地面落叶收集压块车.pdf

本发明涉及工程机械技术领域，公开了一种地面落叶收集压块车，包括：收集装置、调节机构、预压缩装置、压缩成型装置、切断刀、集料箱、底盘组成，其作业过程中，调节机构控制落叶吸盘方位、并对地面仿形，在风机的作用下，落叶经输送软管进入分离室后落入旋转落料阀上方，达到一定量的落叶将经旋转落料阀落入预压喂料口，在预压缩装置内落叶被输送、切碎、搅拌卷曲或揉搓成球，经预压缩后推送到压缩成型装置中高压压缩成型，达到预设长度后由切断刀快速往复运动切断成高密度空心圆柱落叶块落入集料箱内，实现连续吸取、收集、预压缩、成型压缩、切断、集料，地面落叶高密度成型的联合作业，成型后的高密度落叶块便于运输、储存及资源再利用。

1.  地面落叶收集压块车，其特征在于，包括：收集装置、调节机构、预压缩装置、压缩成型装置、切断刀、集料箱、底盘组成，自走、轮式底盘上由前向后依次设置有收集装置、预压缩装置、压缩成型装置、集料箱，并分别与底盘的车架固连，安装在底盘车架上的调节机构用于控制收集装置的落叶吸盘，收集装置的出料口与水平横置的预压缩装置的入料口连接，预压缩装置的出料口连接于压缩成型装置的喂料口，压缩成型装置纵向倾斜布置、其出料口处设置有往复运动的切断刀，切断成型的高密度落叶块由集料箱收集暂存；
所述的收集装置包括：落叶吸盘、输送软管、风机、分离室、旋转落料阀组成，落叶吸盘通过输送软管与分离室的进料口贯通，分离室后侧固连有风机，风机的吸气口与分离室的排气口连通，分离室下部连接旋转落料阀，旋转落料阀下端出料口与预压缩装置的喂料口连接，收集装置通过分离室的机体与底盘的车架固连；
所述的调节机构包括：支杆、驱动摇杆、从动摇杆、连杆、吸盘控制杆组成，支杆、驱动摇杆、连杆、从动摇杆依次相互转动联接，组成平行四边形机构ABCD，连杆位置由支杆与驱动摇杆间夹角β控制，吸盘控制杆一端垂直固连在连杆上，另一端与落叶吸盘固连，支杆末端E点与底盘的车架转动联接，支杆垂直于底盘的车架水平面，平行四边形机构ABCD所在平面方位由转角α控制，E点位于底盘的车架中线上；
所述的预压缩装置包括：预压缸体、预压喂料口、预压出料口、预压螺旋轴、输送螺旋叶片、切碎动刀、切碎定刀、搅拌动杆、搅拌定杆、预压螺旋叶片组成，空心圆柱预压缸体为预压缩装置的机体，预压缸体末端缩径为空心圆台、其最小直径处为预压出料口，预压缸体首端上方沿径向固连有预压喂料口，预压螺旋轴与预压缸体同轴线转动联接，输送螺旋叶片、切碎动刀、搅拌动杆和预压螺旋叶片依次序分别固连在预压螺旋轴上并随其同轴线转动，预压缸体内沿轴线方向与切碎动刀、搅拌动杆分别对应位置处径向固连着切碎定刀和搅拌定杆，预压缩装置通过预压缸体与底盘的车架固连；
其中，所述的预压缩装置中：输送螺旋叶片和预压螺旋叶片螺旋方向相同，m(m≥3)根切碎动刀固连于预压螺旋轴上沿轴线方向等距分布、绕轴线径向均布、且与螺旋叶片旋向相同，相同数量m根切碎定刀固连于预压缸体内同一半径方向、沿轴线方向与切碎动刀分别对应等距线性布置；n(n≥3)根搅拌动杆固连于预压螺旋轴上并沿轴线方向等距分布、绕轴线径向均布、且与螺旋叶片旋向相同，相同数量n根搅拌定杆固连于预压缸体内同一半径方向、沿轴线方向与搅拌动杆分别对应等距线性布置；
所述的压缩成型装置包括：成型缸体、成型喂料口、成型出料口、成型螺旋轴、压缩螺旋叶片组成，成型缸体为压缩成型装置的机体，成型缸体首段为内径d1空心圆柱、末段为内径d2空心圆柱、中段由空心圆台过渡段构成，三段同轴线、且d1>d2，成型缸体首端径向设置有成型喂料口、轴向末端为成型出料口，成型螺旋轴与成型缸体同轴线转动联接，压缩螺旋叶片固连在成型螺旋轴上并随其 同轴线转动，压缩成型装置通过成型缸体与底盘的车架固连；
