CN111183873B - 一种异向双刀头防缠式电动割胶刀 - Google Patents

一种异向双刀头防缠式电动割胶刀 Download PDF

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Abstract

本发明属于农业机械技术领域，尤其涉及一种异向双刀头防缠电动割胶刀，包括刀头、传动系统、电动马达、握把和电池，所述刀头处设有限位弧，可确保刀具割胶时，无需对割胶深度进行经验性控制，降低割胶刀的使用难度；所述刀头由同轴的内、外刀头组成，内、外刀头分工明确，功能多样化，可同时进行清除老胶线和割胶工作，防止老胶线缠绕；传动系统注重平衡作用力，将刀具作业时的振动降到最低。本发明的电动割胶刀结构简单、使用方便，在电机的作用下节省人工体力进行割胶，可降低割胶成本，克服割胶的技术难点，提高工作效率，减少割胶时老胶线缠绕刀具的问题，且刀具能控制好割胶口的深浅与厚度，不容易伤害橡胶树。

Description

一种异向双刀头防缠式电动割胶刀
技术领域
本发明属于属农业机械技术领域，特别涉及一种异向双刀头防缠式电动割胶刀。
背景技术
1985年至今，我国橡胶树种植总面积已从51.8万hm2增加至107万hm2，割胶的面积从30万hm2增加至62.7万hm2，干胶年产量从18.8万t增加至75万t。单产水平从1985年的630kg/hm2增加至2011年的1200万kg/hm2。天然橡胶作为重要的工业原料，其产业关联度大的特点，决定了市场对其需求的广泛性。由于汽车工业的迅速发展和世界轮胎工厂逐步转移，国内天然橡胶消费量逐年增加，且近年来年度增幅较大，从1995年71万t增长到2011年的390万t，自2002年以来，连续9年均居世界第一。国内天然橡胶自给率从1995年的60.6％下降到2011年的19.3％，低于30％的国际战略安全警戒线的10.7个百分点。
近几年来橡胶价格持续低迷，再加上割胶生产是夜间作业，生产环境条件差，胶工老龄化严重，年轻劳动力从事割胶生产的吸引力不足，导致胶工严重短缺。海南、云南植胶区已出现砍树弃割等现象，广东农垦一些以橡胶为主产业的农场也出现经营困难，招工难。因此，现在急需一种以机械自动割胶来降低甚至替代人工割胶效率低、人力投入大而收效甚微的机器。
在林间割胶作业过程中，割胶技术含量高，工人培训难度大，割胶刀具易钝化，造成割胶劳动极其消耗体力。同时，割胶后，橡胶树皮的切削面会残留胶线，缠绕割胶刀，造成割胶效果不理想。
发明内容
为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于提供一种异向双刀头防缠式电动割胶刀，以解决上述背景技术中提出的人工割胶效率低且耗费人力大、老胶线处理难等问题。
本发明的一种异向双刀头防缠式电动割胶刀，包括刀头3、限位弧4、传动系统、电动马达8、握把和电池1；
所述刀头3处安装有限位弧4，用于控制割胶深度，所述刀头3为异向旋转的双刀头结构，包括内刀头6和外刀头7，所述外刀头7转动方向与内刀头6转动方向相反，且内刀头6转速为外刀头7转速的1.67倍；
所述电池1和电动马达8为装置提供能源和动力；
所述传动系统由齿轮组构成，包括齿轮Ⅰ501、齿轮Ⅱ505、齿轮III506、齿轮Ⅳ502、齿轮Ⅴ504和齿轮Ⅵ503，其中齿轮Ⅰ501为主动齿轮，安装于电动马达8上并由其带动，为传动系统提供动力；齿轮Ⅱ505与齿轮Ⅰ501配合，其传动比为2∶3；齿轮Ⅱ505与齿轮III506同轴，二者具有相同的转速，两组同轴的齿轮Ⅱ505、齿轮III506对称排列，保证传动时的作用力平衡，齿轮Ⅱ505与齿轮III506的分度圆直径比为1∶1，齿轮III506与齿轮Ⅳ502的传动比为2∶1，齿轮Ⅳ502、齿轮Ⅴ504和内刀头6同轴，将动力传输到内刀头6，使其绕轴线转动，同时，齿轮Ⅴ504与3个齿轮Ⅵ503啮合，3个齿轮Ⅵ503与外刀头7上的齿环701啮合，齿轮Ⅴ504与齿轮Ⅵ503的传动比为1∶3，齿轮Ⅵ503与齿环701的传动比为5∶1；
