伐木运输车一体机的设计及研究

郭家鹏　肖垚　朱宇璇　李杭　吕国锋　孙超　赵秋宇　卢禹含　王粤

摘  要：针对我国目前伐木方式仍以人工为主，花费人力较大，设计了一款伐木运输车一体机，此款设备能够在伐木的同时收集木材，并可以把木材直接送到运输车上，提高了伐木效率，具有很好的推广前景。

关键词：伐木;多功能;设计

中图分类号：S776          文献标志码：A         文章编号：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

根據现有传统伐木设备、挖掘机设备以及工程车的结构[1]，加入自己创新元素从而改造成为双臂伐木机。采用与挖掘机、翻斗车相结合的方式，上半部分沿用挖掘机的动臂、摇臂的连杆机构，手臂段采用仿生人手握杯时的形状，而下半部分仿照挖掘机的旋转机身设计以及翻斗车车身的形状，从而设计出本款中小型双臂伐木机[1-3]。具体结构图如图1所示。

1 伐木运输车一体机设计

1.1 机械臂的设计

整个机械手臂的受力支撑以及链接车体的重要部分，使其可以绕着车体进行180°旋转使其可以连接到载物区。具体如图2所示。

1.2 负臂机构设计

用于连接机械手臂前段的仿生手型结构如图3所示。本设备可以沿竖直方向转动90°从而方便使木材将近水平的放置[2]。

1.3 转轴机构设计

参考挖掘机的机身与底座的链接装置，制作了相应的转动模块，应用此模块可以使机械手臂在箱体两侧360°进行旋转，从而能在伐木工作过程中使机械手臂能够旋转到需要的位置同时满足后续切割工作的需求[3]。具体结构如图4所示。

1.4 机械爪机构设计

在机械手臂的下端有进行切割工作的刀锯，与手臂头上半部分的滑轮进行配合，从而进行木材的裁断工作[4]。当不工作时刀具可收回到刀锯套中。此刀锯的链条可以转动，减小了切割木材的难度，从而加快了切割速度。具体结构如图5所示。

1.5 储存箱的设计

车厢设计成梯型结构，其内部和车壁带有滚轮，此装置可以在木材堆放满时方便木材的推动，同时也方便木材从车体的两侧滚入箱体中，减小了摩擦力。具体如图6所示，

当木材放满时此设备开始工作，在伸缩式液压缸的作用下使推板向前移动，同时依靠底部和两侧的滑轮作用把木材推出储存箱[5]。

当木材放满时此设备开始工作，在伸缩式液压缸的作用下使推板向前移动，同时依靠底部和两侧的滑轮作用把木材推出储存箱。升降平台工作示意图如图7所示。

1.6 箱体抬升结构的设计

本设计采用直推式倾卸机构，具体结构如图8所示，这种机构结构简单紧凑、举升效率高、工艺简单、成本较低采用单缸垂直下置时，油缸推力可以作为车厢的举升力，因而所需的油缸功率较小。但是采用单缸时机构横向强度差[6]，而且有缸的推成较大。

1.7 液压缸的设计

液压缸采用的是伸缩式液压缸具有二级活塞，伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序是从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩式液压缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。有多个一次运动的活塞，各活塞逐次运动时，其输出速度和输出力均是变化的。具体结构如图9所示。

2 创新点

本砍树机将运输、砍伐、切割、木材修整和双机械手臂等功能结合为一体，在同一个设备上完成伐树自动化，节省了大量的劳动力，增加了工作速度，减轻了伐树的繁重工作。

参考挖掘机底座结构的设计，采用了具有旋转功能的盘状结构，因此，当全部的工作结束以后，通过旋转将手臂机构转到车体的两侧，确保车体的平衡。

3 结束语

针对目前市场上现有传统伐木设备存在的缺陷基础上，对传统伐木机进行了创新设计，通过一系列的创新设计，在传统伐木机基础上进一步扩展了多种使用功能，本设计可以替代现有的伐木设备，在原有基础上简化操作方式，简化了装运、切割、收集等工作的负担及其费用，作用是节约了劳动成本提高了生产力。使其具有更好的实用价值。

参考文献：

[1]赵文锐，刘晋浩.伐木联合机的现状及发展[J].林业机械与木工设备，2008（11）：10-12.

[2]汪甲新，马立祥.四轮独立驱动的大型路面施工设备全液压行走系统的分析与研究[J].建设机械技术与管理，2007，149（3）：85-87.

[3]魏占国.林木联合采育机底盘设计理论研究与应用[D].北京：北京林业大学，2011.

[4]孙艳青.日本研制的林业机器人[J].机器人技术与应用，1997（5）：6-7.

[5]赵增奎.某型号注塑机械手的动力分析及振动控制[D].中国海洋大学，2004.

[6]潘海兵.草方格铺设机器人振动系统的研究[D].东北林业大学，2006.