一種植樹機的製作方法

2023-08-09 14:34:51 1

本實用新型涉及一種植樹機，屬於園林工程機械技術領域。

背景技術：

綠化是空氣的清新劑，在大氣汙染嚴重的區域，需要不斷地擴大綠化面積，經常採用的植樹方式大部分是人工挖坑、放苗和填土，不僅消耗過多的人力和物力，而且效率很低。

現在，市面上出現了一些機械式植樹裝置，能夠在一定程度上替代傳統的人工植樹方式。例如，中國專利文獻CN2719017Y公開了一種自動植樹車，該自動植樹車包括車輛取力器、挖坑機構、覆土板、壓實塊和液壓系統，挖坑機構由鑽頭和套有錐齒輪的花鍵軸構成，花鍵軸帶有花鍵的一端與鑽頭連接，另一端通過法蘭與液壓系統的活塞杆連接；車輛取力器的輸出軸帶有錐齒輪與花鍵軸的錐齒輪配合；車輛取力器的輸出軸還通過液壓泵連接液壓系統；液壓系統連接覆土板、壓實塊。但是，該自動植樹車沒有實現自動取樹苗、栽樹的過程，沒有實現整個植樹過程的自動化，還不能算是真正意義上的全自動植樹機。

中國專利文獻CN204090484U公開了一種可自動挖坑和澆水的植樹車，該植樹車包括車板、滾輪、儲苗室、挖坑機構和澆水機構，挖坑機構為帶有螺旋刀盤的螺旋杆，在螺旋刀盤正下方設有開孔，螺旋杆受控於電機，電機受控於氣缸；澆水機構包括澆水箱、與水箱連通的缸體，在缸體與水箱的連通處設有第一封蓋，在缸體內還設有可沿豎直方向升降的活塞，活塞帶有通孔，在活塞上表面帶有第二封蓋，活塞上側與連杆連接，在水箱上還設有進水口，缸體一側連接有出水管，出水管的出水端位於開孔上側。該植樹車能夠在挖好坑之後自動往坑裡面進行澆水，但是該植樹車無法對栽好樹苗後進行填土壓實，只能替代部分人工植樹工序。

總體而言，市面上的植樹機械大多屬於輔助性的機械設施，在人工植樹過程中能夠替代部分工序，但是也存在諸多問題：

1、現在使用的植樹機，不能完整的完成完整的植樹工作；缺點：仍需要人工進行二次作業。

2、現有的挖坑機主要有兩種形式：(1)採用開溝式的(2)採用螺旋鑽杆式；缺點：如果採用開溝式的需要較大功率的機械驅動，而且不適合較大的樹木使用；如果採用螺旋鑽杆式的，小型的採用小的汽油內燃機驅動，大型的採用拖拉機帶動傳動軸驅動，轉速較難控制，會將土甩地較遠很難將土回填。

3、現有的挖坑機構小型的靠人力進行位置移動，大型的則是在大功率的拖拉機上懸掛；缺點：小型的勞動強度較大，而且行間距較難控制，樹坑排列很難呈直線排列而且深度也不容易控制；大型的則是因為拖拉機行走時，轉向輪可能因為路面不平發生方向的偏離，而且因為車走、停由人控制，所以行間距很難保證。

4、現有的取苗機構，大多數僅適用於小型樹苗或者是僅適用於大型樹苗。缺點：使用範圍較小。

5、現在的取苗機構僅是固定在一個僅可以旋轉的平臺上；缺點：很難適用於對行間要求不同的樹木，而且也不能保證樹苗是豎直的放入樹坑中，就不能再通過植樹機進行下一工位的工作。

6、現有的填土機構較少，現在應用較多的就是與開溝式挖坑機相適應的填土機構，通過兩個導向板，將土回填；缺點：不能保證樹苗的根部完全被土掩蓋。

7、現有的植樹機不能將回填的土進行壓實；缺點：不將土壓實就會出現因颳風將樹木吹倒的問題。

8、現有的植樹機的工作平臺是固定在整車上的，工作平臺不能橫、縱向運動；缺點：因為不能橫、縱向運動，就不能適應不同樹木對行間距的要求。

9、現有的挖坑機構，向下挖坑速度較難控制；缺點：會出現因為挖坑部位向下移動速度過快，驅動機構過栽，損壞機器。

因此，亟需設計一種全自動植樹機，實現整個植樹過程的無人化作業，最終達到提高植樹效果和植樹效率的目的。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本實用新型提供一種全自動、液壓式植樹機，該植樹機可完全替代人工植樹，同時能大大提高植樹效率和植樹效果。