优选地，所述内刀头6包括键槽601、安装孔602、卡簧槽Ⅰ603、限位孔604、木屑槽605、切削刃Ⅰ606，所述键槽601和安装孔602用于安装内刀头6，卡簧槽Ⅰ603配合卡簧将支承内、外刀头相对转动的轴承限位，轴承台Ⅰ607用于安装该轴承，限位孔604用于安装固定螺栓，限制内刀头6沿轴线方向的滑动，4个切削刃Ⅰ606沿中心转动，形成切削平面，切除橡胶树表皮，木屑槽605用于及时地将切削刃Ⅰ606形成的木屑甩出。
优选地，所述切削刃Ⅰ606高度为2mm，使得木屑槽605有足够的空间发挥作用，内刀头6直径为10mm，与橡胶树皮切削平面的宽度吻合，4个切削刃Ⅰ606对橡胶树皮切削平面进行作业。
优选地，所述限位弧4的弧长为15rad，其半径依据胶树的平均半径进行设计，割胶时将限位弧4紧靠胶树，调整刀头3的角度，即可进行割胶。
优选地，所述外刀头7包括齿环701、卡簧槽Ⅱ702、轴承台Ⅱ703、切削刃Ⅱ704，所述齿环701与齿轮Ⅵ503配合，带动外刀头7相对于内刀头6逆向转动，卡簧槽Ⅱ702与卡簧槽Ⅰ603配合卡簧将支承内外刀头相对转动的轴承限位，轴承台Ⅱ703与轴承台Ⅰ607共同构成了安装轴承的空间，切削刃Ⅱ704的刃尖高度高于切削刃Ⅰ606，高度差为0.5mm。
优选地，所述内刀头6外径和外刀头7内径差为0.5mm。
优选地，所述内刀头6刀刃材料为高速工具钢，外刀头7刀刃材料为T15工具钢。
优选地，所述电池1与刀头3之间设置有握把2。
优选地，所述外刀头7转速为300r/min，内刀头6转速为500r/min。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明采用内外异向转动的刀头对橡胶树切削面形成不同的工作区，内外刀头分工明确，结构设计合理；
2.本发明的齿轮系对内外刀头进行合理的转速分配，使割胶性能达到较大提高，实现功能多样化，实现对橡胶树的无损割胶；
3.本发明不仅机械效率高，而且使用方便，可大大降低胶工的培训成本和时间，使割胶效果大大提升。
附图说明
图1为异向双刀头防缠式电动割胶刀的立体结构图；
图2为一种异向双刀头防缠式电动割胶刀的传动系统示意图；
图3为传动系统运动简图示意图；
图4为内刀头结构示意图；
图5为外刀头结构示意图；
图中，1--电池，2--握把，3--刀头，4--限位弧，6--内刀头，7--外刀头，8--电动马达
501--齿轮Ⅰ，502--齿轮Ⅳ，503--齿轮Ⅵ，504--齿轮Ⅴ，505--齿轮Ⅱ，506--齿轮III
601--键槽，602--安装孔，603--卡簧槽Ⅰ，604--限位孔，605--木屑槽，606--切削刃Ⅰ
701--齿环,702--卡簧槽Ⅱ，703--轴承台Ⅱ，704--切削刃Ⅱ
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
本发明的一项宽泛实施例中，如图1所示，为一种异向双刀头防缠式电动割胶刀的立体结构图，包括刀头3、传动系统、电动马达8、握把2和电池1构成，刀头3处安装有限位弧4用于控制割胶深度；刀头3为异向旋转的双刀头结构，具有清除胶线和割胶的两种功能；所述传动系统为齿轮式，可减少震动，达到稳定割胶的效果；电池1和电动马达8为装置提供能源和动力，使其具备野外作业的能力。限位弧4的弧长为15rad，其半径依据胶树的平均半径进行设计，半径为10cm，割胶时只需将限位弧4紧靠胶树，调整刀头角度，即可进行割胶。
