CN110754321A - 行星式伐竹装置 - Google Patents

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赵诣
郭浩然
彭文博
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    • A01G23/00—Forestry
    • A01G23/02—Transplanting, uprooting, felling or delimbing trees
    • A01G23/08—Felling trees
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Abstract

本发明涉及农林机械技术领域，公开了一种行星式伐竹装置，包括：环形轨道、机架、卡座、活动卡爪、公转齿轮、刀具组件、公转电机、齿轮、圆弧滑块，其作业过程中，打开环形轨道和公转齿轮，放入竹子并完成装卡，受压弹簧根据竹子直径自适应调节后产生受压变形、使3个圆盘刀均与竹子外径相切并由自转电机驱动圆盘刀自转实现切割，公转电机驱动公转齿轮、公转齿轮通过圆弧滑块沿环形轨道绕竹子公转实现竹子圆周切割，受压弹簧随圆盘刀切割进给逐渐恢复形变、推动滑块沿滑槽滑动，实现逐层切割、直至切断。通过3把刀具自动对中适应不同直径的竹子，并采用自转加公转的切割方式使竹子均匀受力、避免开裂，提高了采伐质量。

Description

行星式伐竹装置
技术领域
本发明属于农林机械技术领域，涉及一种行星式伐竹装置。
背景技术
我国的竹种和竹林面积约占世界的1/3,据第八次森林资源调查结果显示,我国现有人工经营的竹林面积为600多万平方米，并且以年均15万平方米以上的速度快速增长。在我国竹产业迅速发展的同时，伐竹数量也逐年上升，每年采伐的竹子约为15亿支。
人工采伐依然是我国主要的伐竹方式，而竹子多生长于丘陵山地，这为人工采伐带来了困难。人工采伐效率低下，劳动强度大，工作环境危险。在少数地区人们采用油锯进行伐竹，但油锯噪音大，且竹子很容易因受力不均匀而在切口处产生开裂现象，这使原料利用率下降，竹产业生产成本提高。一种竹浆制备过程中的竹子切割机构(专利申请号：201820936644.5)能实现竹材砍伐后的切割加工，但并未实现竹子成长状态的就地采伐。探索一种专门化的伐竹装置，降低劳动强度和生产成本、减少采伐过程中竹子开裂，已成为我国竹子加工生产行业普遍关注的问题。
发明内容
本发明提供了一种行星式伐竹装置，采用自转加公转的切削方法，可使竹子受力均匀，以解决上述背景技术中所提到的竹子开裂问题，可提高原料利用率和生产效率。
为了达到本发明的目的所采取的技术方案如下：
一种行星式伐竹装置，包括：环形轨道(1)、机架(2)、卡座(31)、活动卡爪(32)、公转齿轮(4)、刀具组件(5)、公转电机(6)、齿轮(7)、圆弧滑块(8)；环形轨道(1)固连于机架(2)，环形轨道(1) 的中心轴线I简称为轴线I，3个卡座(31)以轴线I为中心沿圆周方向均布且固连于环形轨道(1)上，3个活动卡爪(32)在平行于环形轨道(1)的平面内分别相对于3个卡座(31)径向移动，实现竹子夹紧和定位；公转齿轮(4)与环形轨道(1)平行且同轴线I布置，3组刀具组件(5)以轴线I为中心沿圆周方向均布并固连于公转齿轮(4)上，且分别以切削部位指向圆心做径向布置；公转齿轮(4)上的3个圆弧滑块(8)与环形轨道(1)曲率相同并以轴线I为中心沿圆周方向均布；固连于机架(2)上的公转电机(6) 通过齿轮(7)驱动公转齿轮(4)，公转齿轮(4)通过圆弧滑块(8)沿环形轨道(1)滑动，绕轴线I公转,实现竹子的圆周切削，构成一种行星式伐竹装置；
上述的环形轨道(1)包括：定轨道(11)、动轨道(12)；定轨道(11)与机架(2)固连，动轨道(12) 末端与定轨道(11)首端转动连接于A点，并在环形轨道(1)平面内转动角度为α(0°<α<120°)；当α>0°时，环形轨道打开，可以放入竹子，完成切削准备工作；当α＝0°时，动轨道(12)首端与定轨道(11) 末端在B点重合并锁死，组合成闭合的环形轨道(1)，以实现公转齿轮(4)沿环形轨道(1)绕轴线I公转；
上述的公转齿轮(4)包括：定齿(41)、动齿(42)；动齿(42)末端与定齿(41)首端转动连接于C 点，并在平行于公转齿轮(4)的平面内转动角度为β(0°<β<120°)；当β>0°时，公转齿轮(4)打开，可以放入竹子，完成切削准备工作；当β＝0°时，动齿(42)首端与定齿(41)末端在D点重合并锁死，组合成完整的公转齿轮(4)以完成传动工作，实现竹子的圆周切削；
