林木根系土球保护的移植挖树机构及其土球切割方法与流程

本发明属于树体移栽，根系保护领域。

背景技术：

切割式挖树过程中，为了防止土球切割形成后发生树体因重心不稳而发生倾倒现象，往往只能挖笔直的，重心在中心的树体；而且现有的切割式挖树过程中，由于刀片在地下切割游走，对非切割部位的土体也会形成挤压力，从而造成最终的土球结构发生变形的现象。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种不会发生倾倒的林木根系土球保护的移植挖树机构。

技术方案：为实现上述目的，本发明的林木根系土球保护的移植挖树机构，包括挖树车，所述挖树车上安装有机械臂，所述机械臂的执行末端设置有挖树转移机构；

所述挖树转移机构包括圆心角大于240°的内圆缺环体，所述内圆缺环体水平设置，所述内圆缺环体的前侧的缺口为第一缺口；

还包括若干上端固定连接在所述机械臂末端的支架，各所述支架的下端均固定连接所述内圆缺环体的内圈；所述机械臂通过所述支架带动所述内圆缺环体平动位移；

所述内圆缺环体的外侧同轴心转动设置有圆心角与所述内圆缺环体的圆心角相同的外圆缺环体，所述外圆缺环体的缺口为第二缺口；所述第二缺口能随所述外圆缺环体旋转至与所述第一缺口重合；

第二缺口与第一缺口重合时，待挖起的树干能水平依次穿过所述第二缺口和第一缺口进入内圆缺环体的轴心位置；

所述外圆缺环体上安装有土壤切割机构，所述土壤切割机构在外圆缺环体的旋转带动下能切割出圆锥形的根系保护土球。

进一步的，所述支架上还通过支撑梁固定安装有升降液压机构，所述液压升降机构竖向设置，所述液压升降机构的升降杆竖向朝下延伸至穿过所述内圆缺环体的内圈；所述外圆缺环体的下方同轴心设置有水平的压土盘，所述升降杆的下端与所述压土盘上表面固定连接；所述液压升降机构通过升降杆带动所述压土盘上下位移。

进一步的，所述压土盘上镂空设置有从轴心处延伸到边缘的槽口，所述槽口与所述第一缺口的朝向一致，所述槽口的槽宽大于待挖起的树干的外径。

进一步的，所述外圆缺环体的内壁与所述内圆缺环体的外壁滑动配合；所述外圆缺环体的内圈上下端设置有两限位内缘，所述内圆缺环体滑动限位于两所述限位内缘之间；

所述内圆缺环体的外圈中部同轴心设置有第一环槽，所述第一环槽内沿环形方向阵列设置有若干第一齿体；所述外圆缺环体的内圈中部同轴心设置有第二环槽，所述第二环槽内沿外圆缺环体的轴线呈圆周阵列分布有三个齿轮，三所述齿轮均与所述第一环槽内的若干第一齿体齿轮啮合连接；上所述齿轮的齿轮轴均通过轴承与所述外圆缺环体上的轴承孔转动连接；所述外圆缺环体的上侧还呈圆周阵列固定安装有三个电机，三所述电机的输出轴分别驱动连接三所述齿轮；

所述齿轮的旋转在第一环槽内的第一齿体的啮合作用下会带动齿轮自身沿外圆缺环体的轴线旋转，齿轮自身沿外圆缺环体的轴线旋转会同步带动所述外圆缺环体自身旋转。

进一步的，所述外圆缺环体上的土壤切割机构包括沿外圆缺环体轴线呈圆周阵列分布的三个朝外侧倾斜的液压缸支撑，各所述液压缸支撑的下端均固定连接所述外圆缺环体的上侧；

三所述液压缸支撑的下侧均沿长度方向固定安装有割土刀推进液压缸，三所述割土刀推进液压缸下端的液压伸缩杆末端均固定连接有沿长度方向斜向下延伸的长条形割土刀，各所述长条形割土刀延长度方向的下端均设置成尖端；长条形割土刀的尖端能在液压伸缩杆的推进下斜插入土壤地面以下；各所述长条形割土刀的刀口一侧延长度方向阵列设置有割土锯齿；各所述液压缸支撑的下端均固定连接有刀背支撑，各所述刀背支撑上设置有滑槽，各所述长条形割土刀的刀背与所述刀背支撑上的滑槽滑动配合。

