樹木清理定向傾倒輔助工具設(shè)計(jì)研究

陳建峰 趙志剛

摘要：為使斷裂的樹木按照作業(yè)人員的意愿向背離線路的方向傾倒，保證線路的安全運(yùn)行，設(shè)計(jì)樹木清理定向傾倒輔助工具。包括上卡具、下卡具、上支撐臂、下支撐臂、可伸縮的外桿和可伸縮的內(nèi)桿。內(nèi)桿同軸設(shè)置于外桿內(nèi)且內(nèi)桿的兩端均伸出外桿，外桿的上端外側(cè)壁固定設(shè)置有用于對繩索的中間段進(jìn)行固定的U型件，U型件的一端為固定端且固定端與外桿的外側(cè)壁固定。使U型件能夠?qū)⑸?、下卡具固定在待伐樹木上，操作人員可在上、下卡具之間所對應(yīng)的待伐樹木進(jìn)行鋸樹，當(dāng)待伐樹木斷裂時(shí)，上部分?jǐn)嗔训臉淠緯?huì)沿交接限定轉(zhuǎn)動(dòng)的方向傾倒，從而達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，避免倒向線路方向，保證操作人員安全和線路安全。

關(guān)鍵詞：樹木清理;定向傾倒;輔助工具;工具設(shè)計(jì)

1樹木清理定向傾倒輔助工具設(shè)計(jì)

1.1樹木清理定向傾倒輔助工具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的樹木清理定向傾倒輔助工具的具體構(gòu)造如圖1所示。

如圖1所示，該工具主要由上卡具、下卡具、上支撐臂、下支撐臂、可伸縮的外桿、可伸縮的內(nèi)桿、橢圓穿孔、合頁、間隙凹槽等部位組成。其中上卡具、下卡具、上支撐臂、下支撐臂、可伸縮內(nèi)外桿是該工具的核心組成成分。上卡具和下卡具均由條形鋼構(gòu)成，上面分別設(shè)置兩個(gè)橢圓形穿孔。上支撐臂、下支撐臂分別與上卡具和下卡具構(gòu)成一個(gè)“工”字型結(jié)構(gòu)，四者之間相互交接，其中上支撐臂和下支撐臂之間由合頁作為連接，且上支撐臂的長度大于下支撐臂。在下支撐臂與合頁之間有一個(gè)凹槽，分別與U型螺栓相對設(shè)置，其內(nèi)部有增大穩(wěn)固性的鋸齒結(jié)構(gòu)。將可伸縮內(nèi)桿同軸部位設(shè)置在可伸縮外桿內(nèi)部，且內(nèi)桿的兩端均伸出外桿。可伸縮外桿外側(cè)固定設(shè)置又用于對繩索的中間段進(jìn)行固定的U型件，U型件的一端為固定端且固定端與外桿的外側(cè)壁固定。

1.2樹木清理定向傾倒輔助工具使用方式

如圖1所示，在本文所設(shè)計(jì)的在樹木清理定向傾倒輔助工具中，最重要的組成部位是上支撐臂、下支撐臂、上卡具和下卡具。使用本文設(shè)計(jì)的樹木清理定向傾倒輔助工具時(shí)，工作人員應(yīng)首先用上卡具、下卡具以及U型件固定在待砍伐的樹干或樹枝上，以防止其在樹木傾倒過程中左右搖擺導(dǎo)致樹木傾倒方向錯(cuò)誤。然后用手鋸或電鋸在下支撐臂的間隙凹槽中修剪樹干部位支出的樹枝，修剪完畢后正式開始伐樹工作。將U型件將上、下卡具固定在待伐樹木上，伐木工人能夠在上、下卡具之間的位置工作。搬動(dòng)上支撐臂，轉(zhuǎn)動(dòng)上支撐臂和下支撐臂之間的合頁部位，能夠使被修剪過樹枝的樹木按照伐木工人的意愿傾倒。

2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作

本實(shí)驗(yàn)旨在證明上文中設(shè)計(jì)的樹木清理定向傾倒輔助工具確實(shí)具備改變樹木傾倒方向的能力，在樹木砍伐工作中具備實(shí)用價(jià)值。首先需要在伐木工程中挑選兩棵直徑、高度相差不大的樹木，其中樹木的直徑計(jì)算公式如下所示：

其中，d表示樹木的直徑;C表示該樹木某高度下的周長;π取值為3.14。在選擇相似的樹木時(shí)，需要測量計(jì)算兩棵樹距地面10cm高度時(shí)的直徑、距地面50cm時(shí)的直徑和距地面100cm高度時(shí)的直徑，且兩棵樹木的高度差不能大于10cm。

2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

將上文中所涉及的實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄在實(shí)驗(yàn)檔案中，經(jīng)過分析整理之后，得到如下表所示的數(shù)據(jù)。

表1數(shù)據(jù)主要表明當(dāng)樹木的高度和直徑相差不大時(shí)，測試兩個(gè)高度和直徑相似的樹木分別預(yù)設(shè)不同的傾倒方向，并將使用樹木清理定向傾倒輔助工具之后實(shí)際的傾倒方向與預(yù)設(shè)方向進(jìn)行對比后所得到的數(shù)據(jù)信息。根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息，可以得知當(dāng)樹木的直徑和高度增大時(shí)，本文設(shè)計(jì)的樹木清理定向傾倒輔助工具能夠在一定程度上決定樹木傾倒的方向。當(dāng)樹木的高度為8m時(shí)，樹木傾倒后的傾斜角度才剛剛達(dá)到10°。總而言之，本文設(shè)計(jì)的樹木清理定向傾倒輔助工具能夠在一定程度上決定樹木傾倒的方向，由此證明本文設(shè)計(jì)是有效的，在砍伐工作中具備一定的實(shí)用價(jià)值。

3結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的樹木清理定向傾倒輔助工具的主要用途就是改變砍伐樹木的過程中樹木傾倒的方向，并且能夠解決樹木在傾倒過程中的搖擺問題，極大地解決了伐樹工人和機(jī)器設(shè)備的安全問題。通過詳細(xì)介紹該工具發(fā)明的技術(shù)方向與使用方式，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該工具確實(shí)具備改變樹木傾倒方向的作用，證明在伐樹工程中該設(shè)計(jì)具備一定的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司湛江供電局）