CN113142012A - 一种圆竹采伐设备及采伐方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种圆竹采伐设备及采伐方法，包括主机壳、夹持机构、传动机构、悬挂装置和切削头机构。夹持机构包括夹持头和移动杆，移动杆的一端固定有夹持头，另一端可伸缩移动的安装在主机壳上；圆竹被夹持在夹持头与主机壳之间；传动机构包括电机和传动轴，安装在主机壳上的电机的输出轴与传动轴传动连接，传动轴的末端安装有切削头机构中的角度铣刀，角度铣刀用于对圆竹进行切削。可对散生竹类实现高效采伐，通过将圆竹端面铣削加工成具有一定锥形角度的光滑表面，可有效降低圆竹采伐和运输过程中划伤表面的破损率。该圆竹采伐设备可通过悬挂装置挂接于动力机械上，可实现便携式采伐和搭载动力机械采伐，从而提高圆竹采伐运输的生产效率和质量。

Description

一种圆竹采伐设备及采伐方法

技术领域

本发明涉及木竹材初加工技术领域，特别是涉及一种圆竹采伐设备及采伐方法。

背景技术

竹子是一种天然多孔，结构梯度变异的功能性复合材料，具有强度高、韧性好、质量轻、成材快的特点，成为建材、造纸、轻工、家居等行业的主要原材料，主要种植在地形复杂、山高沟深、交通相对落后的山区丘陵地带，经营面积分散，导致采伐生产多为传统的人工作业方式，机械化程度整体偏低，直接影响农民培育经营竹材的积极性。

目前的圆竹采伐作业多为油锯或电锯、人工砍刀的方式。油锯或电锯采伐圆竹时，锯切端面无法形成具有一定角度的圆锥面，圆竹溜坡或运输过程中由于端面接触地面容易出现戗茬而造成移动困难，进而划伤圆竹表面。人工砍刀采伐圆竹时，虽能形成锥面，但费时费力，无法形成规模化和标准化生产。因此，急需针对我国的竹产区和采伐作业特点，开发经济适用的采伐设备，从而提高圆竹材初加工生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种圆竹采伐设备及采伐方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现了快速高效地机械化采伐加工圆竹，并且可有效降低圆竹采伐和运输过程中划伤表面的破损率，可实现便携式采伐和搭载动力机械采伐，提高圆竹采伐运输的生产效率和质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种圆竹采伐设备，包括主机壳、夹持机构、传动机构、切削头机构、悬挂装置，所述夹持机构包括夹持头和移动杆，所述移动杆的一端固定有所述夹持头，另一端安装在所述主机壳上且可相对于所述主机壳伸缩移动；采伐时，圆竹被夹持在所述夹持头与主机壳之间；所述传动机构包括电机和传动轴，安装在所述主机壳上的电机的输出轴与所述传动轴传动连接，所述传动轴的末端安装有所述切削头机构中的角度铣刀，所述角度铣刀用于对圆竹进行切削，圆竹采伐设备可通过所述悬挂装置挂接于动力机械上，可实现便携式采伐和搭载动力机械采伐，。

优选地，所述夹持头采用铝合金材料制成，所述夹持头为半圆弧形结构，且半圆弧形的夹持头的直径为150mm，厚度为20mm。

优选地，所述移动杆是矩形结构，且所述移动杆另一端的内侧面上一体设置有齿条，所述齿条与安装在所述主机壳内的齿轮轴上的齿轮相啮合，所述齿轮轴通过联轴器与棘轮轴联接，棘轮扳手固联在棘轮轴上。

优选地，所述主机壳为铝合金制成的主机壳，所述主机壳内开设有矩形凹槽，所述齿轮轴上的齿轮配合安装在该矩形凹槽内，所述移动杆内侧面的齿条与所述齿轮相啮合传动。

优选地，所述主机壳上与所述夹持头配合夹持圆竹的侧面为半圆弧形结构。

优选地，所述传动机构还包括有齿轮组，所述电机的输出轴通过所述齿轮组与所述传动轴传动连接。

优选地，所述切削头机构包括螺钉和垫片，所述角度铣刀螺纹连接安装在所述传动轴的端部，所述传动轴上位于所述角度铣刀的底部依次配合安装有所述垫片和螺钉。

优选地，所述角度铣刀采用多齿尖刃的双角对称或非对称结构，铣刀上设置多个刀齿，且所述角度铣刀的锥面角度设定为30°～60°之间；所述角度铣刀上的每个刃面之间设有排屑槽孔。