进一步的，各所述液压缸支撑与水平面所成的夹角均为a，所述a的取值范围是40°到70°。

进一步的，三所述液压缸支撑的上方共同固定连接在水平的支撑环体上；所述支撑环体的前侧设置有开口；各所述电机的机壳均通过支撑件与所述液压缸支撑的上侧面固定支撑连接。

进一步的，林木根系土球保护的移植挖树机构的挖土转移方法，包括如下步骤：

步骤一，控制三个电机，使三个齿轮同步旋转，三个齿轮同步旋转在第一环槽内的第一齿体的啮合作用下会带动齿轮自身沿外圆缺环体的轴线旋转，从而齿轮自身沿外圆缺环体的轴线旋转同步带动所述外圆缺环体自身旋转，直至第二缺口能随所述外圆缺环体旋转至与所述第一缺口重合；

步骤二，第二缺口与第一缺口重合时，机械臂通过支架带动内圆缺环体在地面上方平动位移，使待挖起的树干沿水平方向依次穿过所述第二缺口和第一缺口进入内圆缺环体的轴心位置；

步骤三，控制升降液压机构，使升降杆带动压土盘向下运动至接触到土壤地面，然后升降液压机构使升降杆继续向下施加顶压力，使压土盘向下紧密顶压待挖起的树干四周的土面，从而使待挖起的树干四周的土壤处于被紧密压实状态，并且在后续割土过程中始终维持这种状态，从而避免割土时树干四周的土壤因长条形割土刀的挤压发生土层上表面局部隆起现象，避免造成最终根系保护土球变形的问题；

步骤四，同时启动三个割土刀推进液压缸，使三个长条形割土刀的尖端在液压伸缩杆的推进下斜插入土壤地面以下；

步骤五，待三个长条形割土刀完全插入土壤地面以下后，控制各液压伸缩杆做小幅度的伸缩运动，从而使长条形割土刀刀口上的割土锯齿对土壤地面以下的土壤进行切割；与此同时，控制三个电机，使三个齿轮同步旋转，三个齿轮同步旋转在第一环槽内的第一齿体的啮合作用下会带动齿轮自身沿外圆缺环体的轴线旋转，从而齿轮自身沿外圆缺环体的轴线旋转同步带动外圆缺环体自身顺时针旋转，从而带动三个长条形割土刀在土壤地面以下沿待挖起的树干的轴线旋转至少120°，从而使待挖起的树干的底部的土壤被三个长条形割土刀切割出圆锥形的根系保护土球；

步骤六，圆锥形的根系保护土球被切割成型后，根系保护土球被包裹在三个长条形割土刀和压土盘所构成的组合结构的围合范围内，其三个长条形割土刀配合压土盘的向下顶压的约束作用使根系保护土球的姿态被完全约束，从而避免了如果树干重心在地面的投影不在根系保护土球所在范围内而发生因重心不稳而发生倾倒的现象；

步骤七，控制机械臂向上位移，三个长条形割土刀和压土盘都会同步向上位移，从而使根系保护土球和树本体同步向上位移，而且即使待挖起的树干的重心有一定的偏移，根系保护土球在三个长条形割土刀配合压土盘的约束下也不会发生倾倒现象；至此完成了挖树过程。

有益效果：本发明的圆锥形的根系保护土球被切割成型后，根系保护土球被包裹在三个长条形割土刀和压土盘所构成的组合结构的围合范围内，其三个长条形割土刀配合压土盘的向下顶压的约束作用使根系保护土球的姿态被完全约束，从而避免了如果树干重心在地面的投影不在根系保护土球所在范围内而发生因重心不稳而发生倾倒的现象；

压土盘向下紧密顶压待挖起的树干四周的土面，从而使待挖起的树干四周的土壤处于被紧密压实状态，并且在后续割土过程中始终维持这种状态，从而避免割土时树干(8)四周的土壤因长条形割土刀的挤压发生土层上表面局部隆起现象，避免造成最终根系保护土球变形的问题；