上述的刀具组件(5)包括：圆盘刀(51)、受压弹簧(52)、滑槽(53)、滑块(54)、自转电机(55)；滑槽(53)径向布置且固连于公转齿轮(4)上，固连于滑块(54)的自转电机(55)驱动圆盘刀(51) 在与环形轨道(5)平行的γ平面内自转实施竹子切割，受压弹簧(52)布置于滑槽(53)内且首、尾端分别与滑槽(53)、滑块(54)固连，放入竹子时、受压弹簧(52)根据竹子直径自适应调节后产生受压变形，并随圆盘刀(51)切割进给逐渐恢复形变、推动滑块(54)沿滑槽(53)滑动，实现自适应性进刀。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，该行星式伐竹装置可通过三把刀具自动对中以适应不同直径的竹子，刀具采用自转加公转的切削方式使竹子三个方向同时受力，解决了因单方向受力造成的竹子开裂问题，提高了竹子采伐质量；同时，以机械采伐代替人工采伐，极大地解放了劳动力，提高了生产效率。
附图说明
图1为行星式伐竹装置的结构示意图；
图2为行星式伐竹装置的环形轨道俯视图；
图3为行星式伐竹装置的公转齿轮俯视图；
图4为行星式伐竹装置的刀具组件结构示意图；
图5为行星式伐竹装置的传动示意图；
图中：1：环形轨道，2：机架，31：卡座，32：活动卡爪，4：公转齿轮，41：定齿，42：动齿，5：刀具组件，51：圆盘刀，52：受压弹簧，53：滑槽，54：滑块，55：自转电机，6：公转电机，7：齿轮， 8：圆弧滑块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1所示为行星式伐竹装置的结构示意图，一种行星式伐竹装置，包括：环形轨道(1)、机架(2)、卡座(31)、活动卡爪(32)、公转齿轮(4)、刀具组件(5)、公转电机(6)、齿轮(7)、圆弧滑块(8)；环形轨道(1)固连于机架(2)，环形轨道(1)的中心轴线I简称为轴线I，3个卡座(31)以轴线I为中心沿圆周方向均布且固连于环形轨道(1)上，3个活动卡爪(32)在平行于环形轨道(1)的平面内分别相对于3个卡座(31)径向移动，实现竹子夹紧和定位；公转齿轮(4)与环形轨道(1)平行且同轴线I布置，3组刀具组件(5)以轴线I为中心沿圆周方向均布并固连于公转齿轮(4)上，且分别以切削部位指向圆心做径向布置；公转齿轮(4)上的3个圆弧滑块(8)与环形轨道(1)曲率相同并以轴线I为中心沿圆周方向均布；固连于机架(2)上的公转电机(6)通过齿轮(7)驱动公转齿轮(4)，公转齿轮(4)通过圆弧滑块(8)沿环形轨道(1)滑动，绕轴线I公转,实现竹子的圆周切削，构成一种行星式伐竹装置；
图2所示为行星式伐竹装置的环形轨道(1)俯视图，环形轨道(1)包括：定轨道(11)、动轨道(12)；定轨道(11)与机架(2)固连，动轨道(12)末端与定轨道(11)首端转动连接于A点，并在环形轨道(1) 平面内转动角度为α(0°<α<120°)；当α>0°时，环形轨道打开，可以放入竹子，完成切削准备工作；当α＝0°时，动轨道(12)首端与定轨道(11)末端在B点重合并锁死，组合成闭合的环形轨道(1)，以实现公转齿轮(4)沿环形轨道(1)绕轴线I公转；
图3所示为行星式伐竹装置的公转齿轮(4)俯视图，公转齿轮(4)包括：定齿(41)、动齿(42)；动齿(42)末端与定齿(41)首端转动连接于C点，并在平行于公转齿轮(4)的平面内转动角度为β(0°< β<120°)；当β>0°时，公转齿轮(4)打开，可以放入竹子，完成切削准备工作；当β＝0°时，动齿(42) 首端与定齿(41)末端在D点重合并锁死，组合成完整的公转齿轮(4)以完成传动工作，实现竹子的圆周切削；
图4所示为行星式伐竹装置的刀具组件(5)结构示意图，刀具组件(5)包括：圆盘刀(51)、受压弹簧(52)、滑槽(53)、滑块(54)、自转电机(55)；滑槽(53)径向布置且固连于公转齿轮(4)上，固连于滑块(54)的自转电机(55)驱动圆盘刀(51)在与环形轨道(5)平行的γ平面内自转实施竹子切割，受压弹簧(52)布置于滑槽(53)内且首、尾端分别与滑槽(53)、滑块(54)固连；放入竹子时、受压弹簧(52)根据竹子直径自适应调节后产生受压变形，并随圆盘刀(51)切割进给逐渐恢复形变、推动滑块(54)沿滑槽(53)滑动，实现自适应性进刀。
图5所示为行星式伐竹装置的传动示意图，上述行星式伐竹装置的工作方式为：打开环形轨道(1) 和公转齿轮(4)，使0°<α<120°、0°<β<120°，放入竹子并闭合、锁死环形轨道(1)和公转齿轮(4)，受压弹簧(52)根据竹子直径自适应调节产生受压变形、使3个圆盘刀(51)均与竹子外径相切，通过3 个活动卡爪(32)进给实现竹子夹持并固定；切削过程中，齿数为n1的齿轮(7)以角速度ω1带动齿数为n2 (n1<n2)的公转齿轮(4)通过圆弧滑块(8)沿环形轨道(1)以角速度ω2绕轴线I公转,
Figure RE-GDA0002318808400000031
圆盘刀(51)随公转齿轮(4)绕竹子公转的同时由自转电机(55)驱动以角速度ω3沿圆盘刀中心轴线自转；受压弹簧(52)随圆盘刀(51)切削进给逐渐恢复形变，实现逐层切削，直至切断竹子。

