一种组合式挖树机的制作方法

本专利属于林业机械技术领域，具体涉及一种组合式挖树方法及挖树机。

背景技术：

树木移植离不开挖树机器，现有的挖树方法有两类，一类是大型的挖树机器，如液压铲式挖树机、液压驱动链式挖树机、半圆刀静力切削式挖树机等等，这些机器必须安装在大型的车辆上，存在体积庞大、重量大、价格高、使用不方便、挖树成本高、且容易受到作业场地的限制等共同的缺点，有的还存在挖掘不彻底，需要人力辅助的问题，有的会出现飞起的小石头伤人的现象，还有的在挖树过程中出现树干倾斜，损坏挖树装置的情况；另一类方法是使用简单的挖树工具，靠人的体力挖掘，例如：锯链、振动铲等，不仅劳动强度大，而且效率低。随着人们生活水平的不断提高，现在的劳动用工成本越来越高，发明一种结构小巧、使用方便、高效安全的挖树机器，显得尤为重要。

技术实现要素：

本技术提供了一种组合式挖树机，它能够保证树木在挖掘过程中不会倾倒，提高了安全性，结构简单，节省体力。

本专利所述的组合式挖树机，包括：

挖掘器支架1；

滚刀驱动器3：具有壳体301，壳体301上固定转动动力装置和摆动轴302；

滚刀组件4：包括螺旋滚刀5、滚刀轴6；其中，

滚刀轴6：成折线状，至少由两段不同轴的滚刀轴段61、62相连而成；滚刀轴6的一端固定在壳体301上；

螺旋滚刀5：成折线状，至少包括两段不同轴的螺旋滚刀段51、52；

每段螺旋滚刀段51、52均包括圆管501、固定在圆管外周上的螺旋叶片502；

每段螺旋滚刀段51、52的圆管均转动设置在一滚刀轴段61、62上；相邻的螺旋滚刀段51、52之间通过中空的万向节504相连；

转动动力装置：设置在壳体301上，其输出轴与一螺旋滚刀段相连，以驱动每段螺旋滚刀段51、52绕相应的滚刀轴段61、62的轴线转动；

摆动动力装置：设置在挖掘器支架1上，其输出轴与摆动轴302相连，以驱动滚刀驱动器3及滚刀组件4绕摆动轴302轴线摆动；

树根底部切断装置：包括锯条29、带动锯条29往复移动的锯条往复动力装置；其中锯条往复动力装置设置在摆动轴302或者壳体301上；

锯条往复动力装置位于滚刀轴6的一侧，且和滚刀轴6均位于以摆动轴302为轴线的同一个圆周上；

当摆动轴302与预挖掘的树的树干垂直，摆动轴302、树干、滚刀轴6共面，挖掘器支架1以树干为轴线转动360°时，锯条往复动力装置及滚刀轴6的轨迹基本相同，均为球台形；锯条29和锯条往复动力装置的轨迹是半球形。

本技术的有益效果：本专利在使用时，摆动轴302基本沿着树干的径向方向延伸；折线状滚刀轴6所在平面基本与地面平齐：然后通过转动动力装置带动每段螺旋滚刀段51、52绕相应的滚刀轴段61、62的轴线转动，同时通过摆动动力装置带动滚刀驱动器3及滚刀组件4绕摆动轴302轴线摆动90°。摆动时要注意方向，摆动时滚刀组件要在先切入地面，并把泥土排出后形成一个通道，锯条往复动力装置后进入该通道。在滚刀组件切入地面的过程中，转动动力装置和锯条往复动力装置均工作。转动动力装置工作时带动每段螺旋滚刀段51、52绕相应的滚刀轴段61、62的轴线转动，螺旋叶片502将泥土输送到地面，同时螺旋叶片502也能够起到对树根的切断作用。锯条往复动力装置工作时，带动锯条往复运动，逐渐切入地面，但其没有排出泥土的功能。

当滚刀组件绕摆动轴转动90°摆动轴302、树干、滚刀轴6共面后，该组合式挖树机以树干为轴线转动360°，转动的螺旋滚刀5即可切断树干周边的树根并把树干周边的泥土输送到地面，并在树干周边形成一个球台形通道；锯条往复动力装置在所述通道内移动，并带动锯条往复移动，切断树干底部的树根；完成树根土球的挖掘。

