单株柏树油灯罩型修剪机的制作方法

本发明涉及园林绿化修剪技术领域，具体是一种单株柏树油灯罩型修剪机。

背景技术：

城市道路一边或两边的绿化带里时而种植柏树，成行的柏树不仅挡住了车辆噪音向远处的传播，而且柏树主枝干的挺拔与浓密枝叶的翠绿给人春天常在的感觉，多数柏树为自然形态，也有被修形的，如修剪成近似锥面，截锥面上再切出螺旋槽，近似倒立陀螺形与宝塔形等，这些形态给人一些立体感。但是形态还是过于简单、应用的立体数量还是过于少，产生这些现象的主要原因是修剪工作多由人工完成，园林工人使用一把剪刀站在梯子上凭感觉修剪柏树，很难修剪出一些更复杂的形态。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种单株柏树油灯罩型修剪机，用于解决道路绿化带里的柏树、公园里的柏树、图书馆周围的柏树的造型问题，根据审美的需要，可以选择两节指数函数的两个系数，设计出不同的引导构件，从而获得形状不同的油灯罩型，使柏树更加具有立体感与多样性。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种单株柏树油灯罩型修剪机，包括外挂轴和可转动安装在外挂轴上的上支架；所述外挂轴下端固定安装有从动链轮；在所述上支架一侧安装有转位减速电机，转位减速电机输出轴与外挂轴平行；在所述转位减速电机输出轴上固定安装有主动链轮；所述主动链轮和从动链轮之间连接有链条；所述上支架下侧固定有型槽组件，型槽组件上有一条滑道；在所述型槽组件滑道上滑动安装有切削电机支架；所述切削电机支架上安装有型面切削电机；所述型面切削电机上安装有切刀；所述型槽组件上端一侧的上支架上安装有导轮支座；所述导轮支座上可转动安装有导轮；在所述外挂轴下端圆周面上连接有升降钢丝绳；所述升降钢丝绳另一端绕过导轮后连接在所述切削电机支架上。

其进一步是：所述型槽组件包括弯曲形的底槽板，底槽板的左右边界呈两节指数函数平面曲线型；在所述底槽板左、右边分别固定内槽板、外槽板；所述内槽板、底槽板和外槽板的上端固定连接有顶板，顶板固定在上支架下；所述切削电机支架滑动安装在由内槽板、底槽板和外槽板组成的滑道上。

所述切削电机支架包括横梁和固定在横梁上的竖梁；所述型面切削电机安装在横梁上，横梁上还固定有用于连接升降钢丝绳的吊耳；在所述竖梁上固定有上下相对的上销轴、下销轴；所述上销轴、下销轴的另一端分别安装有上导轮、下导轮；所述上导轮、下导轮滚动安装在型槽组件中内槽板、外槽板之间；所述竖梁上还固定有侧板，侧板的一端固定有位于型槽组件中底槽板背面的后销轴；所述后销轴上可转动安装有导向轴承，导向轴承滚动安装在型槽组件中底槽板背面。

所述上支架包括上支架横梁；在所述上支架横梁中心位置焊接有用于套装在外挂轴上的上支架套筒；上支架横梁上开有用于安装型槽组件的型槽安装导槽；上支架横梁上侧垂直焊接有一条上支架筋板。

所述外挂轴下端面轴线位置固定有一段短轴，升降钢丝绳的上端与短轴圆周面固定连接。

使用时，本发明可以安装在25马力左右的拖拉机前部的平板车上，可以由拖拉机的柴油机提供电力，带动一台转位减速电机，电机的输出转速为5r/min左右，再带动另一台型面切削电机，电机的转速为600r/min左右。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：可以将种植在城市道路一边或两边的绿化带里的一棵一棵自然形态的柏树、公园里一棵一棵自然形态的柏树、图书馆周围一棵一棵自然形态的柏树修剪成油灯罩型，其数学方程为两节指数函数曲线的旋转面，油灯罩型的柏树使司机感觉一盏盏油灯在罩子里燃烧，想到了家，想到了安全回家，更加具有提醒司机注意行车安全的作用，公园里的油灯罩型柏树使游人更加心旷神怡，图书馆周围的油灯罩型柏树使学子联想到灯在燃烧光在散射催人奋进，油灯罩型的柏树与其它形态的灌木并存，使行人、游人、学子感觉更加具有空间异质感。