Claims (1)

1.行星式伐竹装置，其特征在于，包括：环形轨道、机架、卡座、活动卡爪、公转齿轮、刀具组件、公转电机、齿轮、圆弧滑块；环形轨道固连于机架，环形轨道的中心轴线I简称为轴线I，3个卡座以轴线I为中心沿圆周方向均布且固连于环形轨道上，3个活动卡爪在平行于环形轨道的平面内分别相对于3个卡座径向移动，实现竹子夹紧和定位；公转齿轮与环形轨道平行且同轴线I布置，3组刀具组件以轴线I为中心沿圆周方向均布并固连于公转齿轮上，且分别以切削部位指向圆心做径向布置；公转齿轮上的3个圆弧滑块与环形轨道曲率相同并以轴线I为中心沿圆周方向均布；固连于机架上的公转电机通过齿轮驱动公转齿轮，公转齿轮通过圆弧滑块沿环形轨道滑动，绕轴线I公转，实现竹子的圆周切削；
所述行星式伐竹装置的环形轨道包括：定轨道、动轨道；定轨道与机架固连，动轨道末端与定轨道首端转动连接于A点，并在环形轨道平面内转动角度为α(0°<α<120°)；当α>0°时，环形轨道打开，可以放入竹子，完成切削准备工作；当α＝0°时，动轨道首端与定轨道末端在B点重合并锁死，组合成闭合的环形轨道，以实现公转齿轮沿环形轨道绕轴线I公转；
所述行星式伐竹装置的公转齿轮包括：定齿、动齿；动齿末端与定齿首端转动连接于C点，并在平行于公转齿轮的平面内转动角度为β(0°<β<120°)；当β>0°时，公转齿轮打开，可以放入竹子，完成切削准备工作；当β＝0°时，动齿首端与定齿末端在D点重合并锁死，组合成完整的公转齿轮以完成传动工作，实现竹子的圆周切削；
所述行星式伐竹装置的刀具组件包括：圆盘刀、受压弹簧、滑槽、滑块、自转电机；滑槽径向布置且固连于公转齿轮上，固连于滑块的自转电机驱动圆盘刀在与环形轨道平行的γ平面内自转实施竹子切削，受压弹簧布置于滑槽内且首、尾端分别与滑槽、滑块固连，放入竹子时、受压弹簧根据竹子直径自适应调节产生受压变形，并随圆盘刀切削进给逐渐恢复形变、推动滑块沿滑槽滑动，实现自适应性进刀。
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