附图说明

附图1为树干底部已经切割成根系保护土球后的结构示意图；

附图2为该装置的整体立体结构示意图；

附图3为附图2的正视图；

附图4为土面内被本设备切割成根系保护土球的示意图；

附图5为附图4的标记30处的局部放大示意图；

附图6为机械臂向上位移后使根系保护土球和树本体同步向上位移脱离地面后的示意图；

附图7为该设备的俯视图结构；

附图8为该设备的仰视图结构；

附图9为安装有土壤切割机构的外圆缺环体处的局部放大示意图；

附图10为附图9的剖开结构示意图；

附图11为根系保护土球被包裹在三个长条形割土刀和压土盘所构成的组合结构的围合范围内的示意图；

附图12为内圆缺环体与外圆缺环体之间配合状态下剖开后的齿轮传动结构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1至12所示的林木根系土球保护的移植挖树机构，包括挖树车，所述挖树车上安装有机械臂11，所述机械臂11的执行末端设置有挖树转移机构；

所述挖树转移机构包括圆心角大于240°的内圆缺环体17，所述内圆缺环体17水平设置，所述内圆缺环体17的前侧的缺口为第一缺口29；

还包括若干上端固定连接在所述机械臂11末端的支架18，各所述支架18的下端均固定连接所述内圆缺环体17的内圈；所述机械臂11通过所述支架18带动所述内圆缺环体17平动位移；

所述内圆缺环体17的外侧同轴心转动设置有圆心角与所述内圆缺环体17的圆心角相同的外圆缺环体13，所述外圆缺环体13的缺口为第二缺口21；所述第二缺口21能随所述外圆缺环体13旋转至与所述第一缺口29重合；

第二缺口21与第一缺口29重合时，待挖起的树干8能水平依次穿过所述第二缺口21和第一缺口29进入内圆缺环体17的轴心位置；

所述外圆缺环体13上安装有土壤切割机构，所述土壤切割机构在外圆缺环体13的旋转带动下能切割出圆锥形的根系保护土球3。

所述支架18上还通过支撑梁24固定安装有升降液压机构25，所述液压升降机构25竖向设置，所述液压升降机构25的升降杆9竖向朝下延伸至穿过所述内圆缺环体17的内圈；所述外圆缺环体13的下方同轴心设置有水平的压土盘7，所述升降杆9的下端与所述压土盘7上表面固定连接；所述液压升降机构25通过升降杆9带动所述压土盘7上下位移。

所述压土盘7上镂空设置有从轴心处延伸到边缘的槽口4，所述槽口4与所述第一缺口29的朝向一致，所述槽口4的槽宽大于待挖起的树干8的外径。

所述外圆缺环体13的内壁与所述内圆缺环体17的外壁滑动配合；所述外圆缺环体13的内圈上下端设置有两限位内缘100，所述内圆缺环体17滑动限位于两所述限位内缘100之间；

所述内圆缺环体17的外圈中部同轴心设置有第一环槽07，所述第一环槽07内沿环形方向阵列设置有若干第一齿体27；所述外圆缺环体13的内圈中部同轴心设置有第二环槽26，所述第二环槽26内沿外圆缺环体13的轴线呈圆周阵列分布有三个齿轮27，三所述齿轮27均与所述第一环槽07内的若干第一齿体27齿轮啮合连接；上所述齿轮27的齿轮轴28均通过轴承与所述外圆缺环体13上的轴承孔转动连接；所述外圆缺环体13的上侧还呈圆周阵列固定安装有三个电机14，三所述电机14的输出轴32分别驱动连接三所述齿轮27；

所述齿轮27的旋转在第一环槽07内的第一齿体27的啮合作用下会带动齿轮27自身沿外圆缺环体13的轴线旋转，齿轮27自身沿外圆缺环体13的轴线旋转会同步带动所述外圆缺环体13自身旋转。

所述外圆缺环体13上的土壤切割机构包括沿外圆缺环体13轴线呈圆周阵列分布的三个朝外侧倾斜的液压缸支撑16，各所述液压缸支撑16的下端均固定连接所述外圆缺环体13的上侧；