优选地，还包括有导向机构，所述主机壳的顶部安装有所述导向机构，弹性材质的所述导向机构呈半圆形，工作时所述导向机构的内圆弧侧与圆竹相接触。

优选地，所述悬挂装置包括纵移部件、横移部件和连接部件，连接部件包括悬臂、挂板和连接卡槽；横移部件包括滑道、滑块、液压油缸和耳板；纵移部件包括液压马达、导向杆、丝杠和滑动套；悬臂连接动力机械，耳板、滑块固定在悬臂上，滑道与挂接板装配在一起；液压油缸一端连接在耳板上，另一端连接在滑道上，通过油缸的伸缩控制挂板横向运动；挂板前方有两排螺纹孔，用于连接纵移部件。液压马达用于驱动丝杠转动，丝杠带动滑动套上下移动；连接卡槽用于连接圆竹采伐设备主机架一侧的四个螺纹孔，从而带动其运动；所述悬挂装置将圆竹设备挂接到动力机械上并用于带动圆竹采伐设备做横纵向运动。

所述圆竹采伐设备的使用方法，包括以下采伐模式：

模式一：便携式采伐。对于坡度较大，作业场合较为崎岖狭窄的区域，该设备可人工携带作业。作业时，工作人员身背移动电源，一手持圆竹采伐设备，另一手扳动棘轮扳手，在导向机构的辅助下，将圆竹定位于要切割的位置，并夹紧不同直径的圆竹，启动电机后，角度铣刀进给对圆竹进行切削。切削完成后，还可以根据需要将竹子截成不等的长度。通过更换不同的锥面角度的角度铣刀，将圆竹切断并加工成相应的锥面角度。

模式二：自走式采伐。当作业场合坡度较小，地势较为平坦，适宜动力机械上山作业时，可作为工作头加装悬挂装置之后，挂接于挖掘机臂后拖拉机的悬挂装置上，通过液压系统驱动设备的液压马达和液压油缸，分别完成横向与纵向的移动，同时悬臂带动圆竹采伐设备进行工作角度的调整，并保持作业状态。在导向机构的辅助下，来实现切削机构位置与角度的定位。夹紧圆竹之后，驱动电机进行切割。采伐过程中，圆竹可在直立状态下直接被切割成段，并按序放倒。通过更换不同的锥面角度的角度铣刀，将圆竹切断并加工成相应的锥面角度。

模式三：自走式拔出切割

作业时，将圆竹采伐设备挂接于挖掘机臂后拖拉机的悬挂装置上，通过液压系统驱动设备的液压马达和液压油缸，分别完成横向与纵向的移动，同时悬臂带动圆竹采伐设备进行工作角度的调整，并保持作业状态，在导向机构的辅助下，来实现切削机构位置与角度的定位；夹紧圆竹之后，电机驱动悬臂直接将圆竹从土壤中拔出，然后按需实施切割。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明的圆竹采伐设备，可对种植在丘陵山区、运输困难的的圆竹等散生竹类实现高效采伐，克服圆竹表面竹青层的高韧性而造成无法铣削刃口的难题，通过将圆竹端面铣削加工成具有一定锥形角度的光滑表面，可有效降低圆竹采伐和运输过程中划伤表面的破损率，该圆竹采伐设备可通过悬挂装置挂接于动力机械上，可实现便携式采伐和搭载动力机械采伐，提高圆竹采伐运输的生产效率和质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为圆竹采伐设备的整体结构示意图；