附图说明

图1是两节指数函数的平面图；

图2是两节指数函数的空间图；

图3是未修剪前柏树的形态图；

图4是本发明所剪切出的两节指数函数的空间切痕图；

图5是经本发明剪切后的柏树的形态图；

图6是本发明结构示意图；

图7是本发明中行星链传动的主视图；

图8是图7中B–B截面图；

图9是图8中C–C截面图；

图10是上支架主视图；

图11是上支架俯视图；

图12是图6中A–A向视图；

图13是型槽组件主视图；

图14是型槽组件左视图；

图15是切削电机支架的相对位置主视图；

图16是切削电机支架的左视图；

图17是切削电机支架的俯视图。

图中：1主动链轮；2主动链轮键；3链条；4从动链轮；5从动链轮键；6从动链轮销；7转位减速电机；8左螺栓；9左螺母；10上支架；11推力轴承；12外挂轴；13升降钢丝绳；14型槽上螺栓；15型槽上螺母；16导轮上螺栓；17导轮上螺母；18导轮支座；19导轮支轴；20导轮；21导轮套；22钢板螺栓；23钢板螺母；24外侧钢板；25外上钢板；26型槽组件；27第一筋；28第二筋；29型面切削电机；30切削电机支架；31切刀；32切刀键；33第三筋；34第四筋；35下支撑板；

10–1上支架横梁；10–2上支架套筒；10–3上支架筋板；10–4上支架侧板；

26–1内槽板；26–2底槽板；26–3外槽板；26–4顶板；

30–1下螺栓；30–2下螺母；30–3横梁；30–4竖梁；30–5上销轴；30–6上导轮；30–7后销钉；30–8后导向轴承；30–9后销轴；30–10侧板；30–11前上销轴；30–12前上销钉；30–13第一吊耳；30–14第二吊耳；30–15下横梁销轴；30–16前下销轴；30–17前下销钉；30–18下销轴；30–19下导轮；

图中符号：O油灯罩型的坐标中心；x垂直坐标轴；y第一水平坐标轴；z第二水平坐标轴；d₁油灯罩型的底圆直径；d₂油灯罩型的中部圆直径；d₃油灯罩型的顶圆直径；h₁油灯罩型下节高度；h₂油灯罩型上节高度；A₁、B₁油灯罩型的底圆与直径的交点；A₂、B₂油灯罩型的中部圆与直径的交点；A₃、B₃油灯罩型的顶圆与直径的交点；P₁、P₂油灯罩型的任意圆与对应直径的交点；d_s钢丝绳缠绕圆柱的直径；d₁₁主动链轮的节圆直径；d₄₁从动链轮的节圆直径；h₀刀片的高度；b₀上下导轮之间的距离；G₁上外挂孔；G₂下外挂孔；C₁型槽安装导槽；C₂钢板安装导槽。

具体实施方式

以下是本发明的一个具体实施例，现结合附图对本发明做进一步说明。

如图6，以及图7至图9所示，一种单株柏树油灯罩型修剪机，在上支架10的中心位置可转动安装有外挂轴12；外挂轴12上的上外挂孔G₁、下外挂孔G₂用于与外部机器连接；工作时，外挂轴12的轴线与被造型柏树的轴线重合。在外挂轴12下端与上支架10边缘之间安装一个行星链传动结构，行星链传动结构用于带动上支架10绕外挂轴12转动。行星链传动结构：外挂轴12下端有周向式台肩，外挂轴12上从上至下依次套装上支架10、推力轴承11和从动链轮4；从动链轮4通过从动链轮销6定位在外挂轴12上，并通过从动链轮键5与外挂轴12连接；推力轴承11布置在上支架10和从动链轮4之间，保证上支架10的正常转动；在上支架10一端安装转位减速电机7，转位减速电机7输出轴朝下布置，转位减速电机7的机座通过左螺栓8与左螺母9与上支架组件10连接；转位减速电机7输出轴与外挂轴12平行，主动链轮1通过主动链轮键2安装在转位减速电机7输出轴上；主动链轮1和从动链轮4之间通过链条3连接；当主动链轮1相对于上支架10转动时，上支架组件10相对于固定的外挂轴12做反方向转动。

