自动包树机设计与研究

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1、自动包树机设计与研究摘要：在要移植的树木起苗前，给树干部分缠绕一层草绳可以很好的起到保温保湿作用，大大降低蒸腾作用带来的危害，有效提高其存活率[1]。本文介绍了一种自动包树机，可以方便高效地在树干部位缠绕草绳。该包树机主要由底板机架、动力装置、传动机构、执行机构以及控制装置五部分组成，能适应不同胸径的树木，并且草绳缠绕的紧密度与高度在一定范围内可调。关键词：包树机；草绳；转盘；排线绿色环保逐渐成为现代城市建设的主题，其中树木移植是城市绿化的一项重要措施，因而保证树木移植的存活率就显得尤为重要。在要移植的树木起苗前，给树干部分缠上一层草绳可以很好的起到

2、保温保湿作用，大大降低蒸腾作用带来的危害，有效提高其存活率。然而人工包树相当枯燥无味而且效率低下，并且目前市场上还没有能给未挖起的树木缠绕草绳的机械装置。因此，在主题为“绿色、环保”的机械设计大赛契机下，笔者与陈赣、陈祖朋、聂徐庆合作研制了该款简单实用的包树机，意在以机械代替手工包树，提高效率，降低劳动力成本。1.总体方案设计在生长于地面的树木不动的情况下，要对树干部分缠绕草绳，就必须使草绳圈围绕树干作圆周运动，同时绳圈自身要能自转，这样才能保证草绳源源不断地绕在树干上，且不会发生干涉、打结现象。另外，要使草绳能紧密的缠绕在树干上，还必须保证草绳在缠

3、绕过程中能稳定上升，不出现重叠或缝隙。事实上，只要草绳在每圈上升一个绳径(d)的距离，并不需要匀速上升，后面的草绳便会在前面缠绕的草绳的导引下实现紧密排列。针对以上两点，我，们设计了如图1的自动包树机。包树机主要由底板机架、动力装置、传动机构、执行机构以及控制装置五部分组成，能适应不同胸径的树木，并且草绳缠绕的紧密度与高度在一定范围内可调。图1包树机主体效果图1.手推柄2.张紧轮3.轴承座4.轴5.摩擦轮6.张紧螺钉7.储绳筒8.丝杠19.螺母及滑块110.光轴11.导绳杆12.固定齿轮113.转盘14.固定贴板15.导轨16.丝杠217.螺母及滑块

4、218.固定齿轮219.排线齿轮20.轴21.调整块22.螺钉23.支架24.底板25.车轮26.从动带轮27.张紧螺母28.张紧轮支架29.普通V带30.减速器31.蓄电池32.螺栓33.直流电机34.主动带轮1.1工作原理及过程如图1，包树前，先将草绳圈置于储绳筒上。然后推动小车，使树木通过转盘及导轨的缺口进入到转盘中央。再将最外面的绳头穿过导绳孔,系在树干上。工作时，直流电机通过减速器带动主动带轮，进而通过带传动将动力传递到两同步摩擦轮，从而带动执行机构实现包树功能。包树时，转盘带着储绳筒绕树作圆周运动，同时储绳筒在草绳的牵引下不断自转，不断给

5、绳，从而使草绳源源不断地缠绕在树干上。当排线齿轮碰到固定齿轮1时，会有一段啮合区，从而转动丝杠。由于排线螺母被滑块约束，其自身不能自转，于是在齿轮啮合过程中沿着丝杠上升半个绳径（d/2）的距离。同理，在碰到固定齿轮2时又上升半个绳径(d/2)距离。如此往复，在每圈中缠绕过程中都能上升一个绳径(d)的距离，从而实现紧密排列。到达预定的极限位置时，螺母便会触动极限开关，电路便自动断开，包树结束。包树结束时，只需将草绳剪断，打个结即可。接着就可以退出小车，反方向缠绕下一棵树。1.2主要组成部分1.2.1底板机架底板机架的主要功能为固定和连接其它四个功能装置

6、，还可以通过它方便的移动包树机。其大小及结构主要由上面的主体机构决定，效果图如图2所示。1.2.2动力装置考虑到包树过程负载较小，所需转速也不大，以及室外使用等因素，动力装置采用由蓄电池驱动的直流电机，配合减速换向装置使用。动力装置主要参数如表1所示：表1动力装置主要参数额定电压额定电流额定功率转速24V5A120W220r/min1.2.3传动机构传动机构主要将动力传给包树执行机构，由带轮、普通V带、张紧装置、摩擦轮组成，带传动机构用于实现相对较远距离的动力传送，摩擦轮压紧转盘，将动力传送给转盘，其机构运动简图如图2：图2主运动机构简图1.2.4执

7、行机构包树执行机构由转盘及导轨，排线装置，储绳装置三大部分组成，共同完成了包树功能。其中排线装置和储绳装置要成对使用，笔者建议采用两对，不仅使效率提高一倍，还充分利用了转盘上的空间，另外还能平衡负载，防止转盘倾覆；减小转动不平衡量，减小振动。具体如图3所示。因为大部分树均为竖直生长，所以包树机需有一缺口以方便树木进入到转盘中央，同时为使机器能平稳运行，不致产生过大噪音和摩擦，应采用导轨引导。导轨及转盘缺口处应采用平滑过渡以避免过大刚性冲击。排线装置主要为保证绕绳紧密，排列有序，避免每匝绳之间有过大间隙，确保能起到保温保湿效果。排线装置的核心部件为光杆

8、、固定齿轮（参见图1）、排线齿轮、螺杆和螺母，螺杆底端的排线齿轮，可带动螺杆转动，并与底座齿轮间歇啮合。光杆