图2为夹持机构结构示意图；

图3为传动机构与切削机构的结构组成图；

图4为机架上手控机构示意图；

图5为定位部分示意图；

图6为悬挂装置的整体结构示意图；

图7为悬挂装置的侧视图；

其中，

100、夹持导向机构；101、夹持导向头；102、移动杆；A圆竹；

200、传动机构；201、电机；202、电机轴；203第一齿轮；204、第二齿轮；

300、切削头机构；301、切削主轴；302、角度铣刀；

400、主机架；401、上机壳；402、下机壳；403、上支撑板；404支撑柱；

500、扶手架；

600、定位器；601、棘轮杆；602、弹簧；603、拨片；604、第一压柱；605、第二压柱；

700、手控机构；701、齿条；702、齿轮轴；703、联轴器；704、棘轮轴；705、棘轮；706、棘轮扳手；

800、控制台；

900、悬挂装置；901纵移部件；902横移部件；903液压马达；904导向杆；905丝杠；906滑动套；907挂板；908悬臂；909连接卡槽；910滑道；911液压油缸；912耳板；913滑块。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明的目的是提供一种圆竹采伐设备，以解决上述现有技术存在的问题，实现了快速高效地机械化采伐加工圆竹，并且可有效降低圆竹采伐和运输过程中划伤表面的破损率，提高圆竹采伐运输的生产效率和质量。

本发明提供一种圆竹采伐设备，包括主机壳、夹持机构、传动机构和切削头机构，夹持机构包括夹持头和移动杆，移动杆的一端固定有夹持头，另一端安装在主机壳上且可相对于主机壳伸缩移动；采伐时，圆竹被夹持在夹持头与主机壳之间；传动机构包括电机和传动轴，安装在主机壳上的电机的输出轴与传动轴传动连接，传动轴的末端安装有切削头机构中的角度铣刀，角度铣刀用于对圆竹进行切削。

本发明通过夹持机构、传动机构和切削机构组合加工的方式，实现了快速高效地机械化采伐加工圆竹。具有模块化设计和多种加工功能，对于坡度较大的区域可以独立使用，完成传统通用采伐设备无法靠近的采伐作业。对于坡度缓慢的区域也可将该采伐设备作为工作头，装配在传统通用采伐设备上，完成圆竹锥形角度的采伐加工。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-7所示，本实施例提供一种圆竹采伐设备，由夹持机构、传动机构20000、切削头机构30000、导向机构及其控制系统构成。

于本实施例中，夹持机构和导向机构组成夹持导向机构100，夹持导向机构100由夹持导向头101、移动杆102、齿轮轴702和齿条701构成。夹持导向头101采用铝合金材料制成，具有质量轻，强度大的优点。夹持导向头101的外形为直径为150mm，厚度为20mm的半圆弧形结构，通过圆竹A与夹持导向头101两点式的接触效果，实现不同直径圆竹A均能有效的抱紧固定。夹持导向头101固联在移动杆102端部，通过移动杆102的伸缩适应不同直径的圆竹A喂入夹持导向头101，保证抱紧和固定效果。移动杆102是矩形结构，移动杆102一端连接夹持导向头101，另一端通过移动杆102上固联的齿条701与主机架400上设置的齿轮轴702的齿轮啮合运动，齿轮轴702通过联轴器703与棘轮轴704联接，棘轮扳手706固联在棘轮轴704，通过旋转棘轮扳手706实现移动杆102的单向收缩移动。

进一步地，主机架400采用铝合金结构，作为移动杆102伸缩运动的支座，同时也作为传动机构20000的支座。主机架400一端是用来安装和导向移动杆的矩形凹槽，齿轮轴702直接安装在主机架400内，通过齿轮轴702带动其轴上的齿轮旋转，传递给齿条701啮合，从而带动移动杆102在主机架400的矩形凹槽内收缩运动。主机架400的另一端是半圆弧形结构，功能与夹持导向头101相同，是夹持过程中主要的受力结构。通过夹持导向头101和主机架400的半圆弧形结构，形成锁紧圆竹A的近圆柱形结构，调整夹持导向头101收缩，实现不同直径圆竹A的锁紧固定。

于本实施例中，传动机构200由电机201和齿轮组构成，传动机构200的输入轴是采用电机轴直联形式，电机201直接安装在主机架400。电机201旋转时带动齿轮组传动，完成动力传动和速度转换。齿轮组与传动轴连接，将电机201转速和扭矩传递给切削头机构300，传动机构200的减速比综合考虑了角度铣刀302的刀齿数量，将每分钟的铣削量设定在一定范围，可有效降低能耗，实现均匀稳定的铣削。

