CN101116405A - 碳纤维在打草机上的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维线在打草机上的应用，所述碳纤维线由碳纤维丝与粘合剂粘结制成，由于碳纤维丝具有较好的耐磨性能以及沿轴线方向表现出很高的强度，因此使碳纤维作为打草机切割线的寿命得以延长，使操作者在打草过程中大大降低了换线频率，从而使操作变得更简单，同时工作头用于绕制切割线的绕线盘可以设置得很小甚至不设置，减轻了打草机的重量也降低制造成本。

Description

碳纤维在打草机上的应用

技术领域

本发明涉及一种碳纤维在打草机上的应用，尤其是一种碳纤维线在打草机上的应用。

背景技术

随着工程技术和材料科学的发展，对材料性能的要求越来越高，先进的复合材料由于性能优良，已成为一种极其重要的工程材料，有关复合材料的研究、发展和应用一直是高科技材料技术的重要内容之一，而碳纤维在此领域占有举足轻重的地位；碳纤维是二十世纪六十年代随航空航天工业发展而产生的一种高性能材料，碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及而腐蚀等性能，沿轴纤维方向表现出很高的强度，碳纤维比重小，因此具有很高的比强度。近年来，由于生产能力的迅速扩大，碳化技术的进步，碳纤维的性能在不断完善和提高，且碳化成本在降低，碳纤维已广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域，而目前在电动工具行业的应用碳纤维材料尚属先例，因此现在是在电动工具上开发利用碳纤维材料的大好时机。

通常，打草机等户外园艺类切割工具上都设置有切割刀锯用于对枝叶、草坪等进行修整，而目前市场上出现的打草机普遍采用尼龙PA66制成切割线来替换常规的金属刀片，在打草头高速旋转状态下，切割线作为刀锯使用来对草进行切割，这样不仅减轻了打草机的自身重量，使操作者在切割时不容易疲劳，同时也降低了打草机成本；但是，用尼龙切割线替代金属刀片也存在不足，主要在于尼龙材料本身的耐磨性差，强度不高导致了在打草过程中经常出现切割线磨损、断裂的现象，为了弥补这个不足，习惯的做法是在打草头上设置一个直径较大的绕线盘，用于一圈圈的绕制切割线从而保证切割过程中的正常使用；为了保证打草质量与打草效率，在使用过程中需要及时的放线或换线以补充切割草的长度，打草头的绕线盘上通常设置有放线机构，习知的放线机构有自动式放线机构、敲击式放线机构，手动式放线机构等等，操作者在切割过程中要关注切割线的工作状态而及时进行调整切割线，在操作过程中频繁的换线或放线，给操作带来了很多不便。而对于一些用电池驱动的打草机而言，要驱动设置于工作头上的绕线盘以及绕线盘上的线圈，需要增加额外的驱动能量，这就导致打草机电池单次充电后的切割使用时间变短了，如给打草机配置备用电池，则相应地要增加打草机的成本。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了强度及耐磨性提高，使用寿命延长的碳纤维线，在打草机上应用该碳纤维线作为切割线，使得打草机结构更简单、操作更省力，方便，成本也更低。

本发明的技术方案是这样实现的：一种碳纤维在打草机上的应用，所述打草机的切割线由碳纤维材料制成的；所述的碳纤维材料是碳纤维丝，所述的碳纤维丝含碳量在50％以上，所述切割线由碳纤维丝与粘合剂粘结而成；所述切割线由碳纤维丝与粘合剂以及其它添加成份粘结而成，所述切割线由碳纤维丝绞合编制后再与粘合剂粘结而成，所述切割线由碳纤维丝与粘合剂粘结后再分束绞合编制而成。一种打草机，包括纵向延伸的操作杆，设置于所述操作杆的手柄，设置于操作杆端部的工作头，驱动工作头旋转的电机，连接于工作头的切割线，所述切割线由碳纤维材料制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于采用了碳纤维材料制成的切割线，因此该切割线的强度与耐磨性能大大提高了，从而延长了切割线的使用寿命，降低了打草过程中的换线频率，使操作变得方便、省力，同时绕线盘可以设置得很小甚至不设置，可减轻打草机的重量并降低了制造成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是传统打草机之主视图；