本實用新型的技術方案如下：

一種植樹機，包括牽引車，其特徵在於，

在牽引車的前部設有挖坑機構，用於挖出栽種樹苗的樹坑；

在牽引車的中部設有取苗機構，並在牽引車的一側設有存儲樹苗的苗箱，取苗機構用於將苗箱中的樹苗取出並放置到挖好的樹坑內；

在牽引車的尾部設有推壓機構，用於將土推回放置有樹苗的樹坑內並將土壓實。

優選的，所述挖坑機構包括平移裝置、升降裝置和挖掘裝置，其中平移裝置設置在牽引車上，升降裝置與平移裝置連接，升降裝置的底部通過第一平臺連接挖掘裝置。

優選的，所述平移裝置包括第一伺服電機、第一蝸輪蝸杆傳動裝置、第一絲槓、第一導軌和第一滑板，其中第一導軌安裝在牽引車上，第一絲槓的兩端安裝在第一導軌上，第一伺服電機通過第一蝸輪蝸杆傳動裝置與第一絲槓的一端傳動連接，第一滑板與第一絲槓螺紋連接並藉助第一導軌移動。

優選的，所述升降裝置包括第一液壓伸縮缸、第一導向滑杆和第一導向塊，第一液壓伸縮缸的缸體安裝在第一滑板上，第一液壓伸縮缸的活塞杆連接第一平臺，第一導向塊安裝在第一滑板上，第一導向滑杆與第一導向塊滑動連接且第一導向滑杆的底端連接第一平臺。此設計的好處在於，通過增加第一導向滑杆和第一導向塊，可以保證第一液壓伸縮缸在升降過程中帶動第一平臺上下以及挖掘裝置在挖掘過程中的穩定性。

優選的，所述挖掘裝置包括液壓馬達、蝸輪蝸杆減速器和螺旋鑽杆，其中液壓馬達和蝸輪蝸杆減速器均設置在第一平臺上，液壓馬達與蝸輪蝸杆減速器傳動連接，蝸輪蝸杆減速器與螺旋鑽杆連接。此設計的好處在於，選用液壓馬達和蝸輪蝸杆減速器的動力組合，來驅動螺旋鑽杆旋轉並配合升降裝置實現螺旋鑽杆邊旋轉邊向下挖坑，這套動力組合動力強勁且穩定性好，並易於後期的維護保養。

優選的，所述取苗機構包括取苗機械手、旋轉平臺、第二滑板、第二導軌、第二絲槓、第二伺服電機以及第二蝸輪蝸杆傳動裝置，其中第二導軌的兩端滑動設置在牽引車兩側，第二絲槓的兩端安裝在第二導軌上，第二伺服電機通過第二蝸輪蝸杆傳動裝置與第二絲槓的一端傳動連接，取苗機械手設置在旋轉平臺上，旋轉平臺安裝在第二滑板上，第二滑板與第二絲槓螺紋連接並藉助第二導軌移動。

優選的，所述推壓機構包括旋轉盤、第三滑板、第三絲槓、第三導軌、第三伺服電機、第三蝸輪蝸杆傳動裝置、液壓機械手臂、推土裝置和壓實裝置，其中第三導軌的兩端滑動設置在牽引車兩側，第三絲槓的兩端安裝在第三導軌上，第三伺服電機通過第三蝸輪蝸杆傳動裝置與第三絲槓一端傳動連接，第三滑板與第三絲槓螺紋連接並藉助第三導軌移動，第三滑板上對稱設置兩個所述的旋轉盤，旋轉盤上設置所述的液壓機械手臂，液壓機械手臂連接推土裝置和壓實裝置。

優選的，所述推土裝置包括推土主體、推土板、推塊和第二液壓伸縮缸，其中推土主體的上端設有吊架，推土板的外側通過銷與推土主體的底部連接，推土板的內側頂端通過彈簧與推塊一側連接，推塊的頂端與吊架鉸接，第二液壓伸縮缸的缸體與吊架連接，第二液壓伸縮缸的活塞杆與推塊一側鉸接。此設計的好處在於，通過第二液壓伸縮缸提供動力驅動推塊，推塊帶動推土板實現推土板向內側推土，最終完成對栽有樹苗的樹坑的填土。

