伐木運輸車一體機的設(shè)計及研究

郭家鵬　肖垚　朱宇璇　李杭　呂國鋒　孫超　趙秋宇　盧禹含　王粵

摘? 要：針對我國目前伐木方式仍以人工為主，花費人力較大，設(shè)計了一款伐木運輸車一體機，此款設(shè)備能夠在伐木的同時收集木材，并可以把木材直接送到運輸車上，提高了伐木效率，具有很好的推廣前景。

關(guān)鍵詞：伐木;多功能;設(shè)計

中圖分類號：S776? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）14-0088-03

Abstract： In view of the fact that the current logging mode in our country is still dominated by manual labor， which costs a lot of manpower， a logging and transportation vehicle integrated machine is designed. This equipment can collect wood while logging， and can send the wood directly to the transportation vehicle， which improves the logging efficiency and has a good prospect of promotion.

Keywords： lumbering; multi-function; design

根據(jù)現(xiàn)有傳統(tǒng)伐木設(shè)備、挖掘機設(shè)備以及工程車的結(jié)構(gòu)[1]，加入自己創(chuàng)新元素從而改造成為雙臂伐木機。采用與挖掘機、翻斗車相結(jié)合的方式，上半部分沿用挖掘機的動臂、搖臂的連桿機構(gòu)，手臂段采用仿生人手握杯時的形狀，而下半部分仿照挖掘機的旋轉(zhuǎn)機身設(shè)計以及翻斗車車身的形狀，從而設(shè)計出本款中小型雙臂伐木機[1-3]。具體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1 伐木運輸車一體機設(shè)計

1.1 機械臂的設(shè)計

整個機械手臂的受力支撐以及鏈接車體的重要部分，使其可以繞著車體進行180°旋轉(zhuǎn)使其可以連接到載物區(qū)。具體如圖2所示。

1.2 負臂機構(gòu)設(shè)計

用于連接機械手臂前段的仿生手型結(jié)構(gòu)如圖3所示。本設(shè)備可以沿豎直方向轉(zhuǎn)動90°從而方便使木材將近水平的放置[2]。

1.3 轉(zhuǎn)軸機構(gòu)設(shè)計

參考挖掘機的機身與底座的鏈接裝置，制作了相應(yīng)的轉(zhuǎn)動模塊，應(yīng)用此模塊可以使機械手臂在箱體兩側(cè)360°進行旋轉(zhuǎn)，從而能在伐木工作過程中使機械手臂能夠旋轉(zhuǎn)到需要的位置同時滿足后續(xù)切割工作的需求[3]。具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

1.4 機械爪機構(gòu)設(shè)計

在機械手臂的下端有進行切割工作的刀鋸，與手臂頭上半部分的滑輪進行配合，從而進行木材的裁斷工作[4]。當不工作時刀具可收回到刀鋸套中。此刀鋸的鏈條可以轉(zhuǎn)動，減小了切割木材的難度，從而加快了切割速度。具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。

1.5 儲存箱的設(shè)計

車廂設(shè)計成梯型結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部和車壁帶有滾輪，此裝置可以在木材堆放滿時方便木材的推動，同時也方便木材從車體的兩側(cè)滾入箱體中，減小了摩擦力。具體如圖6所示，

當木材放滿時此設(shè)備開始工作，在伸縮式液壓缸的作用下使推板向前移動，同時依靠底部和兩側(cè)的滑輪作用把木材推出儲存箱[5]。

當木材放滿時此設(shè)備開始工作，在伸縮式液壓缸的作用下使推板向前移動，同時依靠底部和兩側(cè)的滑輪作用把木材推出儲存箱。升降平臺工作示意圖如圖7所示。

1.6 箱體抬升結(jié)構(gòu)的設(shè)計

本設(shè)計采用直推式傾卸機構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)如圖8所示，這種機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、舉升效率高、工藝簡單、成本較低采用單缸垂直下置時，油缸推力可以作為車廂的舉升力，因而所需的油缸功率較小。但是采用單缸時機構(gòu)橫向強度差[6]，而且有缸的推成較大。

1.7 液壓缸的設(shè)計

液壓缸采用的是伸縮式液壓缸具有二級活塞，伸縮式液壓缸中活塞伸出的順序是從大到小，而空載縮回的順序則一般是從小到大。伸縮式液壓缸可實現(xiàn)較長的行程，而縮回時長度較短，結(jié)構(gòu)較為緊湊。此種液壓缸常用于工程機械和農(nóng)業(yè)機械上。有多個一次運動的活塞，各活塞逐次運動時，其輸出速度和輸出力均是變化的。具體結(jié)構(gòu)如圖9所示。

2 創(chuàng)新點

本砍樹機將運輸、砍伐、切割、木材修整和雙機械手臂等功能結(jié)合為一體，在同一個設(shè)備上完成伐樹自動化，節(jié)省了大量的勞動力，增加了工作速度，減輕了伐樹的繁重工作。

參考挖掘機底座結(jié)構(gòu)的設(shè)計，采用了具有旋轉(zhuǎn)功能的盤狀結(jié)構(gòu)，因此，當全部的工作結(jié)束以后，通過旋轉(zhuǎn)將手臂機構(gòu)轉(zhuǎn)到車體的兩側(cè)，確保車體的平衡。

3 結(jié)束語

針對目前市場上現(xiàn)有傳統(tǒng)伐木設(shè)備存在的缺陷基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)伐木機進行了創(chuàng)新設(shè)計，通過一系列的創(chuàng)新設(shè)計，在傳統(tǒng)伐木機基礎(chǔ)上進一步擴展了多種使用功能，本設(shè)計可以替代現(xiàn)有的伐木設(shè)備，在原有基礎(chǔ)上簡化操作方式，簡化了裝運、切割、收集等工作的負擔(dān)及其費用，作用是節(jié)約了勞動成本提高了生產(chǎn)力。使其具有更好的實用價值。

參考文獻：

[1]趙文銳，劉晉浩.伐木聯(lián)合機的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].林業(yè)機械與木工設(shè)備，2008（11）：10-12.

[2]汪甲新，馬立祥.四輪獨立驅(qū)動的大型路面施工設(shè)備全液壓行走系統(tǒng)的分析與研究[J].建設(shè)機械技術(shù)與管理，2007，149（3）：85-87.

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[6]潘海兵.草方格鋪設(shè)機器人振動系統(tǒng)的研究[D].東北林業(yè)大學(xué)，2006.