一種自動刈割裝置的剪切口的設(shè)計方法
【專利摘要】一種自動刈割裝置的剪切口的設(shè)計方法，其特征在于：基于慣性力和杠桿原理，使一個或多個刀片的刃部圍繞待切物發(fā)生公轉(zhuǎn),并以杠桿為傳動機構(gòu)使用慣性力調(diào)整刀片刃部對待切物的壓力。以本發(fā)明為指導(dǎo)設(shè)計出的生態(tài)景觀浮島自動刈割裝置，可以大規(guī)模運用于生態(tài)浮島或景觀浮島，加強生態(tài)景觀浮島的自動化，提高生態(tài)景觀浮島對富營養(yǎng)水體治理效率。
【專利說明】一種自動刈割裝置的剪切口的設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種剪切口的設(shè)計方法，尤其涉及一種自動刈割裝置的剪切口的設(shè)計方法，專用于生態(tài)景觀浮島上植物的自動刈割裝置的設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]采用生態(tài)技術(shù)對河道湖泊進行水質(zhì)恢復(fù)是一種經(jīng)濟有效的方法，目前在發(fā)達國家和國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。生態(tài)技術(shù)主要指人工濕地、生態(tài)浮島等，是促進包括微生物、水生植物、水生動物等組成的水體生態(tài)平衡恢復(fù)的技術(shù)。城鎮(zhèn)河道、湖泊和水庫受用地和水位變化的影響，人工濕地技術(shù)的應(yīng)用受到限制。而人工生態(tài)浮島技術(shù)，不受水位變化的限制，可以直接布置在水面上，維護管理方便。
[0003]本領(lǐng)域的技術(shù)人員一直致力于提高生態(tài)景觀浮島的水體恢復(fù)效率，很多研究表明，根據(jù)中國南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院江蘇省環(huán)境演變及生態(tài)建設(shè)重點實驗室，研究人員周曉紅等人發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)》雜志2008年12期的“刈割對生態(tài)浮床植物黑麥草光合作用及其對氮磷等凈化效果的影響”，可以得知，劉割能夠顯著提高黑麥草系統(tǒng)對富營養(yǎng)水體中氮、磷等的去除效果，由于生態(tài)浮床一般放在水中，在實際應(yīng)用在如果使用手工刈割非常麻煩，人力消耗極其大，顯然不適合于大規(guī)模應(yīng)用，因此，發(fā)展自動刈割的生態(tài)景觀浮島非常必要。由于生態(tài)景觀浮島是浮在水中央的，所以為安全和使用壽命的角度出發(fā)，現(xiàn)有的帶電源的生態(tài)景觀浮島一般不采用電線供電，而使用在浮島上發(fā)電的方式為生態(tài)景觀浮島提供電能，所以生態(tài)景觀浮島自動刈割裝置的電源很難提供較大的輸出功率；再者從商業(yè)角度出發(fā)使用小功率電路和小功率電機成本更低，有利于商業(yè)應(yīng)用。
[0004]由于生態(tài)景觀浮島的大多由多個單獨的浮體拼接而成，每個浮體內(nèi)放一些植物，所以這些由單獨的浮體拼接而成的生態(tài)景觀浮島需要每一個浮島都需要安裝一個自動刈割裝置，且現(xiàn)有技術(shù)的大規(guī)模收割機械一般過重?zé)o法應(yīng)用。