優選的，所述推土主體呈半圓臺形，在推土主體內設置有兩層推土板，每層推土板均由多個推土板依次排列圍成。此設計的好處在於，推土主體設計成半圓臺形以及在推土主體內設置兩層推土板，可以有效將土聚攏推進樹坑內，減少漏土，實現一次推土即可將樹坑填滿。

進一步優選的，兩層推土板呈錯位設置。此設計的優勢在於，推土板呈錯位設置，可減少土從兩個推土板之間漏掉。

優選的，所述壓實裝置包括壓土板、第二導向滑杆、第二導向塊和第三液壓伸縮缸，第二導向滑杆的頂端與吊架固定連接，第二導向塊滑動設置在第二導向滑杆上且第二導向塊的底端與壓土板連接，第三液壓伸縮缸的缸體與吊架鉸接，第三液壓伸縮缸的活塞杆與壓土板鉸接。

優選的，所述牽引車選用履帶式牽引車。此設計的優勢在於，採用履帶式牽引車可以提高植樹機對地形的適應性，同時也便於保證牽引車行走路徑是直線，保證植樹的直線性。

優選的，所述牽引車上設置有智能控制系統，所述智能控制系統與挖坑機構、取苗機構、推壓機構電連接，用於實現程序化作業。

本實用新型的有益效果在於：

1、本實用新型植樹機將植樹的全過程整合在一起，利用該植樹機從挖坑、放苗到填土壓實，可以一次性完成並可實現不間斷連續作業，能夠完全替代傳統的人工植樹，提高了工作效率，同時節省了人力物力。

2、本實用新型植樹機不同於市面上的植樹設備，該植樹機可橫向移動挖坑，可縱向、橫向移動的放苗和可橫向、縱向移動的填土和壓實機構，並可調整植樹的行距，以適應不同樹木對行間距的植樹要求，更符合實際需求，實用性強。

3、本實用新型植樹機自動化程度高，能夠實現植樹過程中的無人化作業，具有低成本、高效率、可滿足不同栽種要求等多種優勢，其作用明顯、效果顯著，具有良好的經濟價值和市場效益，值得推廣應用。

附圖說明

圖1為本實用新型植樹機的整體結構示意圖；

圖2為本實用新型植樹機中挖坑機構的結構示意圖；

圖3為本實用新型植樹機中取苗機構的結構示意圖；

圖4為本實用新型植樹機中推壓機構的結構示意圖；

圖5為本實用新型植樹機中推壓機構的局部示意圖Ⅰ；

圖6為本實用新型植樹機中推壓機構的局部示意圖II；

其中：1、挖坑機構；101、第一平臺；102、第一滑板；103、第一導向滑杆；104、第一導向塊；105、第一液壓伸縮缸；106、液壓馬達；107、蝸輪蝸杆減速器；108、螺旋鑽杆；109、第一伺服電機；110、第一蝸輪蝸杆傳動裝置；111、第一絲槓；112、第一導軌；2、取苗機構；201、旋轉平臺；202、第二滑板；203、第二導軌；204、第二絲槓；205、第二伺服電機；206、第二蝸輪蝸杆傳動裝置；207、取苗機械手；208、第一軌道；3、推壓機構；301、推土裝置；302、旋轉盤；303、第三滑板；304、第三導軌；305、第三絲槓；306、第三蝸輪蝸杆傳動裝置；307、第二軌道；4、車身；5、履帶；6、駕駛室；7、第三液壓伸縮缸；8、推土主體；9、推塊；10、第二液壓伸縮缸；11、第二導向滑杆；12、推土板；13、第二導向塊；14、壓土板；15、銷；16、推土板凸臺；17、推塊凸臺；18、外層推土板；19、內層推土板；20、彈簧。

具體實施方式

下面通過實施例並結合附圖對本實用新型做進一步說明，但不限於此。

實施例1：

如圖1至圖6所示，本實施例提供一種植樹機，包括牽引車，牽引車的駕駛室6位於車身4的左前方，由駕駛員駕駛牽引車前行並可觀察植樹情況，本實施例中牽引車為履帶式牽引車。

在牽引車的前部設有挖坑機構1，用於挖出栽種樹苗的樹坑；

在牽引車的中部設有取苗機構2，並在牽引車的一側設有存儲樹苗的苗箱，苗箱位於駕駛室6右側位置並位於取苗機構2的前方，取苗機構2用於將苗箱中的樹苗取出並放置到挖好的樹坑內；苗箱內可以放置多個樹苗，便於連續大面積作業。

