木移栽機(jī)工作時(shí)采用單鏟順序入土的挖掘方式，單鏟阻力也就決定了設(shè)計(jì)的油缸活塞面積、油缸壓力和所配用的動(dòng)力功率。鏟的工作阻力還與機(jī)器的平衡和穩(wěn)定有關(guān)。因此當(dāng)所挖掘根的土球尺寸、配用動(dòng)力和基礎(chǔ)機(jī)械的重量分布決定以后，即可根據(jù)試驗(yàn)或計(jì)算確定鍬鏟數(shù)。例如2QT-50型起苗機(jī)，兩鏟式的單鏟阻力為21KN；三鏟式的單鏟阻力為15KN；四鏟式的單鏟阻力為10KN。根據(jù)對(duì)配用功率、克服工作反力的前輪重和配重的計(jì)算，該機(jī)以采用三鏟和四鏟為宜。此外還應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用條件。鏟數(shù)越多機(jī)架尺寸要加大，挖樹機(jī)構(gòu)必然會(huì)變的龐大，機(jī)器的重量也會(huì)增加。2QT-50型起苗機(jī)主要用于苗圃中株行距較小的苗木，挖樹機(jī)構(gòu)要緊湊才能正常工作，所以在權(quán)衡各種因素以后，決定給這種機(jī)器配三把鍬鏟。 ③鍬鏟的結(jié)構(gòu)參數(shù) 鏟刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括工作面長(zhǎng)度L，曲率半徑R1(縱向)、R2(橫向)、傾斜安裝角δ。他們與要求的樹木帶根土球的尺寸、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用條件有關(guān)。圖3.6所示，菱形鏟的結(jié)構(gòu)參數(shù)與土球尺寸的關(guān)系。其中鏟面長(zhǎng)L應(yīng)滿足下列關(guān)系。 式中：H—土球高度； δ—鏟刀安裝角。 L的實(shí)際長(zhǎng)度可在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)確定。鏟刀的傾角直接影響挖掘機(jī)構(gòu)的外形尺寸，因此在保證土球尺寸和總體布置的同時(shí)應(yīng)盡量取最大值。鍬鏟的曲率半徑R2按下式?jīng)Q定： R2 = 式中 D—土球直徑。 圖 3.6 菱形鏟的結(jié)構(gòu)參數(shù) 圖 3.7 匙形鏟的結(jié)構(gòu)參數(shù) 圖2.7所示，匙形鏟的結(jié)構(gòu)參數(shù)及確定參數(shù)R1依據(jù)。該挖樹機(jī)構(gòu)所挖土球直徑φ=500mm，高度H=450mm。設(shè)計(jì)了三種縱向曲率半徑的鍬鏟：R=1200mm、1500mm、2000mm。在用這三種鍬鏟作挖樹機(jī)構(gòu)機(jī)動(dòng)示意圖時(shí)發(fā)現(xiàn)：R=2000m時(shí)，鍬鏟傾斜太大，機(jī)構(gòu)的徑向尺寸較大，不利于在株行距較小的苗圃中作業(yè)，而且鏟柄也與微調(diào)機(jī)構(gòu)干涉；采用曲率半徑R=1500mm的鍬鏟，導(dǎo)軌上部又距鏟組中心太近，當(dāng)布置了鏟油缸以后，鍬鏟組的中部空間太小，若苗木枝葉茂盛，挖樹機(jī)構(gòu)會(huì)對(duì)它造成損傷。因此，最后決定采用縱向曲率半徑R=1500mm的鍬鏟。鍬鏟的其他參數(shù)也可按菱形鏟的方法確定。曲率半徑R2可按下式?jīng)Q定： R2=R=1500mm 這時(shí)鍬鏟工作面為球形。這種工作鏟制造較簡(jiǎn)單。R2也可不等于R，這時(shí)的工作面為橢圓球面的一部分，但制造較復(fù)雜。 3.3.2 鍬鏟的工作阻力 鍬鏟的下鏟阻力是進(jìn)行動(dòng)力配套、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和鏟的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。下面以菱形鏟為例，說明鍬鏟的阻力及其影響因素。 圖3.8說明鏟刀體的受力圖。其中影響下鏟阻力的九個(gè)力分別為：土壤重力、土壤的靜止惻向壓力、土壤一鏟刀體表面的摩擦和附著力、鏟刀兩側(cè)刀刃的純切削阻力、土壤作用在鏟刀刃面上的法向反力、土壤一鏟刀刃面的摩擦力、鏟刀體推移土壤所引起的土壤附加法向壓力以及土壤對(duì)鏟刀體的支反力。 