一种用于林业采伐的剪枝器械的制作方法

本实用新型涉及林业机械部件领域，特别适用于大面积人工造林中树干挺直的杉树等进行伐木的一种用于林业采伐的剪枝器械。

背景技术：

随着社会经济的不断发展，对木材的需求量可谓有增无减，人工造林应运而生。人工造林的特点是规划整齐，林木直径差距小、数量大，特别适合机械化作业。林木采伐过程中需要进行剪枝和分段处理，以便加工和运输，而在进行大量伐木工作时又需要对树木的长度和直径进行统计分析，传统的人工采伐一般采用普通的钢锯或者电锯，效率低下且危险系数高，加之人工成本也在不断提高，我国对于伐木机的工作装置研发较少并且起步较晚，技术相对不成熟，发展速度缓慢。仅靠我国现有的采伐机械和传统的人工采伐技术已经不能满足现代化林业生产的需求，因此，研发并使用一种多功能的伐木机必将成为未来发展的必然趋势。机械化作业的各个环节都需要有具有专门功能的特制机构部件。

技术实现要素：

为了实现上述功能，提高伐木效率，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于林业采伐的剪枝器械，包括作业机车和剪枝器械，作业机车从前到后依次设有驾驶室、枝叶收集箱和树干收集箱，所述作业机车上还设有伐木装置、抱紧机构、锯段器具和驱动导轮组，所述剪枝器械设置在枝叶收集箱后板顶部，作为改进：所述剪枝器械包括剪枝支座、左剪枝刀片、剪枝左液压缸、右剪枝刀片和剪枝右液压缸，剪枝支座上左右对称分别设置有刀片孔座和液压机孔座；剪枝左液压缸下支座端头和剪枝右液压缸下支座端头分别可旋转连接在枝叶收集箱两侧的两个液压机孔座上，所述右剪枝刀片与左剪枝刀片结构对称，左剪枝刀片和右剪枝刀片分别可旋转连接在两个所述刀片孔座上，剪枝左液压缸的活塞杆上端头与左剪枝刀片外铰支点可摆转铰接，剪枝右液压缸的活塞杆上端头与右剪枝刀片外铰支点可摆转铰接；剪枝左液压缸和剪枝右液压缸分别控制所述左剪枝刀片与所述右剪枝刀片之间相对合拢摆转或相对分开摆转。

本实用新型具有以下有益效果：

采用剪枝左液压缸和剪枝右液压缸分别控制所述左剪枝刀片与所述右剪枝刀片之间相对合拢摆转或相对分开摆转，便于远程控制操作；在枝叶收集箱上设置自动剪枝器械，将不需要的枝叶清理干净，给树干后期的处理带来极大的方便。

附图说明

图1为本实用新型剪枝器械400用于林业采伐的侧面外观图。

图2为本实用新型剪枝器械400用于林业采伐的外观立体图。

图3为本实用新型剪枝器械400的主视图。

图4为本实用新型剪枝器械400的立体外观图。

图5为图4中的剪枝支座404的单独立体图。

图6为抱紧机构300抱住树干900开始锯木状态的立体图。

图7为图6中的树干900锯断后被旋转过程的立体图。

图8为图7中的树干900旋转至水平摆放时的立体图。

图9为作业机车100的车架及其焊接结构的主视图。

图10为作业机车100的车架及其焊接结构的立体外观图。

图11为伐木装置200去除支撑叉架280后的立体外观图。

图12为支撑叉架280的立体外观图。

图13为支撑叉架280的俯视图。

图14为图13中A-A面的剖视图。

图15为抱紧机构300的安装状态立体图。

图16为抱紧机构300中的联动转杆350水平时主视图。

图17为抱紧机构300中的联动转杆350水平时俯视图。

图18为抱紧机构300夹紧树干900转动过程的主视图。

图19为抱紧机构300夹紧树干900转动过程的立体外观图。

图20为翻转滑块370的主视图。

图21为翻转滑块370的立体外观图。

图22为联动转杆350的主视图。

图23为联动转杆350的立体外观图。

图24为右抱臂杆310的主视图。

图25为右抱臂杆310的立体外观图。

图26为锯段器具500的主视图。

图27为锯段器具500的立体外观图。

图28为锯段器具500去除左滑槽立柱510和右滑槽立柱590的立体外观图。

图29为锯段滑块电机520及其发射器架521和光电传感发射器522连接结构的立体图。

图30为锯段同步滑块550及其接收器架551和光电传感接收器552连接结构的立体图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述：