如图6，以及图12至图14所示，在型槽组件26滑道上滑动安装有切削电机支架30；切刀31通过切刀键32与型面切削电机29的输出轴固连，型面切削电机29的支座通过螺栓与螺母固定安装在切削电机支架30上。型槽组件26是一个，当切削电机支架30在高度方向上运动时，切削电机支架30在水平方向半径也产生相应变化的引导构件；型槽组件26包括一个弯曲的底槽板26–2，底槽板26–2的左右边界等距，底槽板26–2的左右边界呈两节指数函数平面曲线型；在底槽板26–2左、右边分别固定内槽板26-1、外槽板26-3；内槽板26–1、外槽板26-3沿着柏树的半径方向与高度方向也为两节指数函数平面曲线，这样，内槽板26-1、底槽板26-2和外槽板26-3之间就围城了一个两节指数函数平面曲线型的槽型滑道，切削电机支架30安装在此槽型滑道内；在内槽板26-1、底槽板26-2和外槽板26-3的上端焊接顶板26-4，顶板26-4通过型槽上螺栓14、型槽上螺母15固定在上支架10下。为了提升槽型滑道的刚度，在外槽板26-3的右侧由上至下一侧焊接有第一筋27、第二筋28、第三筋33；第一筋27、第二筋28、第三筋33的右端焊接有一条外侧钢板24；外侧钢板24上端焊接有外上钢板25，外上钢板25通过钢板螺栓22、钢板螺母23固定在上支架10一端下侧；在外侧钢板24下端和内槽板26-1、底槽板26-2和外槽板26-3下端焊接连接下支撑板35，在下支撑板35与外侧钢板24之间焊接有第四筋34。

如图6所示，导轮支座18通过导轮上螺栓16、导轮上螺母17安装在上支架10上；导轮20可转动安装在导轮支轴19上，导轮支轴19通过小过盈配合安装在导轮支座18上的耳孔内；聚胺酯材料制作的导轮套21热装在导轮20上。在外挂轴12下端面轴线位置固定有一段短轴，升降钢丝绳13的一端与短轴圆周面固定连接；升降钢丝绳13另一端绕过导轮20后连接在切削电机支架30上。

工作时：

上支架10相对于固定的外挂轴12的转动实现切刀31相对于柏树的圆周运动，升降钢丝绳13缠绕在外挂轴12的下端短轴上的过程为对切削电机支架30与切刀31的提升过程，升降钢丝绳13从外挂轴12的下端短轴上放开的过程为切削电机支架30与切刀31的下放过程，切刀31相对于外挂轴12的圆周运动与升降运动的合成，实现了切刀31相对于被造型柏树的三维运动。

设上支架10相对于大地的转速为n₁₀，主动链轮1的节圆直径为d₁₁、相对于大地的转速为n₁，从动链轮4的节圆直径为d₄₁、相对于大地的转速为n₄＝0，d₁₁＝d₄₁，主动链轮1、上支架10、从动链轮4与链条3组成一个行星传动机构，该行星传动机构的传动比为

(n₁-n₁₀)/n₁₀＝-d₄₁/d₁₁

(n₁-n₁₀)＝-n₁₀×d₄₁/d₁₁

n₁₀＝-(n₁-n₁₀)×d₁₁/d₄₁

n₁₀＝-(n₁-n₁₀)

这表明，主动链轮1相对于上支架10的相对转速n₁-n₁₀等于上支架10相对于大地转速n₁₀的反方向，比如，当n₁–n₁₀＝5r/min时，n₁₀＝–5r/min，支撑上支架10的外挂轴12是不转动的，这样，n₁₀就是上支架10相对于外挂轴12的转动，由于升降钢丝绳13是安装在上支架10上，所以，n₁₀就是升降钢丝绳13相对于外挂轴12的转动，设外挂轴12下端用于缠绕升降钢丝绳13的短轴的直径为d_s，刀片31的高度为h₀，令πd_s＝h₀，即上支架10与升降钢丝绳13相对于外挂轴12转一圈，切刀31以螺旋的方式升降一个刀片的高度h₀，这样，n₁₀＝–(n₁–n₁₀)产生了造型所需要的刀片31的升降运动，上支架10的回转运动n₁₀为剪切周向分布的柏树枝叶的相对转动，从而解决了使用一个电机实现相对于柏树的回转运动与相对于柏树的升降运动这两个相关运动的问题；刀片31相对于上支架10的相对转动为对柏树枝叶的剪切运动，该相对转动由型面切削电机29产生。