其中，所述的压缩成型装置中，压缩螺旋轴外径为d，压缩螺旋叶片为压缩比p>1的变螺距螺旋叶片，成型缸体的内径d1圆柱腔为压缩腔、内径d2圆柱腔为保压腔、圆台腔为成型腔，成型压缩比q＝(d1²-d²)/(d2²-d²)，压缩成型装置的总压缩比i＝p*q。

2.  根据权利要求1所述的地面落叶收集压块车，其特征在于，压缩成型装置的总压缩比i是车辆设计性能参数，通过改变一级致密压缩比p或改变二级成型压缩比q，以适应不同含水量的落叶高压致密成型，工作过程中不能改变；高密度空心圆柱落叶块的长度是由长度计数器设定，工作过程中可以根据需要改变；通过浮动夹角β实现落叶吸盘对地面仿形，通过改变转角α实现落叶吸盘方位的调整，当α＝90°、提升落叶吸盘高度后锁定夹角β，车辆由收集压块作业变为转场运输状态。

地面落叶收集压块车
技术领域
本发明涉及一种地面落叶收集压块车，属于工程机械技术领域。特别涉及一种路边地面落叶连续吸取、收集、预压缩、成型压缩、切断、集料的联合作业车辆。
背景技术
随着我国城市化进程的加快，园林绿化由于在改善城市环境质量、缓解城市热岛效应，维持城市生态平衡方面的特殊作用而日益受到人们的重视，不断快速地发展，随之而来的，植物废弃物如枯枝落叶、树枝修剪物、草坪修剪物、杂草、种子和残花等的量越来越大，以往通常将枯枝落叶以填埋和焚烧的方式处理，这不仅造成了环境的污染也带来资源的浪费，更使绿地生态系统的物质循环和能量流动断裂，土壤肥力得不到自我维持。我国每年城市落叶量高达几十亿吨，北京市一年产出2306万吨以落叶为主的绿化废弃物，其中，城八区约有167万吨，而随着京城绿地面积逐年大幅度增长和落叶树木的增加，绿化废弃物也呈逐年上升趋势。天津市每年落叶量约1000万吨，石家庄市每天落叶量约200吨，落叶每吨可产生热量2000大卡，3.5吨落叶相当于1吨标准煤；除了填埋和焚烧以外，目前主要处理方法还有：裸露堆置、高温堆肥，以及通过生物处理堆成有机肥等。
考虑到环境保护的迫切性及城区特殊的地理环境，填埋、焚烧的处理方式受到严格限制，高温堆肥等处理方式则需要将城市道路落叶集中到指定地点，落叶密度30—50kg/m³，如对其进行压缩后，密度可达到800—1300kg/m³；通过联合作业的收集压缩方式，单位重量的落叶体积大大减小，较以往的处理方式而言，更容易集料、运输及再利用。不同地面情况下的落叶而言，道路落叶容易收集处理，而公园、广场、街道路边地面、绿化带落叶则难以收集处理，新型的落叶收集技术将有很广泛的应用前景。通过控制含水率等因素，被压缩成型后的树叶可直接作为生物质燃料使用，因此从植物废弃物再利用及循环经济的客观要求出发，对植物废弃物的收集模式、处理技术及产品应用的综合研究，建立具有一定普适性的资源再生循环利用的技术平台，解决植物废弃物的处置问题，具有显著的节本增效功能及广泛的社会意义。
发明内容
本发明的目的是要提供一种地面落叶收集压块车，通过连续吸取、收集、预压缩、成型压缩、切断、集料，实现路边地面落叶高密度成型的联合作业。
为了达到本发明的目的所采取的技术方案如下：
地面落叶收集压块车包括：收集装置1、调节机构2、预压缩装置3、压缩成型装置4、切断刀5、集料箱6、底盘7组成，自走、轮式底盘7上由前向后依次设置有收集装置1、预压缩装置3、压缩成型装置4、集料箱6，并分别与底盘7的车架固连，安装在底盘7车架上的调节机构2用于控制收集装置1的落叶吸盘，收集装置1的出料口与水平横置的预压缩装置3的入料口连接，预压缩装置3的出料口连接于压缩 成型装置4的喂料口，压缩成型装置4纵向倾斜布置、其出料口处设置有往复运动的切断刀5，切断成型的高密度落叶块由集料箱6收集暂存。
