桉树爬树修枝机的设计与测试

为了实现快速修枝,结合桉树的通直度较其他林木高的特点,设计一种以两个对置分布的驱动轮作为攀爬驱动机构,从而使自身可以沿着树干直接往上爬升的爬树修枝机.该爬树修枝机主要由攀爬装置和修枝装置组成.对攀爬装置进行动力学分析,确定了驱动轮与树干之间的摩擦系数和攀爬装置夹紧力所要满足的关系式;根据滑切切割可降低切割阻力的原理,对修枝装置的切割刀片进行了设计,在综合考虑爬树修枝机的结构布置和总体质量的前提下,为减少修枝装置的切割阻力,确定其定刀片的倾角为10°,动刀片的倾角为12°;在桉树活立木和以圆形钢管作为模拟树干的试验装置上分别进行爬树修枝机的攀爬性能和修枝性能测试,结果表明:在攀爬装置所用的电动推杆推力为600 N的条件下,本研究所设计的爬树修枝机能够顺利攀爬桉树活立木,树干未见损伤,具有较好的攀爬性能,打滑率仅为10.03％,爬树修枝机能够切断直径10 mm以下的桉树枝条.结合爬树修枝机的结构参数和试验条件进行计算和分析可知,此时爬树修枝机的加速度为2.88 m/s2,最大爬升速度为2.97 m/s,修枝过程中所消耗的功率为603.10 W,而切断直径更大的枝条并且避免动刀片与树干之间产生作用力,则需要进一步增加攀爬装置的电动推杆的推力,推力至少为1 573 N,在此推力下,爬树修枝机消耗的功率为 1 585.73 W.