如图2所示，为本发明的一种异向双刀头防缠式电动割胶刀的传动系统示意图，图3为本发明的传动系统运动简图，所述传动系统由齿轮组构成，包括齿轮Ⅰ501、齿轮Ⅱ505、齿轮III506、齿轮Ⅳ502、齿轮Ⅴ504和齿轮Ⅵ503，其中齿轮Ⅰ501为主动齿轮，安装于电动马达8并由其带动，为传动系统提供动力，齿轮Ⅱ505与齿轮Ⅰ501配合，其传动比为2∶3，齿轮Ⅱ505与齿轮III506同轴，因此具有相同的转速，两组同轴的齿轮Ⅱ505、齿轮III506对称排列，保证传动时的作用力平衡，齿轮Ⅱ505与齿轮III506的分度圆直径比为1∶1，齿轮III506与齿轮Ⅳ502的传动比为2∶1，齿轮Ⅳ502、齿轮Ⅴ504和内刀头6同轴，将动力传输到内刀头，使其绕轴线转动，同时，齿轮Ⅴ504与3个齿轮Ⅵ503啮合，3个齿轮Ⅵ503与齿环701啮合，齿环701为外刀头7的结构，齿轮Ⅴ504与齿轮Ⅵ503的传动比为1∶3，齿轮Ⅵ503与齿环701的传动比为5∶1，所有的齿轮转轴都固定于整体外壳，因此，外刀头7转动方向与内刀头6转动方向相反，且内刀头6转速为外刀头7转速的1.67倍，存在的速度差为外刀头7清理老胶线提供了可能性，内刀头6用于破碎橡胶树表皮。
如图4所示，为本发明的内刀头6的结构示意图，所述内刀头6由键槽601、安装孔602、卡簧槽Ⅰ603、限位孔604、木屑槽605、切削刃Ⅰ606组成，键槽601和安装孔602用于安装内刀头，卡簧槽Ⅰ603配合卡簧将支承内外刀头相对转动的轴承限位，轴承台Ⅰ607用于安装该轴承，限位孔604用于安装固定螺栓，限制内刀头6沿轴线方向的滑动，4个切削刃Ⅰ606沿中心转动，，形成切削平面，切除橡胶树表皮，木屑槽605的作用在于，在切削刃Ⅰ606工作时，及时将形成的木屑甩出，切削刃高度为2mm，使得木屑槽605有足够的空间发挥作用，内刀头6直径为10mm，与橡胶树皮切削平面的宽度吻合，4个切削刃Ⅰ606对橡胶树皮切削平面进行作业，提高作业效率的同时，达到较小的切削阻力。
如图5所示，为本发明的外刀头7的结构示意图，所述外刀头7由齿环701、卡簧槽Ⅱ702、轴承台Ⅱ703、切削刃Ⅱ704构成，齿环701与齿轮Ⅵ503配合，带动外刀头7相对于内刀头6逆向转动，卡簧槽Ⅱ702与卡簧槽Ⅰ603配合卡簧将支承内外刀头相对转动的轴承限位，轴承台Ⅱ703与轴承台Ⅰ607共同构成了安装轴承的空间，切削刃Ⅱ704刃尖高度高于切削刃Ⅰ606，高度差为0.5mm，因此可保证老胶线清除后橡胶树皮的及时切除，避免缠绕刀具。
此外，内刀头6外径和外刀头7内径差为0.5mm，内刀头6刀刃材料为高速工具钢，外刀头7刀刃材料为T15工具钢，适合切削粘性较大的材料。电池1与刀头3间布置握把2，由于电动割胶刀重量小于1kg，因此设计为单手操作握把。外刀头7主要用于清理老胶线和切削较柔软的内表皮，因此其转速为300r/min，即可保证及时清理老胶线而避免刀头转速过高形成的动能造成胶树不可逆损伤，内刀头6切削质地较硬的外表皮，转速为500r/min，刀具分工明确，且相对转动形成作业面互不干扰现象。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种异向双刀头防缠式电动割胶刀，其特征在于，包括刀头(3)、限位弧(4)、传动系统、电动马达(8)、握把和电池(1)；
所述刀头(3)处安装有限位弧(4)，用于控制割胶深度，所述刀头(3)为异向旋转的双刀头结构，包括内刀头(6)和外刀头(7)，所述外刀头(7)转动方向与内刀头(6)转动方向相反，且内刀头(6)转速为外刀头(7)转速的1.67倍；
所述电池(1)和电动马达(8)为装置提供能源和动力；
