郭家鵬　肖垚　朱宇璇　李杭　呂國(guó)鋒　孫超　趙秋宇　盧禹含　王粵

摘? 要：針對(duì)我國(guó)目前伐木方式仍以人工為主，花費(fèi)人力較大，設(shè)計(jì)了一款伐木運(yùn)輸車(chē)一體機(jī)，此款設(shè)備能夠在伐木的同時(shí)收集木材，并可以把木材直接送到運(yùn)輸車(chē)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(jì)

中圖分類號(hào)：S776? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：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(jī)設(shè)備以及工程車(chē)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(jī)。采用與挖掘機(jī)、翻斗車(chē)相結(jié)合的方式，上半部分沿用挖掘機(jī)的動(dòng)臂、搖臂的連桿機(jī)構(gòu)，手臂段采用仿生人手握杯時(shí)的形狀，而下半部分仿照挖掘機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)身設(shè)計(jì)以及翻斗車(chē)車(chē)身的形狀，從而設(shè)計(jì)出本款中小型雙臂伐木機(jī)[1-3]。具體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1 伐木運(yùn)輸車(chē)一體機(jī)設(shè)計(jì)

1.1 機(jī)械臂的設(shè)計(jì)

整個(gè)機(jī)械手臂的受力支撐以及鏈接車(chē)體的重要部分，使其可以繞著車(chē)體進(jìn)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(fù)臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

用于連接機(jī)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(dòng)90°從而方便使木材將近水平的放置[2]。

1.3 轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

參考挖掘機(jī)的機(jī)身與底座的鏈接裝置，制作了相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)模塊，應(yīng)用此模塊可以使機(jī)械手臂在箱體兩側(cè)360°進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而能在伐木工作過(guò)程中使機(jī)械手臂能夠旋轉(zhuǎn)到需要的位置同時(shí)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(jī)械爪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

在機(jī)械手臂的下端有進(jìn)行切割工作的刀鋸，與手臂頭上半部分的滑輪進(jìn)行配合，從而進(jìn)行木材的裁斷工作[4]。當(dāng)不工作時(shí)刀具可收回到刀鋸套中。此刀鋸的鏈條可以轉(zhuǎn)動(dòng)，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(chǔ)存箱的設(shè)計(jì)

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

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

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

1.6 箱體抬升結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

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

1.7 液壓缸的設(shè)計(jì)

液壓缸采用的是伸縮式液壓缸具有二級(jí)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(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的行程，而縮回時(shí)長(zhǎng)度較短，結(jié)構(gòu)較為緊湊。此種液壓缸常用于工程機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械上。有多個(gè)一次運(yùn)動(dòng)的活塞，各活塞逐次運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(diǎn)

本砍樹(shù)機(jī)將運(yùn)輸、砍伐、切割、木材修整和雙機(jī)械手臂等功能結(jié)合為一體，在同一個(gè)設(shè)備上完成伐樹(shù)自動(dòng)化，節(jié)省了大量的勞動(dòng)力，增加了工作速度，減輕了伐樹(shù)的繁重工作。

參考挖掘機(jī)底座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，采用了具有旋轉(zhuǎn)功能的盤(pán)狀結(jié)構(gòu)，因此，當(dāng)全部的工作結(jié)束以后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)將手臂機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)到車(chē)體的兩側(cè)，確保車(chē)體的平衡。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)目前市場(chǎng)上現(xiàn)有傳統(tǒng)伐木設(shè)備存在的缺陷基礎(chǔ)上，對(duì)傳統(tǒng)伐木機(jī)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，通過(guò)一系列的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在傳統(tǒng)伐木機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展了多種使用功能，本設(shè)計(jì)可以替代現(xiàn)有的伐木設(shè)備，在原有基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化操作方式，簡(jiǎn)化了裝運(yùn)、切割、收集等工作的負(fù)擔(dān)及其費(fèi)用，作用是節(jié)約了勞動(dòng)成本提高了生產(chǎn)力。使其具有更好的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]汪甲新，馬立祥.四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)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(jī)械技術(shù)與管理，2007，149（3）：85-87.

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[5]趙增奎.某型號(hào)注塑機(jī)械手的動(dòng)力分析及振動(dòng)控制[D].中國(guó)海洋大學(xué)，2004.

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