根據(jù)土力學(xué)理論分析，將各作用力向τ軸投影，整理后可得到鏟刀的下鏟阻力的計(jì)算式： 當(dāng)鏟刀勻速下鏟時(shí)，鏟油缸施加在鏟刀體上的作用力即與下鏟阻力相平衡。 由上式可知鏟刀的下鏟阻力與鏟刀的最大投影弧長(zhǎng)Rβ，鏟刀的傾角δ，鏟刀的兩刃口之間的夾角α等結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。除此以外鏟刀的工作阻力還與工作深度z，土壤特性等多種因素有關(guān)。由于目前土壤力學(xué)發(fā)展水乎的限制，還不能用理論方法完全求解鏟刀的下鏟阻力。在用上式來計(jì)算下鏟阻力時(shí)，不僅需要測(cè)量常規(guī)的土壤參數(shù)和土壤一鏟刀體系統(tǒng)參數(shù)（如土壤容重γ、土壤一鏟刀體表面的表觀摩擦系數(shù)μ1等），而且還需要采用復(fù)雜的測(cè)試手段（如專用的壓力傳感器及其測(cè)試系統(tǒng)），以獲得鏟刀體及鏟刀刃刃面與土壤接觸部分的壓力值及其分布情況。這在通常情況下是難以辦到的。一些研究者采用土壤一機(jī)器系統(tǒng)力學(xué)中常用的半經(jīng)驗(yàn)法，以相似理論為基礎(chǔ)的模型試驗(yàn)建立計(jì)算下鏟阻力經(jīng)驗(yàn)公式為： 式中 X—鏟刀下鏟位移量（m）； ρ0—土壤容重(g/cm3)； C—土壤內(nèi)聚力(Pa)； β—鏟刀體圍角的半徑(度)。 上式的試驗(yàn)取值范圍為：β=30-60，C/ρ0=0.385-1.37m,x=0-0.9m 與工作鏟下鏟阻力的理論計(jì)算公式相比較可知，這兩個(gè)公式所反映的影響下鏟阻力的因素是一致的。實(shí)驗(yàn)和分析表明鏟刀體厚度直接影響到對(duì)下鏟阻力影響較大的土壤附加法向壓應(yīng)力及土壤對(duì)鏟刀刃的法向壓應(yīng)力。為減小下鏟阻力值，必須盡量減小鏟刀體的厚度。采用適當(dāng)?shù)姆椒蓽p小土壤與鏟刀體的摩擦和粘附，如提高鏟刀體表面的光詰度，在鏟刀表面涂敷憎水薄膜，以改變鏟刀體表面的親水性；采用電滲現(xiàn)象等。此外下鏟時(shí)對(duì)鏟刀澆水增加鏟面潤(rùn)滑，也可達(dá)到減小下鏟阻力的目的。如前所述根據(jù)整機(jī)的性能要求，合理選擇挖樹機(jī)構(gòu)的鏟刀數(shù)目也可降低下鏟阻力。 圖 3.8 菱形曲面鏟體受力 圖 3.9 附加法向壓應(yīng)力 3.4 鍬鏟式挖樹機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌和導(dǎo)軌支架 （一）導(dǎo)軌及鍬鏟與導(dǎo)軌的配合 導(dǎo)軌是鍬鏟的支持和導(dǎo)向裝置．工作鏟的形狀不同與其配合的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)也不一樣，一般菱形鏟（直鏟）與直導(dǎo)軌配合，鏟置于導(dǎo)軌內(nèi)部，動(dòng)力油缸則置于導(dǎo)軌的外部；匙形鏟則與彎導(dǎo)軌配合，鍬鏟置于導(dǎo)軌外部，動(dòng)力油缸置于導(dǎo)軌和鏟刀之間。對(duì)于要求外形尺寸較小的起苗機(jī)，也有將鏟油缸布置在導(dǎo)軌內(nèi)部的。工作鏟和導(dǎo)軌的這種配合形式主要是為了保證鏟刀刃口的正常切削人士，鏟背不產(chǎn)生入土阻力。如匙形鏟與彎導(dǎo)軌配合，由于彎曲軌的曲率與匙形鏟的縱向曲率相等，鍬鏟在導(dǎo)軌中運(yùn)動(dòng)，鏟刀每一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向均是切線方向，這洋鏟刀背就不會(huì)受到垂直向上的人土阻力。 鍬鏟與導(dǎo)軌均采用滾輪配合。圖3.10示鍬鏟與導(dǎo)軌的配合方式。這種配合的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在鏟柄兩側(cè)各裝一輪軸，其上安裝滾輪，滾輪配合在槽形導(dǎo)軌的內(nèi)表面。鏟油缸的缸筒一端與導(dǎo)軌支架鉸接，活塞桿與鏟柄上端鉸接，在油缸的作用下，滾輪在導(dǎo)軌槽中滑動(dòng)，使鍬鏟沿設(shè)計(jì)軌跡作切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。