由于先采用滚刀组件挖掘土球的上半部分，并将挖出的树木碎片和泥土排出来，采用树根底部切断装置主要切断树干底部树根，挖掘土球剩下的部分，由于锯条很薄，不需要排土，挖掘完后不影响树干底部的泥土对土球的支撑作用，所以树干不会倾倒，安全性好。

作为对所述的组合式挖树机的进一步改进，在螺旋叶片外缘上设置有多个用于切断树根的切削刀片12。螺旋叶片502对树根的切断作用有限，采用切削刀片12能够提高树根切断效率。

作为对所述的组合式挖树机的进一步改进，摆动轴302转动支撑在挖掘器支架1上。挖掘器支架能够通过摆动轴302对壳体301等起到较好的支撑作用。

作为对所述的组合式挖树机的进一步改进，摆动动力装置为摆动电机及减速器2，减速器2的输入轴与摆动电机输出轴相连。当然摆动动力装置也可不采用摆动电机，而采用手动装置，如减速器的输入轴上装有手摇把，转动手摇把，通过减速器带动滚刀挖掘器和树根底部切断装置一起绕挖掘器支架摆动。

作为对所述的组合式挖树机的进一步改进，转动动力装置包括固定在壳体上的滚刀驱动电机7、与滚刀驱动电机7输出轴相连的主动齿轮10、固定在一螺旋滚刀段端部且与主动齿轮10啮合的从动齿轮11。采用滚刀驱动电机、齿轮传动机构带动螺旋滚刀5转动，在保证功率的情况下，简化了整体机构，这样本组合式挖树机也可称之为电动组合式挖树机。

作为对所述的组合式挖树机的进一步改进，锯条往复动力装置包括往复电机支架26、往复电机27、振动角度转换器28；锯条的长度延伸方向与往复电机27输出轴方向成一角度；往复电机27设置在往复电机支架26上；振动角度转换器28包括转换器座36、振动输入臂31；转换器座上开有对锯条导向的导向槽34，锯条滑动设置在导向槽34内；振动输入臂31的一端连接往复电机27输出轴，另一端与锯条上的导向孔35滑动配合。

由于锯条要伸入到树干的底部切断树根（锯条绕树干转动360°的轨迹基本成球冠形），而滚刀组件是切断树干周边的树根（滚刀组件和锯条往复动力装置绕树干转动360°的轨迹基本成球台形），所以锯条的长度延伸方向与锯条往复动力装置的轴向方向可能并不在一条直线上。为此，需要振动角度转换器28将锯条与锯条往复动力装置相连，其工作过程如下：往复电机27带动振动输入臂31沿着往复电机27轴向往复运动，振动输入臂31的另一端即在锯条上的导向孔内往复滑动，振动输入臂31就通过锯条上的导向孔壁推动锯条沿着导向槽34往复运动。

作为对所述的组合式挖树机的进一步改进，振动输入臂31包括成弯折形的两段，其一段与往复电机27输出轴平行，另一段基本与锯条垂直。

这样，基本与锯条垂直的振动输入臂31的另一段能够更加可靠、高效地推动锯条往复运动。

作为对所述的组合式挖树机的进一步改进，它包括一个树干夹持调节器，摆动轴302相对于树干夹持调节器可以绕轴线转动，同时树干夹持调节器相对于摆动轴可以轴向移动。树干夹持调节器包括相连在一起的用于夹持树干的树干夹30和长度调节器9，摆动轴302的一端插入长度调节器9中，摆动轴302相对于长度调节器9可以绕轴线转动，同时相对于长度调节器可以轴向移动。长度调节器9属于现有技术，例如长度调节器9是一个滑套，在滑套上沿滑套轴向布置多个设置限位螺钉，各限位螺钉均沿着滑套的径向延伸。伸入滑套内的摆动轴的周向开有环槽，限位螺钉的端部可以伸入到环槽内。这样，当限位螺钉不伸入环槽内时，摆动轴可以轴向移动并转动，当限位螺钉伸入环槽内时，摆动轴只能转动。使用时，树干夹30抵触在要挖掘的树木树干上，这样方便调节本组合式挖树机与树的距离，便于调节土球的大小。