具体地，切削头机构300由角度铣刀302、螺钉、垫片和传动轴构成，角度铣刀302固联在传动轴上，传动轴的端部设有螺纹，角度铣刀302安装固定后，通过垫片轴向调整和固定角度铣刀302，再通过螺钉锁紧垫片保证角度铣刀302的固定锁紧。角度铣刀302外径凸出主机架400的凹槽一定距离，可保证铣削切断圆竹A的最大壁厚。角度铣刀302采用多齿尖刃的双角对称或非对称结构，设置N个刀齿，锥面角度设定为30°～60°之间，锥面角度保证快速刃口圆竹表面形成沟槽，避免出现拉丝或无法切断竹青层，双角对称或非对称结构保证多齿刃铣削圆竹A时施加切削力均匀、刃口采用阿基米德螺线的结构形式，避免了铣削圆竹A时相同齿刃的重复铣削，即该某一个齿刃的齿背随着铣削进给过程中，齿背线形成的圆不断减小。每个刃面之间设有排屑槽孔，防止铣削圆竹A时产生竹屑不流畅而增加功率损耗。

同时，可以根据不同竹子种类，不同地形，切削头机构300可以更换成不同锥面角度的角度铣刀302，将圆竹切断面加工成相应锥面角度，以降低圆竹A运输过程中切断面与地面的戗茬摩擦，减少圆竹表面的损伤。

进一步地，本实施例中的圆竹采伐设备还设置有导向机构，导向机构呈半圆形，导向机构的圆弧侧面设置有橡胶套，工作时通过橡胶套的弹性与圆竹A保持贴近，并与主机架400的凹槽形成以圆竹A为轴心的导向结构，保证角度铣刀302的加工。

控制系统的作用是控制电机运转，并接受接收其他电器的信号，进而控制圆竹采伐设备的作业过程。本实例中，控制系统的工作过程为：当设备即将工作时，通过遥控器控制面板上的按钮发送信号给控制系统，控制系统启动电机，驱动传动系统工作。控制系统还有过载保护的作用，当角度铣刀302遇到坚硬物质产生转速异常，甚至停止转动时，控制系统接受大到转速传感器的信号，急停电机，以保护铣刀等部件不受损伤。遥控器的使用目的是增大人机距离，减少安全隐患。

进一步的，为增大该设备的适用范围，提高设备的机械化程度，减轻劳动强度，还设置有悬挂装置900，使得圆竹采伐装备可以作为一个模块挂接于其他动力机械上，该设备既可以便携式手动操作，又可以被动力机械搭载作业，以减轻劳动强度、提高设备的机械化程度。悬挂装置900主要包括纵移部件901、横移部件902、连接部件组成。连接部件主要包括悬臂908、挂板907、连接卡槽909；横移部件主要包括滑道910，滑块913、液压油缸911、耳板912；纵移部件901主要包括液压马达903、导向杆904、丝杠905、滑动套906。悬臂908连接动力机械，耳板912、滑块913固定在悬臂908上，滑道910与挂接板装配在一起，液压油缸911一端连接在耳板912上，一端连接在滑道910上，通过油缸的伸缩控制挂板907横向运动。挂板907前方有两排螺纹孔，用于连接纵移部件901，并且可以根据不同的作业条件更换安装位置。液压马达903驱动丝杠905转动，丝杠905带动滑动套906上下移动；导向杆的目的是保证滑动套906不发生转动，同时起到支撑作用。连接卡槽909的作用是用于连接圆竹采伐设备主机架一侧的四个螺纹孔，从而带动其运动。综上所述，悬挂装置900将圆竹设备挂接到动力机械上，带动该设备做横向、纵向运动。采伐过程中，铣刀定位时，还可以通过调整悬臂908的角度进行粗调。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种圆竹采伐设备，其特征在于：包括主机壳、夹持机构、传动机构、悬挂装置和切削头机构，所述夹持机构包括夹持头和移动杆，所述移动杆的一端固定有所述夹持头，另一端安装在所述主机壳上且可相对于所述主机壳伸缩移动；采伐时，圆竹被夹持在所述夹持头与主机壳之间；所述传动机构包括电机和传动轴，安装在所述主机壳上的电机的输出轴与所述传动轴传动连接，所述传动轴的末端安装有所述切削头机构中的角度铣刀，所述角度铣刀用于对圆竹进行切削；所述悬挂装置将圆竹采伐设备挂接于动力机械上。