所述传动系统由齿轮组构成，包括齿轮Ⅰ(501)、齿轮Ⅱ(505)、齿轮Ⅲ(506)、齿轮Ⅳ(502)、齿轮Ⅴ(504)和齿轮Ⅵ(503)，其中齿轮Ⅰ(501)为主动齿轮，安装于电动马达(8)上并由其带动，为传动系统提供动力；齿轮Ⅱ(505)与齿轮Ⅰ(501)配合，其传动比为2∶3；齿轮Ⅱ(505)与齿轮Ⅲ(506)同轴，二者具有相同的转速，两组同轴的齿轮Ⅱ(505)、齿轮Ⅲ(506)对称排列，保证传动时的作用力平衡，齿轮Ⅱ(505)与齿轮Ⅲ(506)的分度圆直径比为1∶1，齿轮Ⅲ(506)与齿轮Ⅳ(502)的传动比为2∶1，齿轮Ⅳ(502)、齿轮Ⅴ(504)和内刀头(6)同轴，将动力传输到内刀头(6)，使其绕轴线转动，同时，齿轮Ⅴ(504)与3个齿轮Ⅵ(503)啮合，3个齿轮Ⅵ(503)与外刀头(7)上的齿环(701)啮合，齿轮Ⅴ(504)与齿轮Ⅵ(503)的传动比为1∶3，齿轮Ⅵ(503)与齿环(701)的传动比为5∶1。
2.根据权利要求1所述的异向双刀头防缠式电动割胶刀，其特征在于，所述内刀头(6)包括键槽(601)、安装孔(602)、卡簧槽Ⅰ(603)、限位孔(604)、木屑槽(605)、切削刃Ⅰ(606)，所述键槽(601)和安装孔(602)用于安装内刀头(6)，卡簧槽Ⅰ(603)配合卡簧将支承内、外刀头相对转动的轴承限位，轴承台Ⅰ(607)用于安装该轴承，限位孔(604)用于安装固定螺栓，限制内刀头(6)沿轴线方向的滑动，4个切削刃Ⅰ(606)沿中心转动，形成切削平面，切除橡胶树表皮，木屑槽(605)用于及时地将切削刃Ⅰ(606)形成的木屑甩出。
3.根据权利要求2所述的异向双刀头防缠式电动割胶刀，其特征在于，所述切削刃Ⅰ(606)高度为2mm，使得木屑槽(605)有足够的空间发挥作用，内刀头(6)直径为10mm，与橡胶树皮切削平面的宽度吻合，4个切削刃Ⅰ(606)对橡胶树皮切削平面进行作业。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的异向双刀头防缠式电动割胶刀，其特征在于，所述限位弧(4)的弧长为15rad，其半径依据胶树的平均半径进行设计，割胶时将限位弧(4)紧靠胶树，调整刀头(3)的角度，即可进行割胶。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的异向双刀头防缠式电动割胶刀，其特征在于，所述外刀头(7)包括齿环(701)、卡簧槽Ⅱ(702)、轴承台Ⅱ(703)、切削刃Ⅱ(704)，所述齿环(701)与齿轮Ⅵ(503)配合，带动外刀头(7)相对于内刀头(6)逆向转动，卡簧槽Ⅱ(702)与卡簧槽Ⅰ(603)配合卡簧将支承内外刀头相对转动的轴承限位，轴承台Ⅱ(703)与轴承台Ⅰ(607)共同构成了安装轴承的空间，切削刃Ⅱ(704)的刃尖高度高于切削刃Ⅰ(606)，高度差为0.5mm。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的异向双刀头防缠式电动割胶刀，其特征在于，所述内刀头(6)外径和外刀头(7)内径差为0.5mm。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的异向双刀头防缠式电动割胶刀，其特征在于，所述内刀头(6)刀刃材料为高速工具钢，外刀头(7)刀刃材料为T15 工具钢。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的异向双刀头防缠式电动割胶刀，其特征在于，所述电池(1)与刀头(3)之间设置有握把(2)。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的异向双刀头防缠式电动割胶刀，其特征在于，所述外刀头(7)转速为300r/min，内刀头(6)转速为500r/min。
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