[0005]綜上述可知，生態(tài)景觀`浮島自動刈割裝置特殊性較為明顯，需要做特別設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:一種自動刈割裝置的剪切口的設(shè)計方法，本發(fā)明可以指導(dǎo)機械設(shè)計人員設(shè)計出對動力源功率具有自動適應(yīng)性的剪切口，不論動力源功率大小都能很好的完成切割任務(wù)。
[0007]本發(fā)明具有如下技術(shù)內(nèi)容:
技術(shù)內(nèi)容1:一種自動刈割裝置的剪切口的設(shè)計方法，其特征在于:基于慣性力和杠桿原理，使一個或多個刀片的刃部圍繞待切物發(fā)生公轉(zhuǎn)，并以杠桿為傳動機構(gòu)使用慣性力調(diào)整刀片刃部對待切物的壓力。
[0008]技術(shù)內(nèi)容說明及其有益效果:
技術(shù)內(nèi)容說明1:如技術(shù)內(nèi)容I所述，慣性力是指因為慣性而表現(xiàn)出的力，比如離心力、因慣性表現(xiàn)出的推力(后面簡稱慣性推力)；使用慣性力調(diào)整刃對待切物壓力的好處在于慣性力的強度一般和運動參數(shù)相關(guān)，如離心力和公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速密切相關(guān)，也就是說對于同一刈割裝置而言，刃對待切物的壓力隨動力源的功率成正比例關(guān)系，慣性推力則與公轉(zhuǎn)的加速度有關(guān)，也就是說公轉(zhuǎn)速度變化越快，慣性推力越大，當(dāng)刃與待切物之間摩擦力變大時，刃的公轉(zhuǎn)速度被拉低時，慣性推力就會表現(xiàn)出來，慣性推力可以通過傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)換為將刃提起的力，以減小刃對待切物壓力，進而減小摩擦力，避免刃被卡??；使用杠桿作為慣性力傳動機構(gòu)的好處在于傳動無延遲；“刃部圍繞待切物發(fā)生公轉(zhuǎn)”其中圍繞一詞說明待切物位于公轉(zhuǎn)軌道內(nèi)側(cè)。
[0009]技術(shù)內(nèi)容說明2:本發(fā)明的核心在于其物理原理，依照本發(fā)明設(shè)計的自動切割裝置，其效果與材料關(guān)系不大，具有一定剛性的材料均可采用，比如:塑料、石材、陶瓷、骨頭、金屬、合金、陶瓷、碳纖維、玻璃、木材、竹材、硬橡膠等一切能穩(wěn)定維持自身形狀的材料。
[0010]技術(shù)內(nèi)容說明3:本發(fā)明的初衷雖然是為生態(tài)景觀浮島自動刈割裝置的剪切口的設(shè)計，但其用途范圍并不限于生態(tài)景觀浮島。
[0011]本發(fā)明的新穎性在于:這種設(shè)計方法屬于世界首創(chuàng)。
[0012]本發(fā)明的創(chuàng)造性在于:有效綜合機械設(shè)計的現(xiàn)有技術(shù)，為生態(tài)景觀浮島的應(yīng)用環(huán)境特別創(chuàng)造了一種自動刈割裝置的剪切口的設(shè)計方法；其中使用慣性力調(diào)整刃對待切物壓力的獨特方法相對現(xiàn)有的切割技術(shù)，具有突出創(chuàng)造性，因為這一設(shè)計使得自動刈割裝置具有了自動適應(yīng)動力源功率和自動防卡刃這兩個‘非顯而易見’的技術(shù)效果。
[0013]本發(fā)明的實用性在于:以本發(fā)明為指導(dǎo)設(shè)計出的生態(tài)景觀浮島自動刈割裝置，可以大規(guī)模運用于生態(tài)浮島或景觀浮島，加強生態(tài)景觀浮島的自動化，提高生態(tài)景觀浮島對富營養(yǎng)水體治理效率。
[0014]
【專利附圖】

【附圖說明】
