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1、河南农业大学本科生毕业论文（设计）题 目 气动二级伸缩高枝剪设计 学 院 机电工程学院 专业班级 机制07级2班 学生姓名 指导教师 撰写日期：2011年5月18日摘 要本次毕业设计是关于气动高枝剪的设计。随着我国退耕还林的力度逐渐加大，为了减轻农户修剪树枝的劳动强度，设计了一种新型气动果树剪枝机。该机结构简单、质量轻，伸缩连接杆可以扩大该机的作业范围，该剪枝机主要由气缸、伸缩锁定机构、导向定距机构、刀片、连杆组成。该课题的主要内容为气动高枝剪简介及国内外研究现状、气动技术在果树修枝剪中的应用、气缸的选择、导向定距构件的设计、锁紧定位装置的设计、动高枝剪的具体工作过程。该机能够修剪直径在30m
2、m以下的各种果树枝条的修剪作业，作业质量完全符合农艺要求。关键词：气缸；伸缩锁定机构；导向定距机构；Pneumatic High Branches Scissors DesignAbstractThe graduation design is the design of pneumatic high branches scissors.Along with our country the strength of farmland increase gradually， in order to reduce the labor intensity pruning branches farmers
3、，design a kind of new pneumatic fruit trees pruned machine.This machine structure is simple，light quality，telescopic link rod can expand the scope of the operation，this pruning machine is mainly by cylinder，telescopic locking mechanism，guide spacer institutions，knives，connecting rod composition. Thi
4、s topic is main content pneumatic high branches scissors profile and the research situation，pneumatic technology application in fruit pruning shears, cylinder selection, guide spacer component design, lock positioning device design, move the specific work process them cut.This machine can trim below
5、 the 30mm in diameter of fruit tree branches clip homework, operating quality complies with agricultural demands. Key words: Cylinder；Telescopic locking mechanism；Oriented spacer institutions目 录1 引言12 气动高枝剪简介及国内外研究现状12.1 气动高枝剪简介12.2 国内外气动剪枝机厂商及代表产品介绍23 气动技术在果树修枝剪中的应用43.1 单作用气缸与传统气动修枝剪原理43.2 串联气缸与新型气
6、动修枝剪原理54 气动高枝剪的设计64.1 气缸的选择64.1.1 气缸理论输出拉力计算64.1.2 气缸直径的计算74.1.3 验算所选气缸94.1.4 气缸耗气量的计算104.2 导向定距构件的设计114.3 锁紧定位装置的设计125 气动高枝剪的具体工作过程136 结语15参考文献16致 谢1721 引言果树的修剪是各种水果生产中的一个重要环节，它关系到树木的长势，水果的产量以及质量的高低。目前，国内的果树修枝工作基本上靠人工使用手动修枝剪和手锯来完成，尤其是对于比较高的树枝，修剪时需要登梯作业。这种方式劳动强度大、效率低，而且还具有一定的危险性。为了改变这种落后的生产方式，设计了一种气
7、动果树修枝剪。本课题设计的果枝剪采用了气动技术，气缸是气动技术中最基础的组件之一，它将压缩空气的动力转换为机械作用力，是气动技术中使用最多的执行组件。根据使用条件不同，其结构、形状也有多种形式。最常用的分类就是根据作用力的方向将其分为单作用气缸和双作用气缸。果树修枝剪是果树剪枝作业中最常用的工具。由于果林修枝作业时间集中，劳动强度大，人们发明了动力修枝机具。气动修枝剪就是气动技术应用在果林修枝领域的新产品。气动修枝剪以其省力、高效、耐用等特点在欧美发达国家得到广泛应用，近年来我国也有部分地区引进、推广和应用。随着气缸技术的发展，气动修枝剪也在不断的应用新的气动技术。从传统的气动修枝剪到新型的气
8、动修枝剪，朝着轻便、强劲、操作舒适等方向发展。本论文就气动技术在气动修枝剪中的应用进行简要论述。本课题研究的气动高枝剪是一种伸缩型气动修枝剪，包括由剪刀片和剪架体构成的剪刀机构，其中：一相互套叠可伸缩的内管和外管，内管前端装置剪刀机构，外管前端装置锁紧定位装置，外管的后端装置动力源，即气缸，气缸的活塞与一贯穿于伸缩杆内的操纵连杆的一端固装，该操纵连杆的另一端与剪刀机构的驱动臂连接。一导向定距构件紧配合装置在内管里，该机构具有借由固定板固装在下连杆上的导向套，导向套上留有引导锁紧定位装置上的定位销定向滑动的导向槽，可受锁紧定位装置上的定位销触压的弹簧片和下连杆依次固装在固定板上，紧固弹簧片和下连