图2是按照图1打草机工作头之放大剖视图；

图3是本发明之打草机工作头之局部剖视图；

图4是按照图3打草机工作头移去打草盖后的放大仰视图；

图5是本发明第二种实施例之打草机工作头之局部剖视图；

表一是碳纤维切割线与普通尼龙切割线之间的一些对比数据；

其中：1、操作杆；          2、主手柄；              3、副手柄；

  4、工作头；              5、护罩；                6 (6’，6”)、风扇；

  7(7'，7”)、切割线；     8、壳体；                9、盖体；

  10、连接导线；           11、穿线孔；             12、敲击钮；

  13a、卡齿；              13b、卡槽；              14 偏压弹簧；

  15a、卡齿；              15b、卡槽；              16、柱形壳体；

17、绕线盘；         18(18’，18”)、空心轴；         19(19’，19”)、电机轴；

20(20’)、接线片；   21(21’)、螺母；                 22(a)、压线扣；

22(b)、压线扣；

具体实施方式

本发明公开揭示了一种适用碳纤维线作为切割线的打草机装置，该打草机由于采用碳纤维切割线，该切割线的寿命比普通尼龙切割线的寿命长，使用于连接切割线的绕线盘因此可以做得较小或者不设绕线盘就可以方便的执行切割操作，现以具体实施例进行说明。

参照图1所示，是一种传统的电动打草机，包括纵向延伸的操作杆1，操作杆1的一个端部设置一主手柄2，操作杆1上靠近于主手柄2的位置枢轴设置了一副手柄3，主手柄2的尾部设置了连接导线10用于连接供电电源，操作杆1的另一端部设置了工作头4，工作头4包括容纳电机(图中未示出)的壳体8，护罩5连接于壳体8并提供一个半环形的罩区，风扇6与电机轴相连接并由电机驱动旋转，切割线7连接于风扇6的下端。

参照图2所示，风扇6连接于电机轴19，风扇6的下端固定设置了一柱形壳体16，柱形壳体16的侧壁上对称设置了两穿线孔11，柱形壳体16与风扇6贴近的底面中心设有一空心轴18，空心轴18的外围面上用于套设绕线盘17，绕线盘17以空心轴18为转轴可进行转动，绕线盘17用于一圈圈地绕制切割线7于外围面上，柱形壳体16的下端部设有盖体9与之相配接，盖体9将绕线盘17上绕制的切割线圈进行了封闭，绕制于绕线盘的切割线延伸出两个线端由穿线孔11穿出，穿出的切割线7的长度以护罩5的环形罩的半径为宜，绕线盘17的下端高度延伸出盖体9，并于底部设置一凸出的敲击钮12，偏压弹簧14设置于空心轴18内，敲击钮12与偏压弹簧14的底部与相抵压；另外，绕线盘17上与盖体9啮合的部位设有四个等角距离的卡齿15a，则盖体9上与卡齿15a相啮合的部位相应地设有四条弧形卡槽15b，共中每个卡槽15b均设有两上边限，卡齿15a可于卡槽15b内滑动，又受到卡槽边限的限制，因此绕线盘17相对空心轴18只能在弧形卡槽边限的范围内进行转动；同样地，在绕线盘17顶面与柱形壳体16底面啮合的部位也设有四个等角距离的卡齿13a，柱形壳体16底面上设有相应的与卡齿13a相啮合的四个卡槽13b，每个卡槽13b同样地设有两个边限，不同的是卡齿15a与卡齿15b不在一个竖直平面内，而是相互错位45度；在正常地工作状态下，在偏压弹簧14的作用力下，绕线盘17的卡齿13a与上柱形壳体16底面卡槽13b相互脱离，而卡齿15a啮合于卡槽15b内，随着风扇6的旋转带动固定设置于风扇底面中心的空心轴18的旋转，绕线盘17相对空心轴18旋转一定角度后受卡槽15b的轴向限位后随空心柱18一起高速旋转，此时操作者可以手持操作手柄以切割线对草坪进行切割工作。当操作者发现切割线7被磨损或断裂时，需要及时的放线，此时，只要将打草机工作头4向地面敲击一下，绕线盘17底部敲击钮12突然受到地面的撞击后，绕线盘沿空心轴18的轴向压缩偏压弹簧14，卡齿15a与上卡槽15b相互脱离，而此时的绕线盘17瞬间速度接近为零，而空心柱18继续随风扇6而旋转，这样绕线盘17相对柱形壳体16产生一个角度位移；偏压弹簧14被轴向压缩的同时，绕线盘17顶部卡齿与柱形壳体底面卡槽相互啮合并相对转过一个角度后被卡槽轴向限位；当操作者完成敲击动作，提起工作头4时，偏压弹簧14也将随之恢复其原长，此时卡齿15a与卡槽15b再次啮合，并随着空心轴18的旋转使卡齿15a于卡槽15b内旋转一个角度后受轴向限位，最后随空心轴18一起高速旋转，这样经过一次敲击绕线盘17相对柱形壳体16产生第二次角度位移，上述绕线盘17相对柱形壳体16产生的两次角度位置使绕线盘17的切割线7在穿线孔11内在长度上进行两次放线，该两次放线长度的总和相当于一个卡槽的弧线长度。这样的放线方式不会太浪费切割线，相对来说也比较方便，因此这种放线机构是较为普通的放线方式，本领域技术人员习知的放线方式还有手动式放线机构，以及每次开机时均能放出一段新线的自动放线机构等等，此处不再赘述。