结合图15至图17所示，切削电机支架30：

横梁30–3通过下螺栓30–1和下螺母30–2与型面切削电机29的底座连接；第一吊耳30–13、第二吊耳30–14分别焊接在横梁30–3上，其上的孔用于连接升降钢丝绳13；竖梁30–4上端的孔安装在横梁30–3的左端，下竖梁销轴30–15用于将竖梁30–4定位在横梁30–3的左端；竖梁30–4下端的两个孔分别安装上销轴30–5与下销轴30–18；上销轴30–5的左端安装上导轮30–6，下销轴30–18的左端安装下导轮30–19；上导轮30–6和下导轮30–19或者与内槽板26–1组成滚动副，或者与外槽板26–3组成滚动副，从而实现对切刀31沿着柏树高度方向运动时在半径方向上进行引导；侧板30–10通过前上销轴30–11、前下销轴30–16与竖梁30–4的左侧连接，前上销钉30–12安装在前上销轴30–11上对侧板30–10限位，前下销钉30–17安装在前下销轴30–16上对侧板30–10限位；后销轴30–9安装在侧板30–10的后端；一对后导向轴承30–8安装在后销轴30–9上，后销钉30–7安装在后销轴30–9上用于对一对后导向轴承30–8的限位；一对后导向轴承30–8与底槽板26–2组成滚动副，从而限制上导轮30–6、下导轮30–19脱离型槽组件26，也就是确保切刀31做确定的三维运动。上导轮30–6与下导轮30–19之间的距离为b₀，切刀31的姿态与b₀相关，也就是用b₀上端点与b₀下端点连线的斜率近似代替指数函数在b₀中点的斜率，由于b₀比油灯罩型下节高度h₁与油灯罩型上节高度h₂之和小很多，b₀/(h₁+h₂)≤0.035，所以这样的替代产生的造型误差很小，但给机构设计与结构设计带来简便，从而简化了机构与结构的复杂性。

结合图10至图12所示，上支架10用于解决外挂轴12、转位减速电机7、型槽组件26、导轮支座18、外上钢板25的安装问题；上支架套筒10–2焊接在支架横梁10–1的中间，用于安装外挂轴12；上支架筋板10–3横向焊接在支架横梁10–1的前侧，提高上支架10整体强度；上支架侧板10–4焊接在支架横梁10–1的前面，用于安装导轮支座18；上支架横梁10–1上开有长形的用于安装型槽组件26的型槽安装导槽C₁和用于安装外上钢板25的钢板安装导槽C₂，型槽安装导槽C₁和钢板安装导槽C₂安装半径半径可选，以应对柏树粗细不同时修剪的需要。

结合图1至图5所示，油灯罩型可以用两节指数函数旋转面进行表达，设A₁、A₂分别为下节指数函数上的两个点，下节指数函数回转体的下端直径为d₁，下节指数函数回转体的上端直径为d₂，A₂、A₃分别为上节指数函数上的两个点，上节指数函数回转体的下端直径为d₂，上节指数函数回转体的上端直径为d₃，a为确定回转体粗细的系数，h₁为柏树下节造型的高度，k₂为柏树下节造型的收缩系数，h₂为柏树上节造型的高度，k₁为柏树上节造型的收缩系数，柏树下节平面曲线的第一节为A₁A₂段，第二节为A₂A₃段，A₁A₂段与A₂A₃段的函数分别为

B₁B₂段与A₁A₂段关于x轴对称、B₂B₃段与A₂A₃段关于x轴对称，当x＝0时，y＝d₂/2，得a＝d₂/2，

当x＝–h₁时，y＝d₁/2，则k₂为当x＝h₂时，y＝d₃/2，则k₁为a根据柏树的粗细选择，k₁在0.45～0.50，k₂在0.36～0.42范围内形态都很优美。