作为对所述的组合式挖树机的进一步改进，它还包括移动车辆，所述移动车辆包括由底部具有车辆的车架和固定在车架上的车载固定架，挖掘器支架通过可以改变上下位置的可拆卸方式连接在车载固定架上。这样并可以调整挖掘器支架的高度，起到调整挖掘土球大小的目的。可以改变上下位置的可拆卸方式可以是螺栓连接方式等等，这属于现有技术。

本专利同时提供了一种能够保证树木在挖掘过程中不会倾倒，提高安全性的组合式挖树方法。

本组合式挖树方法，采用上述组合式挖树机，把挖掘器支架1固定在被挖树的树干一侧的地面，摆动轴302基本沿着树干的径向方向延伸；折线状滚刀轴6所在平面基本与地面平齐：

然后通过转动动力装置带动每段螺旋滚刀段51、52绕相应的滚刀轴段61、62的轴线转动，同时通过摆动动力装置带动滚刀驱动器3及滚刀组件4、树根底部切断装置绕摆动轴302轴线摆动90°，使得摆动轴302、树干、滚刀轴6共面；然后该组合式挖树机以树干为轴线转动360°时，转动的螺旋滚刀5即可切断树干周边的树根并把泥土输送到地面形成一个通道；锯条往复动力装置在所述通道内移动，并带动锯条往复移动，切断树干底部的树根；完成树根土球的挖掘。

由于先采用滚刀组件挖掘土球的上半部分，并将挖出的树木碎片和泥土排出来，采用树根底部切断装置主要切断树干底部树根，挖掘土球剩下的部分，由于锯条很薄，不需要排土，挖掘完后不影响树干底部的泥土对土球的支撑作用，所以树干不会倾倒，安全性好。

本专利提供了一种新的组合式挖树方法，将不同原理的挖掘方式组合起来，由电机驱动，结构简单，节省体力，尤其是保证树木在挖掘过程中不会倾倒，提高了安全性。具体思路是：先采用滚刀组件挖掘土球的上半部分，并将挖出的树木碎片和泥土排出来，然后采用往复锯条挖掘土球剩下的部分，由于锯条很薄，不需要排土，挖掘完后不影响对土球的支撑作用，所以树干不会倾倒。

为了实现上面的组合式挖树方法，本专利提出了挖树机器的具体技术方案，方案如下：包括挖掘机构与移动车辆。

挖掘机构由挖掘器支架、滚刀挖掘器、树根底部切断装置、摆动动力装置和树干夹持调节器等组成。滚刀挖掘器由滚刀组件和滚刀驱动器组成，滚刀组件由两段螺旋滚刀段与两段滚刀轴段组成，两段滚刀轴段的端部固定连接，两轴线成锐角布置，两段螺旋滚刀段的端部通过中空的十字节连接，每段螺旋滚刀段通过轴承套装在各自的滚刀轴段上。滚刀驱动器由转动动力装置和壳体组成，滚刀轴固定在壳体上，转动动力装置（如滚刀驱动电机）将动力传递给螺旋滚刀段。

树根底部切断装置由锯条往复动力装置（如往复电机、振动角度转换器及往复电机支架）和锯条组成。往复电机支架固定在壳体或者摆动轴上，振动角度转换器包括转换器座36、振动输入臂31。往复电机与转换器座固定在往复电机支架上，在转换器座上加工了两个孔，一个是扁形的长方孔为导向槽34，用于将锯条插在里面，另一个孔用于容纳振动输入臂。振动输入臂的一端是折弯的细轴，细轴可以插在锯条端部的导向孔35里，另一端做成类似锯条的端部结构，借助于这个端部结构，只要转动往复锯振动轴32上的锁紧旋钮33，就可以很方便地将振动输入臂插入并固定在往复锯振动轴32上（现有的往复锯都是采用这样的结构来固定锯条），往复锯振动轴32与往复电机输出轴是一体结构。当往复电机工作时，振动输入臂沿往复电机轴的轴线前后振动，带动锯条在长度方向振动。