2.根据权利要求1所述的圆竹采伐设备，其特征在于：所述夹持头采用铝合金材料制成，所述夹持头为半圆弧形结构；半圆弧形的夹持头的直径为150mm，厚度为20mm。

3.根据权利要求1所述的圆竹采伐设备，其特征在于：所述移动杆是矩形结构，且所述移动杆另一端的内侧面上一体设置有齿条，所述齿条与安装在所述主机壳内的齿轮轴上的齿轮相啮合，所述齿轮轴通过联轴器与棘轮轴联接，棘轮扳手固联在棘轮轴上。

4.根据权利要求3所述的圆竹采伐设备，其特征在于：所述主机壳为铝合金制成的主机壳，所述主机壳内开设有矩形凹槽，所述齿轮轴上的齿轮配合安装在该矩形凹槽内，所述移动杆内侧面的齿条与所述齿轮相啮合传动。

5.根据权利要求1所述的圆竹采伐设备，其特征在于：所述主机壳上与所述夹持头配合夹持圆竹的侧面为半圆弧形结构。

6.根据权利要求1所述的圆竹采伐设备，其特征在于：所述传动机构还包括有齿轮组，所述电机的输出轴通过所述齿轮组与所述传动轴传动连接；

所述切削头机构包括螺钉和垫片，所述角度铣刀螺纹连接安装在所述传动轴的端部，所述传动轴上位于所述角度铣刀的底部依次配合安装有所述垫片和螺钉。

7.根据权利要求1所述的圆竹采伐设备，其特征在于：所述角度铣刀采用多齿尖刃的双角对称或非对称结构，铣刀上设置多个刀齿，且所述角度铣刀的锥面角度设定为30°～60°之间；所述角度铣刀上的每个刃面之间设有排屑槽孔。

8.根据权利要求1所述的圆竹采伐设备，其特征在于：还包括有导向机构，所述主机壳的顶部安装有所述导向机构，弹性材质的所述导向机构呈半圆形，工作时所述导向机构的内圆弧侧与圆竹相接触。

9.根据权利要求1所述的圆竹采伐设备，其特征在于：所述悬挂装置包括纵移部件、横移部件和连接部件，连接部件包括悬臂、挂板和连接卡槽；横移部件包括滑道、滑块、液压油缸和耳板；纵移部件包括液压马达、导向杆、丝杠和滑动套；悬臂连接动力机械，耳板、滑块固定在悬臂上，滑道与挂接板装配在一起；液压油缸一端连接在耳板上，另一端连接在滑道上，所述液压油缸用于控制挂板横向运动；挂板前方有两排螺纹孔，用于连接纵移部件；液压马达用于驱动丝杠转动，丝杠带动滑动套上下移动；连接卡槽用于连接圆竹采伐设备主机壳一侧的四个螺纹孔。

10.一种圆竹采伐方法，应用于权利要求1-9中任一项所述的圆竹采伐设备，其特征在于，包括以下三种采伐模式：

模式一：便携式采伐

作业时，工作人员身背移动电源，一手持圆竹采伐设备，另一手扳动棘轮扳手，在导向机构的辅助下，将圆竹定位于要切割的位置，并夹紧不同直径的圆竹，启动电机后，角度铣刀进给对圆竹进行切削；切削完成后，还可根据需要将竹子截成不等的长度；通过更换不同的锥面角度的角度铣刀，将圆竹切断并加工成相应的锥面角度；

模式二：自走式采伐

作业时，将圆竹采伐设备挂接于挖掘机臂后拖拉机的悬挂装置上，通过液压系统驱动设备的液压马达和液压油缸，分别完成横向与纵向的移动，同时悬臂带动圆竹采伐设备进行工作角度的调整，并保持作业状态，在导向机构的辅助下，来实现切削机构位置与角度的定位；夹紧圆竹之后，驱动电机进行切割，采伐过程中，圆竹可在直立状态下直接被切割成段，并按序放倒；通过更换不同的锥面角度的角度铣刀，将圆竹切断并加工成相应的锥面角度；

模式三：自走式拔出切割

作业时，将圆竹采伐设备挂接于挖掘机臂后拖拉机的悬挂装置上，通过液压系统驱动设备的液压马达和液压油缸，分别完成横向与纵向的移动，同时悬臂带动圆竹采伐设备进行工作角度的调整，并保持作业状态，在导向机构的辅助下，来实现切削机构位置与角度的定位；夹紧圆竹之后，电机驱动悬臂直接将圆竹从土壤中拔出，然后按需实施切割。

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