`[0015]圖1-11是依照本發(fā)明設(shè)計方法實施實例I的設(shè)計的一種可以于生態(tài)景觀浮島自動刈割裝置的剪切口的主要結(jié)構(gòu)示意圖；圖12、圖13為實施實例I的力學(xué)原理圖。
【具體實施方式】
[0016]下面將結(jié)合實施實例對本發(fā)明的【具體實施方式】進行說明:
實施實例I。
[0017]本實施實例為生態(tài)景觀浮島自動刈割裝置設(shè)計一種剪切口，其的原理為:基于慣性力和杠桿原理，使三個刀片10圍繞待切物發(fā)生公轉(zhuǎn)，以刀體為傳動機構(gòu)使用慣性力調(diào)整一塊刀片10刃14對待切物的壓力，并使用公轉(zhuǎn)方向控制刀片10的收發(fā)；其具體方案是以刀體為傳動機構(gòu)使用慣性力調(diào)整兩塊刀片10的刀背13對公轉(zhuǎn)環(huán)30內(nèi)植物80的壓力，以收攏和擠壓公轉(zhuǎn)環(huán)30內(nèi)植物80 ;以動力環(huán)20配合公轉(zhuǎn)環(huán)30來控制三塊刀片10的公轉(zhuǎn)方向，并以撥孔32配合撥桿21控制刀片10的活動，當(dāng)動力環(huán)20轉(zhuǎn)動方向為70時撥桿21放開對刀片10的阻擋，并帶動公轉(zhuǎn)環(huán)30轉(zhuǎn)動,進一步帶動刀片10進行公轉(zhuǎn)，以對位于公轉(zhuǎn)環(huán)30內(nèi)的植物進行刈割，當(dāng)動力環(huán)20轉(zhuǎn)動方向為71時，撥桿21阻擋刀片10的運動，起到收刀的作用，以避免刀片10阻礙公轉(zhuǎn)環(huán)30內(nèi)被刈割植物80的再生長；使用兩塊刀片10刀背13擠壓植物80的好處在于，這兩塊刀片可以作為備用刀片，如果現(xiàn)用于切割的刃14破損，轉(zhuǎn)換其他刀片10的安裝方向即可修好，而且如果使用三面刃對植物80切割的話可能造成很多碎段。
[0018]如圖1和圖7所示，實施實例I的刀片10由轉(zhuǎn)動連接孔12、刀柄11、刀背13、刃
14、配重15組成；刀片10安裝以后可以圍繞轉(zhuǎn)動連接12的軸線轉(zhuǎn)動，形成慣性力杠桿，其中慣性力主要來自于配重15的運動；配重15還起到調(diào)節(jié)刀片10重心的作用，確保刀片10重心位于刀柄11上，以保證公轉(zhuǎn)時刀片10的穩(wěn)定；刃14為平刃。
[0019]如圖2和圖7所示，實施實例I的動力環(huán)20上具有三個撥桿21，用于傳動帶動公轉(zhuǎn)環(huán)30的轉(zhuǎn)動，并配合孔32以控制刀片10的收發(fā)，以方向70運轉(zhuǎn)時，撥桿不干涉刀片10的運動，以方向71運轉(zhuǎn)時，撥桿21會卡住刀片10起到收刀的作用。
[0020]如圖3所示和圖7，實施實例I的公轉(zhuǎn)環(huán)30上具有孔31、孔32、孔33。
[0021]如圖4所示和圖7，實施實例I的套筒40具有內(nèi)孔41，套筒40具有調(diào)節(jié)三塊刀片10之間的公轉(zhuǎn)面的距離，使兩個套筒40和刀片10通過固定軸60以不同的順序串在一起調(diào)節(jié)刀片10的高度，可以使三塊刀片10的公轉(zhuǎn)平面不重合，防止刀片之間的碰撞。
[0022]如圖5所示和圖7，實施實例I的支柱50的作用是作為上下兩片公轉(zhuǎn)環(huán)30的支撐。
[0023]如圖6所示和圖7，實施實例I的固定軸60的作用是串起刀片10和套筒40，刀片10與固定軸60之間的連接為轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)動連接孔12可以繞固定軸60轉(zhuǎn)動，套筒40與固定軸60之間的連接為轉(zhuǎn)動連接，套筒40可以繞固定軸60轉(zhuǎn)動。