壳体两侧设置有同轴的轴颈，其中一侧的轴颈为摆动轴与摆动动力装置的输出轴固定，另一侧的轴颈插在挖掘器支架的轴孔里。摆动动力装置安装在挖掘器支架上。摆动动力装置采用手动装置时，摆动动力装置中的减速器的输入轴上装有手摇把，转动手摇把，通过减速器带动滚刀挖掘器和树根底部切断装置一起绕摆动轴相对于挖掘器支架摆动。

树干夹持调节器由长度调节器和树干夹组成，用于连接树干与组合式挖树机，并可以调节两者的距离，同时能够允许组合式挖树机绕树干转动。

移动车辆由车架、支持车轮、转向轮、推车手把和车载固定架组成，支持车轮与转向轮的数量总和在三个以上，车载固定架安装在车架上，挖掘器支架通过螺栓与车载固定架连接，并可以调整挖掘器支架的高度，起到调整挖掘土球大小的目的。

与大型的挖树机相比，该组合式挖树机结构简单、体积小、重量轻，使用简单，只需一个人就可以完成所有的操作，还可以根据树干的直径来调节土球的大小，且不受场地大小的限制；与简单的挖树工具相比，该挖树机能够节省体力，效率高，经济性好，在挖掘过程中，树木不会倾斜，安全性好。

附图说明

图1是组合式挖树机的总体结构示意图。

图2是滚刀挖掘器的结构示意图。

图3是滚刀组件结构示意图。

图4是图3中的局部（A处）放大图。

图5是螺旋叶片、切削刀片等的立体图。

图6是连接在螺旋滚刀段一端的十字万向节的结构图。

图7是树根底部切断装置的振动输入臂收缩时的示意图。

图8是树根底部切断装置的振动输入臂伸长时的示意图。

图9是振动输入臂的结构图。

图中：1、挖掘器支架，2、减速器，3、滚刀驱动器，301、壳体，302、摆动轴，4、滚刀组件，5、螺旋滚刀，51、螺旋滚刀段，52、螺旋滚刀段，501、圆管，502、螺旋叶片，504、万向节，6、滚刀轴，61、滚刀轴段，62、滚刀轴段，7、滚刀驱动电机，9、长度调节器，10、主动齿轮，11、从动齿轮，12、切削刀片，13、轴承，21、车架，22、推车手把，23、支持车轮，24、转向车轮，25、车载固定架，26、往复电机支架，27、往复电机，28、振动角度转换器，29、锯条，30、树干夹，31、振动输入臂，32、往复锯振动轴，33、锁紧旋钮，34、导向槽，35、导向孔，36、转换器座。

具体实施方式

如附图1所示，是一种电动组合式挖树机的实施例，主要包括挖掘器支架1、减速器2、滚刀驱动器3、滚刀组件4和树干夹持调节器。

参见图2、3，滚刀组件4由螺旋滚刀5和滚刀轴6组成。螺旋滚刀5是在钢管501的外柱面上焊接了螺旋状薄钢板即螺旋叶片502而成，螺旋滚刀的外形就像是一个空心螺栓，螺旋角为45度，螺旋滚刀的钢管501与滚刀轴之间有滚针轴承13，以减小螺旋滚刀旋转时的阻力。

参见图4、5，螺旋状薄钢板的外缘上焊接有切削刀片12，为了提高切削效率，切削刀片采用了工具钢，并将刀刃磨得非常锋利。当螺旋滚刀旋转时，可以同时完成切削和排土两项功能。

参见图1、3，本实施例将一长一短两个钢质的滚刀轴段61、62在端部焊接在一起，长的约55厘米，短的约45厘米，两轴的夹角为30度左右，两个螺旋滚刀段51、52也做成一长一短，长的约65厘米，短的约45厘米，两个螺旋滚刀段之间通过属于现有技术的十字轴万向节504连接，十字轴万向节做成中空的结构，滚刀轴能够从中间穿过。将较长滚刀轴段61的一端加工螺纹，通过螺母把滚刀轴固定在滚刀驱动器的壳体301上。

参见图1、2，滚刀驱动器3由一对伞形齿轮、滚刀驱动电机7和壳体301组成，两个伞形齿轮成90度安装，从动齿轮11通过一个轴套固定在滚刀轴段51上，主动齿轮10固定在滚刀驱动电机7的转轴上，当滚刀驱动电机7转动时，通过这一对齿轮的传动，能够带动螺旋滚刀5旋转。滚刀驱动电机7固定在滚刀驱动器的壳体301上。