所述的收集装置1包括：落叶吸盘101、输送软管102、风机103、分离室104、旋转落料阀105组成，落叶吸盘101通过输送软管102与分离室104的进料口贯通，分离室104后侧固连有风机103，风机103的吸气口与分离室104的排气口连通，分离室104下部连接旋转落料阀105，旋转落料阀105下端出料口与预压缩装置3的喂料口连接，收集装置1通过分离室104的机体与底盘7的车架固连。
所述的调节机构2包括：支杆201、驱动摇杆202、从动摇杆203、连杆204、吸盘控制杆205组成，支杆201、驱动摇杆202、连杆204、从动摇杆203依次相互转动联接，组成平行四边形机构ABCD，连杆204位置由支杆201与驱动摇杆202间夹角β控制，吸盘控制杆205一端垂直固连在连杆204上，另一端与落叶吸盘101固连，支杆201末端E点与底盘7的车架转动联接，支杆201垂直于底盘7的车架水平面，平行四边形机构ABCD所在平面方位由转角α控制，E点位于底盘7的车架中线上；通过改变转角α实现落叶吸盘方位的调整；通过浮动夹角β实现落叶吸盘对地面仿形，锁定夹角β实现落叶吸盘定高度收集作业。
所述的预压缩装置3包括：预压缸体301、预压喂料口302、预压出料口303、预压螺旋轴304、输送螺旋叶片305、切碎动刀306、切碎定刀307、搅拌动杆308、搅拌定杆309、预压螺旋叶片310组成，空心圆柱预压缸体301为预压缩装置3的机体，预压缸体301末端缩径为空心圆台、其最小直径处为预压出料口303，预压缸体301首端上方沿径向固连有预压喂料口302，预压螺旋轴304与预压缸体301同轴线转动联接，输送螺旋叶片305、切碎动刀306、搅拌动杆308和预压螺旋叶片310依次序分别固连在预压螺旋轴304上并随其同轴线转动，预压缸体301内沿轴线方向与切碎动刀306、搅拌动杆308分别对应位置处径向固连着切碎定刀307和搅拌定杆309，预压缩装置3通过预压缸体301与底盘7的车架固连。
其中，所述的预压缩装置3中：输送螺旋叶片305和预压螺旋叶片310螺旋方向相同，m(m≥3)根切碎动刀306固连于预压螺旋轴304上沿轴线方向等距分布、绕轴线径向均布、且与螺旋叶片旋向相同，相同数量m根切碎定刀307固连于预压缸体301内同一半径方向、沿轴线方向与切碎动刀306分别对应等距线性布置；n(n≥3)根搅拌动杆308固连于预压螺旋轴304上并沿轴线方向等距分布、绕轴线径向均布、且与螺旋叶片旋向相同，相同数量n根搅拌定杆309固连于预压缸体301内同一半径方向、沿轴线方向与搅拌动杆308分别对应等距线性布置。
其中，所述的预压缩装置3工作中：来源于收集装置1的落叶经预压喂料口302进入到预压缸体301内，在输送螺旋叶片305的推送下，进入由切碎动刀306和切碎定刀307组成的切碎区切碎，再经过搅拌动杆308和搅拌定杆309组成的搅拌区搅拌卷曲、揉搓成球，切碎后经搅拌或揉搓处理的物料在预压螺旋叶片310的作用下被压缩，预压缩后的物料经预压出料口303被推送至压缩成型装置4的喂料口。