在牽引車的尾部設有推壓機構3，用於將土推回放置有樹苗的樹坑內並將土壓實。

其中，挖坑機構1包括平移裝置、升降裝置和挖掘裝置，其中平移裝置設置在牽引車前端，升降裝置與平移裝置連接，升降裝置的底部通過第一平臺連接挖掘裝置。

平移裝置包括第一伺服電機109、第一蝸輪蝸杆傳動裝置110、第一絲槓111、第一導軌112和第一滑板102，其中第一導軌112安裝在車身4前端，第一絲槓111的兩端安裝在第一導軌112上，第一伺服電機109通過第一蝸輪蝸杆傳動裝置110與第一絲槓111的一端傳動連接，第一滑板102的底端設有滑塊，第一滑板102通過底端的滑塊與第一絲槓111螺紋連接並藉助第一導軌112移動(第一導軌起到輔助第一滑板移動的作用，保持第一滑板移動過程中的穩定性)。

升降裝置包括第一液壓伸縮缸105、第一導向滑杆103和第一導向塊104，第一液壓伸縮缸105的缸體安裝在第一滑板102上，第一液壓伸縮缸105的活塞杆連接第一平臺101，第一導向塊104安裝在第一滑板102上，第一導向滑杆103貫穿第一導向塊104與第一導向塊104滑動連接且第一導向滑杆103的底端連接第一平臺101。通過增加第一導向滑杆103和第一導向塊104，可以保證第一液壓伸縮缸105在升降過程中帶動第一平臺101上下以及挖掘裝置在挖掘過程中的穩定性。

挖掘裝置包括液壓馬達106、蝸輪蝸杆減速器107和螺旋鑽杆108，其中液壓馬達106和蝸輪蝸杆減速器107均安裝在第一平臺101上，液壓馬達106與蝸輪蝸杆減速器107傳動連接，蝸輪蝸杆減速器107與螺旋鑽杆108連接。選用液壓馬達和蝸輪蝸杆減速器的動力組合，來驅動螺旋鑽杆旋轉並配合升降裝置實現螺旋鑽杆邊旋轉邊向下挖坑，這套動力組合動力強勁且穩定性好，並易於後期的維護保養。螺旋鑽杆採用系列化設計，針對不同樹苗的樹幹直徑，可選擇不同型號的螺旋鑽杆。

其中，取苗機構包括取苗機械手207、旋轉平臺201、第二滑板202、第二導軌203、第二絲槓204、第二伺服電機205以及第二蝸輪蝸杆傳動裝置206，其中第二導軌203的兩端滑動設置在牽引車兩側的第一軌道208上，第二絲槓204的兩端安裝在第二導軌203上，第二伺服電機205通過第二蝸輪蝸杆傳動裝置206與第二絲槓204的一端傳動連接，取苗機械手207安裝在旋轉平臺201上，旋轉平臺201安裝在第二滑板202上並可在第二滑板上實現180°旋轉，第二滑板202的底端設置有滑塊，第二滑板202通過滑塊與第二絲槓204螺紋連接並藉助第二導軌203移動(第二導軌起到輔助第二滑板移動的作用)。取苗機械手為液壓驅動，可對苗箱內的樹苗進行有效抓取，通過旋轉平臺實現取苗機械手的位置轉移，由取苗機械手在車身前部苗箱內取出樹苗後，旋轉取苗機械手到車身尾部進行樹苗的栽種。

其中，推壓機構3包括旋轉盤302、第三滑板303、第三絲槓305、第三導軌304、第三伺服電機(圖中未示出)、第三蝸輪蝸杆傳動裝置306、液壓機械手臂、推土裝置301和壓實裝置，其中第三導軌304的兩端滑動設置在牽引車兩側的第二軌道307上，第三絲槓305的兩端安裝在第三導軌304上，第三伺服電機通過第三蝸輪蝸杆傳動裝置306與第三絲槓305一端傳動連接，第三滑板303的底端設置有滑塊，第三滑板303通過滑塊與第三絲槓305螺紋連接並藉助第三導軌304移動(第三導軌起到輔助第三滑板移動的作用)，第三滑板303上對稱設置兩個所述的旋轉盤302，旋轉盤302能夠在第三滑板303上旋轉，旋轉盤302上設置所述的液壓機械手臂，液壓機械手臂連接推土裝置和壓實裝置。