图6-8以及18-19中对被采伐林木仅仅表示其树干900部分，省略了树枝和树叶。

一、结构特征：

图1到图5所示，一种用于林业采伐的剪枝器械，包括作业机车100和剪枝器械400，作业机车100从前到后依次设有驾驶室110、枝叶收集箱120和树干收集箱130，所述作业机车100上还设有伐木装置200、抱紧机构300、锯段器具500和驱动导轮组，所述剪枝器械400设置在枝叶收集箱120后板顶部，作为改进：所述剪枝器械400包括剪枝支座404、左剪枝刀片410、剪枝左液压缸420、右剪枝刀片430和剪枝右液压缸440，剪枝支座404上左右对称分别设置有刀片孔座125和液压机孔座126；剪枝左液压缸420下支座端头和剪枝右液压缸440下支座端头分别可旋转连接在枝叶收集箱120两侧的两个液压机孔座126上，所述左剪枝刀片410和所述右剪枝刀片430均为半圆弧形，所述右剪枝刀片430与左剪枝刀片410结构对称，左剪枝刀片410和右剪枝刀片430分别可旋转连接在两个所述刀片孔座125上，剪枝左液压缸420的活塞杆上端头与左剪枝刀片410外铰支点可摆转铰接，剪枝右液压缸440的活塞杆上端头与右剪枝刀片430外铰支点可摆转铰接；剪枝左液压缸420和剪枝右液压缸440分别控制所述左剪枝刀片410与所述右剪枝刀片430之间相对合拢摆转或相对分开摆转。

实施例中所涉及的液压缸操控系统为公知的液压缸控制操作系统，不再赘述。

图6到图10所示，所述驾驶室110盖板上设有转杆孔座111，所述枝叶收集箱120台阶盖板上设有翻转滑槽121和四液压固定螺孔129，转杆孔座111与翻转滑槽121和四液压固定螺孔129一起共同固定着所述抱紧机构300；所述翻转滑槽121的横截面为“凸”字形，所述枝叶收集箱120前板顶部上设有第二导轮孔座122，所述枝叶收集箱120后板顶部上设有第三导轮孔座124，第二导轮孔座122两侧对称地设置有两个斜坡挡杆123，第三导轮孔座124后方设置对称地设有两个刀片孔座125和两个液压机孔座126，两个刀片孔座125和两个液压机孔座126共同固定着所述剪枝器械400；所述树干收集箱130前板顶部设左滑槽立柱510和右滑槽立柱590，左滑槽立柱510和右滑槽立柱590上安装有锯段器具500；所述树干收集箱130后板顶部设有传感器安装板131，距离传感器604固定在传感器安装板131上。

所述驱动导轮组包括第一驱动导轮601、第二驱动导轮602和第三驱动导轮603，所述第一驱动导轮601通过轴销可旋转连接在联动转杆350上的第一导轮孔座353内，所述第二驱动导轮602通过轴销可旋转连接在所述第二导轮孔座122内，所述第三驱动导轮603通过轴销可旋转连接在所述第三导轮孔座124内，第一驱动导轮601、第二驱动导轮602和第三驱动导轮603均由其自身配置电机驱动。

如图11-14所示，所述伐木装置200包括支撑叉架280、伐木左液压缸210、伐木左链轮220、伐木滑块电机230、伐木链锯240、伐木右链轮250、伐木同步滑块260和伐木右液压缸270，所述支撑叉架280由左支撑杆282、右支撑杆286、连接杆283和两个固定杆281组成，所述连接杆283在左支撑杆282和右支撑杆286之间，支撑叉架280上的两个固定杆281焊接固定在驾驶室110底部，左支撑杆282和右支撑杆286上均设有水平伐木通槽284、水平伐木滑槽285和液压缸安置孔287，所述液压缸安置孔287为通孔且设置在左支撑杆282和右支撑杆286的尾部，所述伐木左液压缸210固定在左支撑杆282上的液压缸安置孔287内，伐木左液压缸210上的伐木左活塞杆211与伐木滑块电机230固定连接，所述伐木滑块电机230与左支撑杆282上的水平伐木滑槽285滑动连接，所述伐木左链轮220通过键连接固定在伐木滑块电机230的转轴上，所述伐木右液压缸270固定在右支撑杆286上的液压缸安置孔287内，伐木右液压缸270上的伐木右活塞杆271与伐木同步滑块260固定连接，所述伐木同步滑块260与右支撑杆286上的水平伐木滑槽285滑动连接，所述伐木右链轮250与伐木同步滑块260可旋转连接，所述伐木链锯240绕在伐木左链轮220和伐木右链轮250上，伐木链锯240穿过水平伐木通槽284；所述伐木装置200固定设置在驾驶室110底部的底盘上。