所述的压缩成型装置4包括：成型缸体401、成型喂料口402、成型出料口403、成型螺旋轴404、压 缩螺旋叶片405组成，成型缸体401为压缩成型装置4的机体，成型缸体401首段为内径d1空心圆柱、末段为内径d2空心圆柱、中段由空心圆台过渡段构成，三段同轴线、且d1>d2，成型缸体401首端径向设置有成型喂料口402、轴向末端为成型出料口403，成型螺旋轴404与成型缸体401同轴线转动联接，压缩螺旋叶片405固连在成型螺旋轴404上并随其同轴线转动，压缩成型装置4通过成型缸体401与底盘7的车架固连。
其中，所述的压缩成型装置4中，压缩螺旋轴外径为d，压缩螺旋叶片405为压缩比p>1的变螺距螺旋叶片，成型缸体401的内径d1圆柱腔为压缩腔、内径d2圆柱腔为保压腔、圆台腔为成型腔，成型压缩比q＝(d1²-d²)/(d2²-d²)，压缩成型装置4的总压缩比i＝p*q。
其中，所述的压缩成型装置4工作中：由预压缩装置3预压缩后的物料经成型喂料口402进入到成型缸体401内，物料在压缩腔内被压缩螺旋叶片405推送、压缩，完成一级致密压缩后物料进入成型腔内完成二级成型压缩，压缩成型的物料经过保压腔保压以减少应力松弛，最后经成型出料口403排出。
上述的地面落叶收集压块车作业过程中，调节机构控制落叶吸盘方位、并对地面仿形，在风机的作用下，落叶经输送软管进入分离室后落入旋转落料阀上方，达到一定量的落叶经旋转落料阀落入预压喂料口，在预压缩装置内落叶被输送、切碎、搅拌卷曲或揉搓成球，经预压缩后推送到压缩成型装置中高压压缩成型，达到预设长度后由切断刀快速往复运动切断成高密度空心圆柱落叶块落入集料箱内，实现连续吸取、收集、预压缩、成型压缩、切断、集料，地面落叶高密度成型的联合作业。
上述的地面落叶收集压块车中，i＝p*q是车辆设计性能参数，通过改变一级致密压缩比p或改变二级成型压缩比q，以适应不同含水量的落叶高压致密成型，工作过程中不能改变；高密度空心圆柱落叶块的长度是由长度计数器设定，工作过程中可以根据需要改变，通过浮动夹角β实现落叶吸盘对地面仿形，通过改变转角α实现落叶吸盘方位的调整，当α＝90°、提升落叶吸盘高度后锁定夹角β，车辆由收集压块作业变为转场运输状态。
本发明的有益效果在于，所提出的一种地面落叶收集压块车，通过连续吸取、收集、预压缩、成型压缩、切断、集料，实现路边地面落叶高密度成型的联合作业。应用于公园、广场及街道路边地面或绿化带落叶等难以收集处理区域的落叶收集作业中，成型后的高密度空心圆柱落叶块便于运输、储存及资源再利用。
附图说明
图1为地面落叶收集压块车主视原理图；
图2为地面落叶收集压块车俯视原理图；
图3为预压缩装置组成原理图；
图4为压缩成型装置组成原理图；
图5为预压缩装置的工作原理图；
图6为压缩成型装置的工作原理图；
图7为地面落叶收集压块车工作状态俯视图；
图8为地面落叶收集压块车运输状态主视图。
图中，1：收集装置；101：落叶吸盘；102：输送软管；103：风机；104：分离室；105：旋转落料阀；2：调节机构；201：支杆；202：驱动摇杆；203：从动摇杆；204：连杆；205：吸盘控制杆；3：预压缩装置；301：预压缸体；302：预压喂料口；303：预压出料口；304：预压螺旋轴；305：输送螺旋叶片；306：切碎动刀；307：切碎定刀；308：搅拌动杆；309：搅拌定杆；310：预压螺旋叶片；4：压缩成型装置；401：成型缸体；402：成型喂料口；403：成型出料口；404：成型螺旋轴；405：压缩螺旋叶片；5：切断刀；6：集料箱；7：底盘。