9、杆的紧固件凸伸形成定位销，与上连杆的定位孔配合实现连杆锁定。2 气动高枝剪简介及国内外研究现状2.1 气动高枝剪简介林果业迅速的发展，带动了农村经济的发展，给农民奔小康增加了一条路。但是，目前果树管理基本上处于人工操作，相对制约了林果业的产业化发展，实现果树管理机械化是果农的迫切要求。在果树管理中，剪枝是一项主要环节，人工剪枝每天只能剪2030棵树，且修剪时撕裂果树枝现象时有发生，高枝修剪需用梯子或爬树，增加了操作危险性。此外，人工剪枝时的攀登还容易造成树干或主枝伤断，影响果树产量。应用气动剪枝机不但比人工提高工效12倍，而且也能避免人工剪枝出现的各种问题，具有广泛的推广前景。该设备主要包括动
10、力源部分、工作件部分及配套附件。其中动力源部分由汽油机及压缩气泵组成，额定输工作部件有气动低枝剪、气动高枝剪、气动低枝剪、气动割灌机、气动绿篱修剪机、气动油锯等。低枝剪重量为550790g，可剪直径030mm的所有枝条；高枝剪重2000g，可剪直径0-30mm的所有枝条，剪枝高度可达4m；绿篱修剪机重3800g，剪幅为550ram；油锯重200 ，可锯直径200mm以下的枝干；害灌机重2800g，各种工作部件所需工作气压均为1.0MP。附件包括高压输气管及快速接头,每根高压输气管长30m，可使操作者持工作部件远离动力气源进行灵活作业，所有操作只需轻轻按动控制手柄在瞬间完成。气动剪枝机能够剪各类
11、不同树种、树龄的果树，剪枝质量达到和超过人工剪枝质量，工效提高1.211.77倍；对树龄长、树干较高、树枝较粗的果树剪枝时，生产成本低于人工剪枝成本；对剪枝量少，尤其是大枝剪量较少的果树剪枝时，修剪成本与人工剪枝成本相当。气动剪枝技术有广泛的推广应用前景。2.2 国内外气动剪枝机厂商及代表产品介绍气动剪枝机属于气动工具技术领域，国外由于气动技术发展较早，其应用与使用很广泛，欧美、日本都已出现了较为成熟的产品和厂商。我国的气动技术发展较晚，设计和制造技术水准与国外还有较大的差距，目前只有在我国台湾地区，气动剪枝机有一定的生产和应用。国内外较为著名的厂商主要有意大利CAMPAGNOLA公司、瑞士F
12、ELCO公司、日本的ARS公司及我国台湾省的郁馨公司等。（1） 意大利CAMPAGNOLA公司及其产品。该公司位于意大利博洛尼亚，成立于1958年，是全世界著名的农业修枝和收获类气动和电动工具生产商。该公司的主要产品有MC、FALCON、LION、TIGER系列气泵，F系列及Star系列气动剪。以下是该公司部分代表产品。MC系列汽油空气压缩机，该系列空气压缩机主要包括MC 820型手推式和MC 520型机动式。该系列机型的发动机和气泵安装在带有减振功能的底盘上，配备标准型或园林型充气轮胎，这样能使其在果园崎岖的路面上平稳移动。该系列机型配备有专门的气动节流阀控制装置，当气量消耗大时，发动机运转
13、加快；当耗气量少时，发动机转速降低。这样可以节省燃油，减少机器磨损、尾气排放和降低噪声。此外，该机型还配有气动安全阀。MC 520型由自动驱动行走系统驱动2个行走轮。Falcon 系列汽油空气压缩机，该系列主要包括手推式和机动式两种。他们配有气动自调节控制装置，该装置使引擎充气时才加速运转，可以节油和减少部件磨损。机体有ABS塑料机盖保护引擎，可避免操作者受伤。整机轻巧、坚固，推荐用于任何场合。手推式有260、450、520型等规格，其尺寸较小，而且手柄可拆卸。F、Star系列气动剪。F系列气动剪主要有F/4型低枝剪和F/6U型高枝剪。F/4型低枝剪坚固耐用，强劲有力，操作省力，最大剪切直径可
14、达35mm,适合长时间剪枝工作。另外，它可以配套加长杆，作为高枝剪使用。F/6U型高枝剪和Star系列高枝剪一样，是CAMPAGNOLA公司最强劲有力的气动剪，最大剪枝直径达50mm。它们是“双操作”气动剪，剪刀的开和合都需要按下操纵杆。Star系列气动剪是CAMPAGNOLA公司的主打产品，主要有Star35、Star30V/F/TB、SuperStar2、BlackStar及Star50等型号。该系类产品的剪刀均有经热处理的不锈钢制造，适合于持久剪枝作业。Star35型是传统的单活塞气动剪，但其剪切能力出众。它对剪刀的推力可达2.12KN，每秒可迅速剪切3次，非常适合剪切难度高的场合。St
15、ar30型气动高枝剪是新型的双活塞气动剪，它对剪刀的推力可达1.85 KN，剪刀运动频率可达2次/s。双活塞系统在保证大推力的同时减少了活塞的直径，其手握部分直径只有42mm,操作舒适性大大增加。根据适用范围有V/F/TB3种刀头，V型适用于葡萄园，F型适用于果园，TB适用于砧木。BlackStar型是理想的适用于任何修剪操作的气动剪。它主要特点是剪切速度快，刀头和剪体同轴，维护简单。它的阀体由镁合金制造，有利于热交换，在冬季可防止压缩水汽结冰。SuperStar2P/5具有BlackStar型所有的特点，其剪切速度快，活塞与刀头同轴，维护简单。此外，设计有防结冰阀，活塞杆防护装置采用密封设计，可以全面保护内部部件。可加装加长杆，可以不用梯子就能修剪5m高的树枝。Star50型是F/6U型的改进型。新型的不锈钢刀头组合使其剪切能力更出众，最大剪切直径达50mm；可配套各种长度的加长杆。（2）瑞士FELCO公司及产品。FELCO公司是专业的修枝剪及附件工具生产商，1974年生产出气动剪枝剪。其气动剪代表产品型号是FELCO70型，其特点是采用双活塞设计，剪枝直径更大，可达30mm。推荐用于密集、长时间修剪作业，尤其适用