[0024]如圖7和圖8所示，為實施實例I的組裝圖。
[0025]如圖9所示，為實施實例I與植物80的位置關(guān)系示意圖，可看出植物80位于公轉(zhuǎn)環(huán)30內(nèi)。
[0026]如圖10所示，為實施實例I對植物80進行切割的示意圖，由于離心力的作用，刀片10通過杠桿效果將刃14、刀背13壓向植物，然后通過刀片10的公轉(zhuǎn)使刃14與植物80表面發(fā)生相對運動，起到七個作用，一層層的慢慢切直到切割全部完成；當(dāng)刃14受到的摩擦力拉低公轉(zhuǎn)速度時，配重15產(chǎn)生的慣性力會在杠桿作用下轉(zhuǎn)化為提起刃14的力，以減小摩擦力，防止卡刃，這對小功率的動力源而言，有巨大的意義。
[0027]如圖11所示，為實施實例I收刀的示意圖，撥桿21和支撐柱50阻礙了刀片10的轉(zhuǎn)動，并將其限制在圖中所示位置。
[0028]如圖12所示，為實施實例I轉(zhuǎn)動環(huán)30以方向70勻速轉(zhuǎn)動時刀片10的受力分析圖，離心力FlO分解成Fll和F12，在刀片10的杠桿作用下產(chǎn)生一個方向與F12相反的力F13，以提供刃14對植物80的壓力，圖中為了方便沒有畫出植物80 ;為了視圖清晰，該圖沒有做過于復(fù)雜的分析，但已經(jīng)解釋了實施實例I如何通過慣性力為刃14對植物80提供壓力。
[0029]如圖13所示，為實施實例I轉(zhuǎn)動環(huán)30被拉低速度時的受力分析，慣性推力F20，分解成F22和F21，在刀片10的杠桿作用下產(chǎn)生一個方向與F21相反的力F23，，以降低刃14對植物80的壓力，圖中為了方便沒有畫出植物80 ;為了視圖清晰，該圖沒有做過于復(fù)雜的分析，但已經(jīng)解釋了實施實例I如何通過慣性力調(diào)整刃14對植物80的壓力。
[0030]本實施實的使用方法是:應(yīng)用于帶自動刈割裝置的生態(tài)景觀浮島，將其布置在植物生長的必經(jīng)位置，劉割時配合電機帶動動力環(huán)20按方向70轉(zhuǎn)動，即可達到刈割植物的目的，劉割完成后反轉(zhuǎn)電機使動力環(huán)20按方向71轉(zhuǎn)動，即可實現(xiàn)收刀，以防刀刃阻礙或傷害生長中的植物；特別值得注意的是，本發(fā)明的實施實例應(yīng)用時，一植物單元對應(yīng)一個刈割裝置，這是為應(yīng)對生態(tài)景觀浮島的特殊狀況而設(shè)計的。
[0031]為了清晰的呈現(xiàn)實施實例的原理，本說明書沒有對支撐結(jié)構(gòu)、動力裝置、動力裝置與動力環(huán)的連接、配合支柱50和固定軸60的卡箍等可以不付出創(chuàng)造性腦力勞動即可實現(xiàn)的現(xiàn)有技術(shù)進行贅述。
[0032]列舉以上實施實例只是為了加深公眾對本發(fā)明的理解，而不是對本發(fā)明保護范圍的限定。
【權(quán)利要求】
1.一種自動刈割裝置的剪切口的設(shè)計方法，其特征在于:基于慣性力和杠桿原理，使一個或多個刀片的刃部圍繞待切物發(fā)生公轉(zhuǎn)，并以杠桿為傳動機構(gòu)使用慣性力調(diào)整刀片刃部對待切物的壓力。
【文檔編號】C02F3/32GK103864218SQ201410118725
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】朱蕾 申請人:朱蕾