采用滾動(dòng)配合可以減小摩擦阻力，提高配合零件的使用壽命；但內(nèi)軌道的表面加工較困難，要保證制造精度在工藝上所采取的措施也較復(fù)雜。 圖 3.10 鍬鏟與導(dǎo)軌的配合示意圖 （a） 匙形鏟與彎導(dǎo)軌 （b）菱形鏟與直導(dǎo)軌 （c）滾輪和導(dǎo)軌配合 1. 導(dǎo)軌 2.鏟柄 3.油缸 4.滾輪 （二）導(dǎo)軌支架 導(dǎo)軌支架為導(dǎo)軌的安裝基礎(chǔ)并保證鍬鏟的人土角，以挖掘符合要求的帶根土球。它也是與提升機(jī)構(gòu)相連接的部件，導(dǎo)軌支架有“V”形、 方形和圓形等多種形式。人多數(shù)導(dǎo)軌支架為方形。 圖3.11所示與履帶式拖拉機(jī)懸掛的樹木移栽機(jī)。它的挖樹機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)對(duì)置的鍬鏟和“V”形支架構(gòu)成的。該鍬鏟在斜置的導(dǎo)向管內(nèi)，由中間的液壓油缸傳動(dòng)上、下運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)管支架通過連接瞀與主提升油缸相接。這種挖樹機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但為保證支架強(qiáng)度，其厚度必須增加，因而架體笨重。這種挖樹機(jī)構(gòu)的兩個(gè)鍬鏟在挖掘合攏后不能構(gòu)成一個(gè)完整的封閉幾何體，因而土球上的部分土壤不能和土體分離，當(dāng)提升時(shí)還會(huì)產(chǎn)生撕斷根系及土層的悄況，不僅增加了提升阻力，也影響栽植樹木的生長(zhǎng)。 大多數(shù)移栽機(jī)均有一個(gè)方形框架式導(dǎo)軌架。導(dǎo)軌架由前架和后架兩部分組成，它們之問用銷軸連接。兩個(gè)后架可由液壓油缸打開和閉臺(tái)。樹木移栽機(jī)的導(dǎo)軌架用型鋼和鋼板焊接而成，導(dǎo)軌焊在相應(yīng)的位置上，構(gòu)成機(jī)架的一部分。在導(dǎo)軌架上還焊有油缸支座。這種框架式焊接導(dǎo)軌架具有強(qiáng)度高，重量輕，使用可靠的優(yōu)點(diǎn)。 圖 3.11 二鏟式樹木移栽機(jī) 1.液壓主提升油缸 2．拖拉機(jī) 3．平衡重塊 4 ．裝樹箱架 5．半圓錐形鍬鏟 6．鏟子升降導(dǎo)向管 7．鏟升降油缸 在本設(shè)計(jì)中同樣采用方形導(dǎo)軌架。滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌，如圖3.12所示： 圖 3.12 導(dǎo)軌裝配圖 3.5 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 現(xiàn)在生產(chǎn)上使用的樹木移栽機(jī)都采用液壓傳動(dòng)。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠的液壓系統(tǒng)，是保證移栽機(jī)正常工作的必要前提之一。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)是在分析移栽機(jī)各部件和裝置的運(yùn)動(dòng)、工作特點(diǎn)及上作阻力計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 （一）樹木移栽機(jī)的工作特點(diǎn) 樹木移栽機(jī)挖掘帶根樹木是在各有關(guān)部件和裝置協(xié)同動(dòng)作下完成的。在前面已說明樹木移栽機(jī)的工作過程。樹木移栽機(jī)的主要工作特點(diǎn)是： (1)移動(dòng)作業(yè)：樹木移栽機(jī)必須開到苗圃地或待移栽的樹木前實(shí)施挖掘作業(yè)，其作業(yè)地點(diǎn)是不斷變動(dòng)的。 (2)順序動(dòng)作：在挖樹時(shí)樹木移栽機(jī)要完成下列動(dòng)作：挖樹機(jī)構(gòu)直立（具有縱向傾斜機(jī)構(gòu)的移栽機(jī)才有此動(dòng)作），挖樹機(jī)構(gòu)下降，鍬鏟打開，鍬鏟閉合，鍬鏟鎖緊，調(diào)平墊使導(dǎo)軌架水平，穩(wěn)定器撐開，鍬鏟按1—3—2的順序鏟入土中，挖樹機(jī)構(gòu)上升，穩(wěn)定器收回，挖樹機(jī)構(gòu)傾倒在車底板上。樹木移栽機(jī)在向栽植坑植樹時(shí)要完成下列動(dòng)作：挖樹機(jī)構(gòu)直立，挖樹機(jī)構(gòu)下降，穩(wěn)定器撐開，鍬鏟按順序提升，挖樹機(jī)構(gòu)提升，鍬鏟閉合，穩(wěn)定器收回，挖樹機(jī)構(gòu)傾倒在車廂底板上。這些動(dòng)作都是順序進(jìn)行的，在同一時(shí)間內(nèi)沒有兩個(gè)動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行。僅在需要加抉工作速度時(shí)，有些輔助動(dòng)作（如提升，收回穩(wěn)定器等）可以同時(shí)進(jìn)行，但對(duì)工作沒有影響。 (3)工作部件和各動(dòng)作的執(zhí)行元件呈空間分布，即在移栽機(jī)的上、下、左，右等各部位都要布置傳動(dòng)部件，尤其是工作鏟呈環(huán)形布置時(shí)。 (4)有些部件運(yùn)動(dòng)的行程長(zhǎng)，如2ZS-100樹木移栽機(jī)的鏟刀移動(dòng)量達(dá)97cm．大約翰樹木移栽機(jī)鏟刀行程達(dá)160cm，但它們運(yùn)動(dòng)速度不高，對(duì)運(yùn)動(dòng)的精度要求不高。本設(shè)計(jì)中升降缸的行程達(dá)到800mm，鏟土油缸的行程達(dá)到500mm。 (5)各工作部件和裝置的工作載荷不一致。其中以鍬鏟的下鏟阻力最大如20T一50型起苗機(jī)的單鏟下鏟阻力為15kN，2ZS-100型樹木移栽機(jī)的下鏟阻力為30kN，其次是提升時(shí)的重力載荷。由于這時(shí)要將挖樹機(jī)構(gòu)和挖出的樹木及帶根士球一道提升，重力載荷達(dá)10～20kN，有些裝置的工作載荷則很小如鍬鏟開合機(jī)構(gòu)、調(diào)平墊等。 (6)間歇作業(yè)：樹木移栽機(jī)挖完一棵樹以后要由配套的運(yùn)載工具將樹運(yùn)到栽植點(diǎn)或運(yùn)送到地邊指定點(diǎn)，由其它運(yùn)輸工具集中轉(zhuǎn)運(yùn)。這時(shí)，動(dòng)力傳動(dòng)裝置停止工作。只有樹木移栽機(jī)到達(dá)栽植點(diǎn)后，或在進(jìn)行下一輪作業(yè)時(shí)傳動(dòng)裝置才又開始工作。 (7)每一工作循環(huán)的時(shí)期短：如2ZS-IOO型樹木移栽機(jī)挖一棵樹的純作業(yè)時(shí)間只要l min。本設(shè)計(jì)中要求為60 s/顆。 （二）液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 根據(jù)樹木移栽機(jī)的工作特點(diǎn)，它的傳動(dòng)方式應(yīng)采用液壓傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)有如下優(yōu)點(diǎn)： (1)易于大幅度減速，從而獲得較大的力或力矩，并能實(shí)現(xiàn)較大范圍的無級(jí)變速，使傳動(dòng)簡(jiǎn)化。 (2)易實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以直接驅(qū)動(dòng)各工作裝置。各液壓元件之間可用管路連接，安裝位置自由度多，使于機(jī)械總體布置。 (3)能容量大，較小重量和尺寸的液壓件可傳遞較大的功率。 (4)液壓元件的結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，而且液壓油具有一定的吸振能力，所以液壓系統(tǒng)的慣量小、啟動(dòng)快、工作平穩(wěn)、適合于頻繁、快速而無沖擊地啟動(dòng)、變速與換向。 (5)液壓系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)，且較機(jī)械傳動(dòng)操作簡(jiǎn)便、省力。 （三）樹木移栽機(jī)的液壓系統(tǒng)特點(diǎn) 從工作特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)來看，樹木移栽機(jī)采用液壓傳動(dòng)不但是必須的，而且是可能的。移栽機(jī)作業(yè)的順序性，間歇性，每一工{乍循環(huán)短等特點(diǎn)都有利于使用簡(jiǎn)單、可靠的液壓系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中才用液壓系統(tǒng)，下面說明其特點(diǎn)： 本設(shè)計(jì)的樹木移栽機(jī)采用東方紅-7 5拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)的升降油泵：CB—46型齒輪泵為動(dòng)力裝置，操縱元件為多路換向閥及順序潤(rùn)，執(zhí)行元件為9個(gè)液壓油缸。油箱也是采用拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)的油箱。液壓系統(tǒng)的主要特點(diǎn)足： （1）采用單泵定量系統(tǒng) 這是由于各油缸順序動(dòng)作，且工作速度不高，一個(gè)齒輪泵的流量就能滿足要求。在主回路上設(shè)置溢流閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力。 (2) 采用多路換向閥，各手動(dòng)換向閥之間采用并聯(lián)。手動(dòng)換向閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、并可利用閥芯開口大小調(diào)節(jié)流量從而控制油缸的工作速度。這種調(diào)速方式較簡(jiǎn)單，而且方便，只是油液易發(fā)熱，但由于工作機(jī)構(gòu)是間歇、短時(shí)間工作的，油溫有充分時(shí)間耗散，對(duì)工作不會(huì)產(chǎn)生大的影響。各執(zhí)行元件與主油路采用并聯(lián)，并使各支路上執(zhí)行元件的工作壓力接近一致，有利于工作部件的正常工作。 (3)采用順序閥，控制三個(gè)油缸的動(dòng)作。這是由于本系統(tǒng)的換向閥只有六路，但要控制9個(gè)油缸動(dòng)作，所以在開合油缸5和定位油缸6之間安裝有兩個(gè)單向順序閥，使一個(gè)換向閥可以控制三個(gè)油缸的動(dòng)作。即開合油缸先動(dòng)作，待導(dǎo)軌架進(jìn)入閉合位置，停止工作時(shí)，定位油缸立即開始工作，將鏟組鎖定。反之，若定位油缸先工作，至定位軸松開后，開合油缸立即動(dòng)作，使兩個(gè)后導(dǎo)軌架轉(zhuǎn)到開啟位置。這種設(shè)計(jì)縮小了操作裝置的體積，減少了控制動(dòng)作，也增加了操作的方便性。 (4)采用溢流閥卸荷：本系統(tǒng)未設(shè)計(jì)專門的卸荷回路，這是為了使系統(tǒng)盡量簡(jiǎn)單。當(dāng)各執(zhí)行元件完成了指定動(dòng)作后，可以將動(dòng)力分離，使油泵停止工作，若由于工作需要，不能停止油泵工作，從油泵壓出的油可經(jīng)溢流閥卸荷。這種卸荷方式會(huì)導(dǎo)致油液的發(fā)熱，所以這種狀況不能持續(xù)太長(zhǎng)，也不能經(jīng)常采用這一方式。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)中的液壓系統(tǒng)圖如3.13所示：  圖 3.13 液壓系統(tǒng)圖 （四）液壓缸的設(shè)計(jì) （1）升降液壓缸,主要技術(shù)參數(shù)為： 缸徑φ80，桿徑φ30，行程800mm，工作壓力10MPa。 如下圖3.14所示：  圖 3.14 升降油缸 （2）開合液壓缸，主要技術(shù)參數(shù)： 缸徑φ40，桿徑φ25，行程400mm，工作壓力0.5MPa。 如下圖3.15所示： 圖 3.15 開合液壓缸 （2）鏟土液壓缸，主要技術(shù)參數(shù)： 缸徑φ80，桿徑φ30，行程500mm，工作壓力15MPa。 如下圖3.16所示：  圖 3.16 鏟土液壓缸 3.6 液壓懸掛裝置 液壓懸掛裝置由懸掛裝置、液壓系統(tǒng)、操作和耕深控制機(jī)構(gòu)等組成。