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1所示的地面落叶收集压块车主视原理图，地面落叶收集压块车包括：收集装置1、调节机构2、预压缩装置3、压缩成型装置4、切断刀5、集料箱6、底盘7组成，自走、轮式底盘7上由前向后依次设置有收集装置1、预压缩装置3、压缩成型装置4、集料箱6，并分别与底盘7的车架固连，安装在底盘7车架上的调节机构2用于控制收集装置1的落叶吸盘，收集装置1的出料口与水平横置的预压缩装置3的入料口连接，预压缩装置3的出料口连接于压缩成型装置4的喂料口，压缩成型装置4纵向倾斜布置、其出料口处设置有往复运动的切断刀5，切断成型的高密度落叶块由集料箱6收集暂存，调节机构2的驱动力由液压油缸提供，切断刀5的驱动力来源于底盘7的发动机动力。
图1所示的地面落叶收集压块车主视原理图中，收集装置1包括：落叶吸盘101、输送软管102、风机103、分离室104、旋转落料阀105组成，落叶吸盘101通过输送软管102与分离室104的进料口贯通，分离室104后侧固连有风机103，风机103的吸气口与分离室104的排气口连通，接口处设置有滤网，分离室104下部连接旋转落料阀105，旋转落料阀105下端出料口与预压缩装置3的喂料口连接，收集装置1通过分离室104的机体与底盘7的车架固连；风机103属于负压风机，其驱动力来源于底盘7的发动机动力。
图1、2所示的地面落叶收集压块车主视及俯视原理图中，调节机构2包括：支杆201、驱动摇杆202、从动摇杆203、连杆204、吸盘控制杆205组成，支杆201、驱动摇杆202、连杆204、从动摇杆203依次相互转动联接，组成平行四边形机构ABCD，连杆204位置由支杆201与驱动摇杆202间夹角β控制，吸盘控制杆205一端垂直固连在连杆204上，另一端与落叶吸盘101固连，支杆201末端E点与底盘7的车架转动联接，支杆201垂直于底盘7的车架水平面，E点位于底盘7的车架中线上；平行四边形机构ABCD所在平面方位由转角α控制，α的取值范围为5°～175°，通过改变转角α实现落叶吸盘方位的调整(如图7所示)；通过浮动夹角β实现落叶吸盘对地面仿形，锁定夹角β实现落叶吸盘定高度收集作业。
图3所示的预压缩装置组成原理图，预压缩装置3包括：预压缸体301、预压喂料口302、预压出料口303、预压螺旋轴304、输送螺旋叶片305、切碎动刀306、切碎定刀307、搅拌动杆308、搅拌定杆309、预压螺旋叶片310组成，空心圆柱预压缸体301为预压缩装置3的机体，预压缸体301末端缩径为空心圆台、其最小直径处为预压出料口303，预压缸体301首端上方沿径向固连有楔形预压喂料口302，预压螺旋轴304与预压缸体301同轴线转动联接，输送螺旋叶片305、切碎动刀306、搅拌动杆308和预压螺旋叶片310依次序分别固连在预压螺旋轴304上并随其同轴线转动，预压缸体301内沿轴线方向与切碎动刀306、搅拌动杆308分别对应位置处径向固连着切碎定刀307和搅拌定杆309。输送螺旋叶片305和预压螺旋叶片310螺旋方向相同，m(m≥3)根切碎动刀306固连于预压螺旋轴304上沿轴线方向等距分布、绕轴线径向均布、且与螺旋叶片旋向相同，相同数量m根切碎定刀307固连于预压缸体301内同一半径方向、沿轴线方向与切碎动刀306分别对应等距线性布置；n(n≥3)根搅拌动杆308固连于预压螺旋轴304上并沿轴线方向等距分布、绕轴线径向均布、且与螺旋叶片旋向相同，相同数量n根搅拌定杆309固连于预压缸体301内同一半径方向、沿轴线方向与搅拌动杆308分别对应等距线性布置；其中，m＝n＝4，即在切碎区，绕轴线方向每90度径向布置1把共4把切碎动刀306；其后端的搅拌区内，同样绕轴线方向每90度径向布置1根共4根搅拌动杆308。每把切碎定刀307的刀刃均与其对应切碎动刀306的刀刃保持轴向间距为s1，每根搅拌定杆309均与其对应搅拌动刀308保持轴向间距为s2，其中s1约为1-3mm，s2等于相邻搅拌定杆309的间距的一半，预压缩装置3通过预压缸体301与底盘7的车架固连，预压缩装置的驱动力由底盘7上的发动机独立提供。