挖掘器支架的一侧固定有减速器2，另一侧的臂上有一个轴孔，该轴孔与减速器的输出轴同轴线。在滚刀驱动器的两侧焊接了两个摆动轴302，内侧的摆动轴穿过挖掘器支架上的轴孔，外侧的摆动轴与减速器2的输出轴固定连接，减速器的壳体固定在挖掘器支架上，滚刀驱动器与滚刀组件能够一起围绕这两个摆动轴的轴线摆动。

参见图1，树干夹持调节器包括相连在一起的用于夹持树干的树干夹30和长度调节器9。在滚刀驱动器内侧的摆动轴上套有长度调节器，可以在摆动轴上移动，树干夹30可以夹持在树干上，起到定位组合式挖树机与树干距离的作用，摆动轴可以相对于长度调节器绕摆动轴轴线旋转。

如附图1所示，是本专利的实施例，主要包括挖掘机构与动力车辆。所述挖掘机构由挖掘器支架1、滚刀挖掘器、树根底部切断装置、摆动动力装置和树干夹持调节器等组成。

滚刀挖掘器由滚刀组件4和滚刀驱动器3组成，滚刀组件由两段螺旋滚刀段52、52与两段滚刀轴段61、62组成，两段滚刀轴段的端部固定连接，两轴线成锐角布置。两段螺旋滚刀段的端部通过中空的十字万向节504连接，每段螺旋滚刀段通过轴承13套装在各自的滚刀轴段上。滚刀驱动器由滚刀驱动电机7、传动齿轮和壳体31组成，滚刀轴6固定在壳体301上，滚刀驱动电机将动力传递给主动齿轮10，再从动齿轮11将动力传递给螺旋滚刀5。

树根底部切断装置由往复电机27、锯条29、振动角度转换器28及往复锯电机支架26组成，振动角度转换器28包括转换器座36和振动输入臂31等。往复电机27与转换器座36固定在往复锯电机支架26上，往复电机的轴线方向与锯条成锐角布置，振动角度转换器用来实现往复电机与锯条之间的振动传递。滚刀驱动器3中的壳体301与往复锯电机支架26连接成一个整体，并在其两侧设置同轴的轴颈，其中一侧的轴颈为摆动轴302与摆动减速器2的输出轴固定，另一侧的轴颈插在挖掘器支架1上所开的轴孔里，摆动减速器2安装在挖掘器支架上，摆动减速器2的输入轴上装有手摇把，转动手摇把，通过减速器2带动滚刀挖掘器和树根底部切断装置一起绕摆动轴302轴线相对于挖掘器支架1摆动。

树干夹持调节器用于连接树干与壳体301另一侧的轴颈，并可以调节两者的距离，组合式挖树机可以绕树干转动。

动力车辆由车架21、支持车轮23、转向车轮24和驱动支持车轮23的驱动系统（未示出）组成。驱动系统驱动支架21、车载固定架25、挖掘器支架1、滚刀驱动器3、滚刀组件4、树根底部切断装置等一起绕树干转动。

挖掘器支架1通过可以改变上下位置的螺栓连接方式连接在车载固定架25上。车载固定架25上在上下方向设置不同的螺栓孔，螺栓插在不同的螺栓孔中可以调节挖掘器支架1的高度，用于调节挖树土球的大小。

下面介绍一下本实施例的使用方法：

转动手摇把，将滚刀组件和树根底部切断装置调整到水平位置，停放好移动车辆，用树干夹将树干夹住，调整好长度调节器，开启滚刀驱动电机和往复电机，螺旋滚刀开始旋转，锯条开始振动，同时转动手摇把，根据螺旋滚刀的挖掘情况，控制好手摇把的转动速度，当减速器的输出轴转过90度时，然后，推动推车手把，使移动车辆绕树干转动，当移动车辆绕树干转动360度时，可以在树根下方切出一个半球形的土球，并且，由于用锯条挖掘的部分没有排出泥土，所以树木不会倾斜，安全性好。