懸掛裝置是拖拉機(jī)連接和提升機(jī)具的桿件組成的空間機(jī)構(gòu)；液壓系統(tǒng)由液壓泵、油缸、控制閥和其他液壓元件組成；操縱和耕深控制機(jī)構(gòu)是由操縱機(jī)構(gòu)和伺服控制機(jī)構(gòu)組成。 拖拉機(jī)的液壓懸掛裝置按懸掛裝置在拖拉機(jī)上的布置分為前懸掛、后懸掛、側(cè)懸掛及軸間懸掛。大多數(shù)拖拉機(jī)為后懸掛，也可兼有前懸掛或軸間懸掛。 （一）懸掛裝置的主要功能 懸掛裝置的功能是掛接和升降機(jī)具、并傳遞牽引力、對(duì)其主要 性能要求是： 1、各桿件的位置和連接尺寸必須符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以保證拖拉機(jī)與不同機(jī)具配套的互換性。 2、應(yīng)使耕作機(jī)具有良好的入土性能，在較短距離內(nèi)達(dá)到預(yù)定耕深并使耕幅穩(wěn)定。 3、應(yīng)有限位機(jī)構(gòu)，使機(jī)具在運(yùn)輸和工作位置時(shí)，橫向擺動(dòng)限制在一定范圍內(nèi)或不擺動(dòng)。 4、機(jī)具在運(yùn)輸位置時(shí)，應(yīng)有足夠的運(yùn)輸高度，滿足機(jī)組的縱向通過性要求。 通常拖拉機(jī)采用三點(diǎn)懸掛（有三個(gè)鉸接點(diǎn)）見圖3.17（a）所示，履帶拖拉機(jī)也有兩點(diǎn)懸掛，即兩根下拉桿的鉸接點(diǎn)合為一個(gè)，見圖3.17（b）所示。 圖 3,17 拖拉機(jī)的懸掛裝置 （a） 三點(diǎn)懸掛 （b）兩點(diǎn)懸掛 1.下拉桿 2.提升桿 3.提升臂 4.上拉桿 下拉桿用來提升農(nóng)具和傳遞牽引力。上拉桿用來調(diào)節(jié)農(nóng)具在縱向平面的俯仰。農(nóng)具的提升是由與油缸相連的提升臂帶動(dòng)提升桿和下拉桿來實(shí)現(xiàn)；下降是靠農(nóng)具的重力作用。限位機(jī)構(gòu)主要是限制下拉桿橫向擺動(dòng)量及滿足不允許農(nóng)具擺動(dòng)的一些作業(yè)需要。 （二）后置式三點(diǎn)懸掛裝置 輪式拖拉機(jī)后置式三點(diǎn)懸掛裝置的主要尺寸應(yīng)符合GB/T 1593.1-1996、1593.2-2003和1593.4-2004的規(guī)定。上述標(biāo)準(zhǔn)分別適用不同的動(dòng)力輸出軸功率。GB/T 1593.1適用于表1-3-1所列拖拉機(jī)；GB/T 1593.2適用于動(dòng)力輸出軸功率不大于48KW的窄輪距（輪距小于1150mm）拖拉機(jī)；GB/T 1593.4適用于動(dòng)力輸出軸功率不大于15KW的小型輪式拖拉機(jī)。 1.后置三點(diǎn)懸掛裝置主要名稱（見圖3.18）。 ① 懸掛桿件，由一根上拉桿和兩根下拉桿組成，拉桿兩端分別與拖拉機(jī)和農(nóng)具用球鉸連接。 ② 懸掛點(diǎn)，拉桿與農(nóng)具間球鉸連接的中心點(diǎn)，有上懸掛點(diǎn) ，下懸掛點(diǎn)。 ③ 鉸接點(diǎn)，拉桿與拖拉機(jī)間球鉸連接中心點(diǎn)，有上鉸接點(diǎn)，下鉸接點(diǎn)。 ④ 立柱高度、立柱傾角、立柱調(diào)整，上懸掛點(diǎn)至下懸掛點(diǎn)公共軸線的垂直距離為立柱高度（圖3.18中的M）；立柱相對(duì)于鉛垂線傾斜的角度為立柱傾角，規(guī)定立柱向前傾斜的角度為正；立柱調(diào)整是指立柱在縱向鉛垂平面內(nèi)有效移動(dòng)范圍，以下懸掛點(diǎn)距地面的最大和最小高度表示。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)立柱高度時(shí)，立柱傾角應(yīng)能在0-10范圍內(nèi)調(diào)整。立柱的調(diào)整可控制農(nóng)具縱向傾斜度，因此確定農(nóng)具的耕深范圍。 ⑤ 下懸掛點(diǎn)最大高度，下拉桿處于最低置時(shí)，下懸掛點(diǎn)至地面的垂直距離。此高度可借調(diào)節(jié)提升桿長(zhǎng)度或改變安裝位置來調(diào)整。