三所述液压缸支撑16的下侧均沿长度方向固定安装有割土刀推进液压缸20，三所述割土刀推进液压缸20下端的液压伸缩杆6末端均固定连接有沿长度方向斜向下延伸的长条形割土刀1，各所述长条形割土刀1延长度方向的下端均设置成尖端2；长条形割土刀1的尖端2能在液压伸缩杆6的推进下斜插入土壤地面31以下；各所述长条形割土刀1的刀口一侧延长度方向阵列设置有割土锯齿5；各所述液压缸支撑16的下端均固定连接有刀背支撑23，各所述刀背支撑23上设置有滑槽，各所述长条形割土刀1的刀背与所述刀背支撑23上的滑槽滑动配合。

各所述液压缸支撑16与水平面所成的夹角均为a，所述a的取值范围是40°到70°。

三所述液压缸支撑16的上方共同固定连接在水平的支撑环体19上；所述支撑环体19的前侧设置有开口33；各所述电机14的机壳均通过支撑件15与所述液压缸支撑16的上侧面固定支撑连接。

挖土转移方法包括如下步骤：

步骤一，控制三个电机14，使三个齿轮27同步旋转，三个齿轮27同步旋转在第一环槽07内的第一齿体27的啮合作用下会带动齿轮27自身沿外圆缺环体13的轴线旋转，从而齿轮27自身沿外圆缺环体13的轴线旋转同步带动所述外圆缺环体13自身旋转，直至第二缺口21能随所述外圆缺环体13旋转至与所述第一缺口29重合；

步骤二，第二缺口21与第一缺口29重合时，机械臂10通过支架18带动内圆缺环体17在地面30上方平动位移，使待挖起的树干8沿水平方向依次穿过所述第二缺口21和第一缺口29进入内圆缺环体17的轴心位置；

步骤三，控制升降液压机构25，使升降杆9带动压土盘7向下运动至接触到土壤地面31，然后升降液压机构25使升降杆9继续向下施加顶压力，使压土盘7向下紧密顶压待挖起的树干8四周的土面，从而使待挖起的树干8四周的土壤处于被紧密压实状态，并且在后续割土过程中始终维持这种状态，从而避免割土时树干8四周的土壤因长条形割土刀1的挤压发生土层上表面局部隆起现象，避免造成最终根系保护土球3变形的问题；

步骤四，同时启动三个割土刀推进液压缸20，使三个长条形割土刀1的尖端2在液压伸缩杆6的推进下斜插入土壤地面31以下；

步骤五，待三个长条形割土刀1完全插入土壤地面31以下后，控制各液压

伸缩杆6做小幅度的伸缩运动，从而使长条形割土刀1刀口上的割土锯齿5对土壤地面31以下的土壤进行切割；与此同时，控制三个电机14，使三个齿轮27同步旋转，三个齿轮27同步旋转在第一环槽07内的第一齿体27的啮合作用下会带动齿轮27自身沿外圆缺环体13的轴线旋转，从而齿轮27自身沿外圆缺环体13的轴线旋转同步带动外圆缺环体13自身顺时针旋转，从而带动三个长条形割土刀1在土壤地面31以下沿待挖起的树干8的轴线旋转至少120°，从而使待挖起的树干8的底部的土壤被三个长条形割土刀1切割出圆锥形的根系保护土球3；

步骤六，圆锥形的根系保护土球3被切割成型后，根系保护土球3被包裹在三个长条形割土刀1和压土盘7所构成的组合结构的围合范围内，其三个长条形割土刀1配合压土盘7的向下顶压的约束作用使根系保护土球3的姿态被完全约束，从而避免了如果树干重心在地面的投影不在根系保护土球3所在范围内而发生因重心不稳而发生倾倒的现象；

步骤七，控制机械臂11向上位移，三个长条形割土刀1和压土盘7都会同步向上位移，从而使根系保护土球3和树本体同步向上位移，而且即使待挖起的树干8的重心有一定的偏移，根系保护土球3在三个长条形割土刀1配合压土盘7的约束下也不会发生倾倒现象；至此完成了挖树过程。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。