图4所示的压缩成型装置组成原理图，压缩成型装置4包括：成型缸体401、成型喂料口402、成型出料口403、成型螺旋轴404、压缩螺旋叶片405组成，成型缸体401为压缩成型装置4的机体，成型缸体401首段为内径d1空心圆柱、末段为内径d2空心圆柱、中段由空心圆台过渡段构成，三段同轴线、且d1>d2，成型缸体401首端径向设置有成型喂料口402、轴向末端为成型出料口403，成型螺旋轴404与成型缸体401同轴线转动联接，压缩螺旋叶片405固连在成型螺旋轴404上并随其同轴线转动，压缩成型装置4通过成型缸体401与底盘7的车架固连，压缩成型装置的成型螺旋轴404驱动力由底盘7上的发动机独立提供。压缩成型装置4中，成型缸体401的内径d1圆柱腔为压缩腔、内径d2圆柱腔为保压腔、圆台腔为成型腔，压缩螺旋轴外径为d、其轴向长度延伸至成型腔内，压缩螺旋叶片405为压缩比p>1的变螺距螺旋叶片，成型压缩比q＝(d1²-d²)/(d2²-d²)，压缩成型装置4的总压缩比i＝p*q，常取q>p；如：针对生长在河北地区的梧桐树秋季落叶，一般可将产品功能参数设置为p＝2.5,q＝5，以实现落叶压缩的最佳压缩比分配。
图5所示的预压缩装置的工作原理图，预压缩装置3工作中：来源于收集装置1的落叶经预压喂料口302进入到预压缸体301内，在输送螺旋叶片305的推送下，进入由切碎动刀306和切碎定刀307组成的切碎区切碎，成3-6mm宽的细条状，再经过搅拌动杆308和搅拌定杆309组成的搅拌区搅拌卷曲、揉搓成 球，增大物料间的交叉嵌入作用、并减小物料间隙，切碎后经搅拌或揉搓处理的物料在预压螺旋叶片310的作用下被压缩，预压缩后的物料经预压出料口303被推送至压缩成型装置4的喂料口。
图6所示的压缩装置的工作原理图，压缩成型装置4工作中：由预压缩装置3预压缩后的物料经成型喂料口402进入到成型缸体401内，物料在压缩腔内被压缩螺旋叶片405推送、压缩，物料间间隙变小，整体密度增大，完成一级致密压缩后物料进入成型腔内完成二级高压成型压缩，整体密度进一步增大，被压实成块，压缩成型的物料经过保压腔保压以减少应力松弛、防止回弹，最后经成型出料口403排出。
结合附图1、2、3、4、5、6、7所示的地面落叶收集压块车，地面落叶收集压块车作业过程中，调节机构控制落叶吸盘方位、并对地面仿形，在风机的作用下，落叶经输送软管进入分离室后落入旋转落料阀上方，达到一定量的落叶经旋转落料阀落入预压喂料口，在预压缩装置内落叶被输送、切碎、搅拌卷曲或揉搓成球，经预压缩后推送到压缩成型装置中高压压缩成型，达到预设长度后由切断刀快速往复运动切断成高密度空心圆柱落叶块落入集料箱内，实现连续吸取、收集、预压缩、成型压缩、切断、集料，地面落叶高密度成型的联合作业。
图8所示的地面落叶收集压块车运输状态主视图，地面落叶收集压块车中，i＝p*q是车辆设计性能参数，通过改变一级致密压缩比p或改变二级成型压缩比q，以适应不同含水量的落叶高压致密成型，工作过程中不能改变；高密度空心圆柱落叶块的长度是由长度计数器设定，工作过程中可以根据需要改变；通过浮动夹角β实现落叶吸盘对地面仿形，通过改变转角α实现落叶吸盘方位的调整，当α＝90°、提升落叶吸盘高度后锁定夹角β，车辆由收集压块作业变为转场运输状态。