上述的放线机构无论是哪一种放线机构，由于其切割线普遍采用的是尼龙PA66或者添加其它聚合物制成，该切割线的强度与耐磨性能均不是很理想，在切割过程中很容易被磨损或者断裂，因此在使用过程中要于绕线盘上绕制足够长的切割线才能保证经常放线或换线的需要，绕线盘也会因此在直径或者高度上做大，结果使得操作过程中打草机工作头的重量相应的增加，容易使操作者握持主、副手柄的手感到疲劳，同时频繁地换线不方便打草切割，绕线盘结构也比较复杂。

目前市场上除了有交流式花园类电动切割工具以外，还有设置电池包的直流式电动切割工具，于手持操作的打草机的一端设置电池包作为电源也非常普遍，另外还有燃油、燃汽式打草机，虽然它们采用的动力源不同，但工作头的结构设置大体相似，设有绕制切割线的绕线盘，对于上述电池式打草机而言，要驱动设置于工作头上的绕线盘以及绕线盘上的线圈，需要增加额外的驱动能量，这就导致打草机电池单次充电后的切割使用时间变短了，如给打草机配置备用电池包，则相应地要增加打草机的成本；对于燃油、燃汽式打草机割草机而言，同样也需要消耗更多能源。

参照图3所示，是本发明工作头改进结构的第一种实施例，本发明与传统打草机的区别在于切割线以及切割线的安装固定方式不同。风扇6'的下方固定设置有柱形壳体16’，柱形壳体16’的侧壁上也对称设置了两穿线孔11’，柱形壳体16’与风扇6’贴近的底面中心设有一空心轴18’，风扇6’与空心轴18’设有相通的中心孔，电机轴19’穿设于风扇6’与空心轴18’的中心孔内，并于延伸出空心轴18’的末端设有螺纹，一接线片20套置于电机轴19’延伸出空心轴18’的末端，通过螺母21与空心轴18’的末端螺纹啮合而被固定于电机轴19’，接线片20两侧分别连接一适宜长度的切割线7’，切割线7’由设置于柱形壳体16’两侧的穿线孔11’中穿出后外向延伸。

参照图4所示，接线片20为一设有中心孔的圆形的金属片，接线片20向两侧各延伸一段长度，并于该延伸长度上依次设有两个压线扣22a与22b，切割线7’通过上述的两个压线扣22a与22b被固定连接于接线片20上，接线片20本身可以制作成可更换型的，在切割操作过程中切割线7’能’随电机轴19’一起高速旋转；该实施方式中柱形壳体16’内减小了绕线盘机构，因此结构变得较为简单。