如图15-25所示，所述抱紧机构300包括右抱臂杆310、左抱臂杆330、抱紧液压缸340、联动转杆350、驱动连杆360、翻转滑块370和翻转液压缸380，所述翻转液压缸380固定在枝叶收集箱120顶部的四液压固定螺孔129上，翻转液压缸380的活塞杆通过轴销可旋转连接在翻转滑块370的竖直孔座371上，所述翻转滑块370与枝叶收集箱120上的翻转滑槽121滑动配合，所述驱动连杆360一端通过轴销可旋转连接在翻转滑块370的水平孔座372上，另一端通过轴销可旋转连接在联动转杆350的连杆孔座351上，所述联动转杆350上还设有两个抱紧滑槽352，联动转杆350下方设有第一导轮孔座353，两个抱紧滑槽352均以联动转杆350的中心对称，所述右抱臂杆310上设有V形板311，两个凸形滑块313和一个轴销孔座312，所述左抱臂杆330结构与右抱臂杆310完全对称，所述抱紧液压缸340采用双杆式活塞缸，抱紧液压缸340两端的活塞杆通过轴销分别与右抱臂杆310和左抱臂杆330上的轴销孔座312可旋转连接，右抱臂杆310上的两个凸形滑块313和左抱臂杆330上的两个凸形滑块313与联动转杆350上的两个抱紧滑槽352滑动配合。所述抱紧机构300固定在驾驶室110盖板上，所述抱紧机构300上固定安装有第一驱动导轮601，所述抱紧机构300可以相对作业机车100上下摆转，抱紧机构300上设有右抱臂杆310和左抱臂杆330，右抱臂杆310和左抱臂杆330的末端均为V形板311，所述右抱臂杆310和左抱臂杆330可沿抱紧机构300上的抱紧滑槽352向内靠拢或向外松开。

如图26-28所示，所述锯段器具500包括所述左滑槽立柱510、所述右滑槽立柱590、锯段左液压缸570、锯段右液压缸580、锯段左链轮530、锯段滑块电机520、锯段链锯540、锯段右链轮560、锯段同步滑块550、发射器架521、接收器架551、光电传感发射器522和光电传感接收器552；所述左滑槽立柱510和所述右滑槽立柱590分别焊接固定在树干收集箱130前板顶部两侧，所述左滑槽立柱510纵向上设有竖直锯段滑槽511，横向上设有竖直锯段通槽512，所述右滑槽立柱590与左滑槽立柱510结构对称，所述锯段左液压缸570固定在左滑槽立柱510底部，锯段左液压缸570的活塞杆与锯段滑块电机520固定连接，锯段滑块电机520与左滑槽立柱510上的竖直锯段滑槽511滑动配合，所述锯段左链轮530通过键连接固定在锯段滑块电机520的转轴上，所述锯段右液压缸580固定在右滑槽立柱590的底部，锯段右液压缸580的活塞杆与锯段同步滑块550固定连接，锯段同步滑块550上固定有锯段右链轮560，所述锯段链锯540穿过左滑槽立柱510和右滑槽立柱590上的水平伐木通槽绕在锯段左链轮530和锯段右链轮560上，所述发射器架521固定在伐木滑块电机230的侧面，发射器架521上固定有光电传感发射器522，所述接收器架551固定在锯段同步滑块550的侧面，接收器架551上固定有光电传感接收器552。所述锯段器具500设置在树干收集箱130前板顶部，所述光电传感发射器522和光电传感接收器552与锯段链锯540同步上下移动。

二、使用方法：

（一）夹紧定位

初始时，抱紧机构300处于如图16-17所示水平位置，驾驶员驾驶作业机车100至树木前方合适位置，控制抱紧液压缸340两端活塞杆同时向内收缩，带动右抱臂杆310和左抱臂杆330沿着联动转杆350上的抱紧滑槽352向中间靠拢，如图6所示，在两端活塞杆的拉力作用下，右抱臂杆310和左抱臂杆330上的V形板311将树干900夹紧在中间。