推土裝置包括推土主體8、推土板12、推塊9和第二液壓伸縮缸10，其中推土主體8的上端設有吊架，推土板12的外側通過銷15與推土主體8的底部連接，推土板12的內側頂端通過彈簧20與推塊9一側連接，推塊9的頂端與吊架鉸接，第二液壓伸縮缸10的缸體與吊架連接，第二液壓伸縮缸10的活塞杆與推塊9一側鉸接。通過第二液壓伸縮缸提供動力驅動推塊，推塊帶動推土板實現推土板向內側推土，最終完成對栽有樹苗的樹坑的填土。

推土主體8呈半圓臺形，在推土主體8內設置有兩層推土板，每層推土板均由23個推土板依次排列圍成。推土主體設計成半圓臺形以及在推土主體內設置兩層推土板，可以有效將土聚攏推進樹坑內，減少漏土，實現一次推土即可將樹坑填滿。

壓實裝置包括壓土板14、第二導向滑杆11、第二導向塊13和第三液壓伸縮缸7，第二導向滑杆11的頂端與吊架固定連接，第二導向塊13滑動設置在第二導向滑杆11上且第二導向塊3的底端與壓土板14連接，第三液壓伸縮缸7的缸體與吊架鉸接，第三液壓伸縮缸7的活塞杆與壓土板14鉸接。推土裝置推土完成後會在樹坑裡的周圍留一圈土，後續通過壓土板將回填的土壓實後，在樹坑形成凹坑方便植樹完成後進行澆灌。

牽引車駕駛室6內設置有智能控制系統，智能控制系統與挖坑機構、取苗機構、推壓機構電連接，用於實現程序化作業。智能控制系統的核心是嵌入式單片機，可事先輸入植樹程序並可根據不同的樹苗和栽種要求來修改植樹程序，實現自動化植樹作業。

本實施例的技術方案，履帶式牽引車由內燃機提供動力，內燃機提供整套設備的動力。採用履帶式牽引車可以提高植樹機對地形的適應性，植樹過程車身穩定性好，同時也便於保證牽引車行走路徑是直線，保證植樹的直線性，同時可以較準確地調節樹苗的行間距。植樹機上設置有完整的液壓系統，為植樹機上的液壓裝置提供液壓油並保障其正常運行。

實施例2：

一種植樹機，結構如實施例1所述，其不同之處在於：兩層推土板包括內層推土板19和外層推土板18，內層推土板19和外層推土板18呈錯位設置。內外兩層推土板呈錯位設置，可減少土從兩個推土板之間漏掉。

實施例3：

一種如實施例2所述的植樹機的工作方法，具體包括以下步驟，

(1)植樹機開始作業前，先在智能控制系統內輸入植樹程序，植樹程序包括行間距參數、樹坑深度參數及填土半徑參數；然後選擇符合要求的螺旋鑽杆108，苗箱內放入待栽種的樹苗；

(2)啟動植樹機，駕駛員駕駛牽引車，挖坑機構按照設定的樹坑深度參數，由第一液壓伸縮缸105下降帶動螺旋鑽杆108下挖並同步由液壓馬達106驅動螺旋鑽杆108旋轉，挖出一個樹坑後，挖坑機構按照設定的行間距參數由第一滑板102平移，帶動螺旋鑽杆108移動到下一個樹坑位，再由螺旋鑽杆108按照樹坑深度參數挖出下一個樹坑；

(3)待一排樹坑挖出後，駕駛員駕駛牽引車向前移動，依次按照步驟(2)的方法挖出一排排樹坑；

(4)當有一排樹坑在車身4後方出現時，取苗機構2開始啟動作業，取苗機械手207從苗箱內將樹苗取出通過旋轉平臺201將樹苗移動到車身4後方，並由取苗機械手207將樹苗放入樹坑，然後推壓機構啟動，液壓機械手臂通過旋轉盤302依照填土半徑參數轉動展開，兩個推土裝置合攏將樹苗兩側的土推入樹坑，再由壓土板14作業將推土板12內側的土壓實並使樹坑外圍留有一圈土，便於後續的澆灌；

(5)取苗機構和推壓機構依次按照行間距移動，按照步驟(4)的方法將樹苗放入一排樹坑內並通過推壓機構將土推入樹坑並壓實。