参照图5所示，是本发明工作头改进结构的第二种实施例，该实施例相对第一实施例而言更为简单，其风扇6”的底部减少了柱形壳体，风扇6”底面同样设置有空心轴18”，接线片20’通过螺母21’压紧固定于电机轴19’上，同样地接线片20’向两侧各延伸一段长度，并于该延伸长度上依次设有两个压线扣22a’与22b’，切割线7”通过上述的两个压线扣22a’与22b’被固定连接于接线片20’上，在切割操作过程中切割线7”能随电机轴19”一起高速旋转。

上述的打草机的两种不同结构的工作头结构与传统的打草机工作头相比，由于减少于绕线盘结构而变得简单，打草机自重也相应地减轻了，换线方式也比较方便，只要拧松啮合于空心轴上的螺母便可以取下原压线片，而更换上新的压线片，再拧紧螺母便可以进行切割操作了。工件头结构能做得如此简单，其中关键的因素在于切割线由碳纤维材料制成，其切割强度与耐磨性能相对传统的尼龙切割线大大的提高了；表一示出了在打草机以一根碳纤维切割线与以一盘普通尼龙切割线在设置自动放线机构的打草机上的重量、成本、以及使用寿命的各项数据比较，以及应用碳纤维切割线后产生的对应成效。

上述的碳纤维切割线主要是由碳纤维丝通过适量的粘合剂粘结而成，其中碳纤维丝中的含碳量至少在50％以上，当然本领域的技术人员还可以设想在单丝碳纤维与粘合剂中添加增强其综合性能的其它附加成份，碳纤维切割线截面可以分别制成不同的形状，例如可以制成圆形、方形、菱形、多边形等；在制作方法上可以先将碳纤维丝以绞合的方式绞成不同的截面形状，再与粘合剂进行粘结，从而进一步增强其作为切割线的综合性能；也可以将碳纤维丝与粘合剂粘结后再分束绞合编制，形成如辫子一样的异形截面。如上所述的以碳纤维材丝制成的切割线的各种可能的截面形状，均是本发明在打草机上可以应用的各种碳纤维切割线的形状，因此，在打草机上应用各种碳纤维材料制成的切割线均是本发明所保护的内容。

表一

	应用尼龙打草线(一线盘)	应用碳纤维打草线(一根)	应用成效
				切割头重量(g)	约150	约50	大大减低了电机的负载，减少了无用功的输出，从而提高了电机的使用效率
切割头成本	依市场原料供应价而定	相对于用尼龙线的切割头成本降低50％	因为减少了绕线盘及切割头盖等一系列零件，做到了成本上的降低
				使用寿命(h)	6至8	13至17	因为碳纤维的高强度，从而达到了更长时间的使用寿命

Claims (8)

1.一种碳纤维在打草机上的应用，其特征在于：所述打草机的切割线由碳纤维材料制成的。

2.根据权利要求1所述的碳纤维在打草机上的应用，其特征在于：所述的碳纤维材料是碳纤维丝。

3.根据权利要求2所述的碳纤维在打草机上的应用，其特征在于：所述的碳纤维丝含碳量在50％以上。

4.根据权利要求2所述的碳纤维在打草机上的应用，其特征在于：所述切割线由碳纤维丝与粘合剂粘结而成。

5.根据权利要求2所述的碳纤维在打草机上的应用，其特征在于：所述切割线由碳纤维丝与粘合剂以及其它添加成份粘结而成。

6.根据权利要求2所述的碳纤维在打草机上的应用，其特征在于：所述切割线由碳纤维丝绞合编制后再与粘合剂粘结而成。

7.根据权利要求6所述的碳纤维在打草机上的应用，其特征在于：所述切割线由碳纤维丝与粘合剂粘结后再分束绞合编制而成。

8.一种打草机，包括纵向延伸的操作杆(1)，设置于所述操作杆的手柄(2，3)，设置于操作杆端部的工作头(4)，驱动工作头旋转的电机，连接于工作头的切割线(7，7’)其特征在于：所述切割线由碳纤维材料制成。

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