（二）伐木作业

右抱臂杆310和左抱臂杆330将树木夹紧之后，支撑叉架280内的伐木左液压缸210和伐木右液压缸270分别驱动伐木左活塞杆211和伐木右活塞杆271同步向前移动，带动伐木滑块电机230和伐木同步滑块260沿着支撑叉架280上的水平伐木滑槽285同步向前移动，同时伐木滑块电机230开始驱动伐木左链轮220转动，带动伐木链锯240运行，伐木链锯240被推动向前，将树干900从底部锯断。

（三）旋转树干

如图7所示，树干900被锯断之后，翻转液压缸380上的活塞杆拉动翻转滑块370沿着枝叶收集箱120上的翻转滑槽121向后滑动，再通过驱动连杆360拉动联动转杆350绕转杆孔座111顺时针转动，右抱臂杆310和左抱臂杆330将树干900夹紧，并随联动转杆350共同向后转动90度角度，使树干900水平摆放，图8为树干900水平摆放的状态，随后抱紧液压缸340推动右抱臂杆310和左抱臂杆330向外滑动，使树干900被松开，同时落在第一驱动导轮601和第二驱动导轮602上，树干900被限制在枝叶收集箱120两侧的斜坡挡杆123之间，防止树干900晃动过大。

（四）树干长度测量

树干900水平落在第一驱动导轮601和第二驱动导轮602上，距离传感器604启动，所用距离传感器604优选地采用超声波测距模块，其原理为：超声波发射器向树干900方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播时碰到树干900顶端就立刻返回，超声波接收器收到反射波就立即停止计时，超声波在空气中的传播速度为v，而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差t，就可以计算出发射点到树干900顶端的距离S1，即S1=vt/2，而由于伐木链锯240相对地面的高度不变，不同的树木被锯断的高度均相同，所以当树干900旋转90度后树干900被锯断的位置与发射点的距离L为定值，由此可以得到树干900被锯断后的长度S2=L-S1。

（五）修剪枝叶

第一驱动导轮601、第二驱动导轮602和第三驱动导轮603同时顺时针转动，在摩擦力作用下带动树干900向后移动，当树干900经过剪枝器械400时，剪枝左液压缸420和剪枝右液压缸440同时推动左剪枝刀片410和右剪枝刀片430向中间靠拢，树干900继续向后移动，当枝叶经过左剪枝刀片410和右剪枝刀片430时会被刀片切断，并掉进枝叶收集箱120中。

（六）树干锯段

初始时，锯段链锯540位于左滑槽立柱510和右滑槽立柱590的底部，树干900继续向后移动，并通过左滑槽立柱510和右滑槽立柱590之间，此时驱动导轮组停止转动，锯段左液压缸570和锯段右液压缸580分别推动锯段滑块电机520和锯段同步滑块550沿着竖直锯段滑槽511同步向上滑动，同时锯段滑块电机520开始驱动锯段左链轮530转动，带动锯段链锯540运行，锯段链锯540被推动向上，将树干900从下往上锯断，被锯断的部分掉入树干收集箱130中，随后驱动导轮组继续带动树干900向后移动一段距离后停止转动，锯段左液压缸570和锯段右液压缸580分别拉动锯段滑块电机520和锯段同步滑块550沿着竖直锯段滑槽511同步向下滑动，锯段链锯540随锯段滑块电机520和锯段同步滑块550向下运动，将树干900从上往下锯断，重复这个运动过程使链锯上下往复运动即可将树干900切割成段，并全部收集入树干收集箱130中。

（七）直径测量

对射式光电传感器的原理为：发射端发射红光或红外，接收端接收，有物体经过，光线切断，便输出信号。在锯段器具500中，光电传感发射器522通过发射器架521固定在锯段滑块电机520上，光电传感接收器552通过接收器架551固定在锯段同步滑块550上，锯段链锯540上下移动的过程中光电传感发射器522和光电传感接收器552会随之同步上下移动，当光电传感发射器522发射的信号被树干900遮挡时，信号输出，通过计时器记录信号发生变化的时间T，活塞杆匀速推动锯段滑块电机520和锯段同步滑块550上下滑动，移动速度记为V，则可测得树干900被锯断部位的直径D=VT。

三、本实用新型上述实质性特点，直接带来如下进步效果：

采用剪枝左液压缸420和剪枝右液压缸440分别控制所述左剪枝刀片410与所述右剪枝刀片430之间相对合拢摆转或相对分开摆转，便于远程控制操作；在枝叶收集箱120上设置自动剪枝器械400，将不需要的枝叶清理干净，给树干900后期的处理带来极大的方便。