林業專用吊運車的設計研究

2014-11-28 15:03:57王瑞霞等

綠色科技 2014年1期

王瑞霞等

摘要：介紹了專利“林業專用吊運車”設計原理、機體結構與技術方案，并與當前國內外同類機械在主要技術參數、效益、市場競爭力等方面做了比較。結果顯示：林業專用吊運車具有機體小、能耗低、多功能于一體，適合苗圃作業，起重量適用大苗等優勢，實現了林地或苗圃地大苗出圃運輸機械化，對苗木移植機械化起到了積極地推動作用。

關鍵詞：林業專用吊運車；車體；吊臂；卷揚機；液壓頂

收稿日期：20131219

作者簡介：王瑞霞（1969—），女，河北易縣人，滿族，實驗師，主要從事園林綠化及苗木種植工作。中圖分類號：S776文獻標識碼：A文章編號：16749944（2014）01025003

1引言

苗木機械化移植是業內公認的難題[1]，其原因是林地內作業空間狹小；苗木樹冠易折損；帶土坨苗木土坨易散、重量大搬運難等。目前，國內外吊運設備主要有大型起重機、隨車起重機、小型便攜式吊運機等。大型機械主要針對空間開闊，作業不受限制的場所。隨車起重機體積龐大。吊運機只能完成升降作業[2]，都不能適應林業苗木生產林間作業的需要。林業專用吊運車（專利號：201120110625.5）既具有隨車起重的功能，又精巧靈活，在林間作業游刃有余，適合于林地、苗圃等狹窄空間苗木（重量≤750kg）的提取和搬運，提高了苗木移植機械化水平，對林業生產和園林綠化起到了積極的作用。

2林業專用吊運車的設計原理、機體結構與技術方案

2.1林業專用吊運車的設計原則

根據林間作業空間狹小，起苗后地面凸凹不平等特點，林業專用吊運車的設計以“機體小、大動力、強越野、多功能、易駕馭”為原則。

2.2林業專用吊運車的設計原理

將吊裝設備安裝于農用三輪車大架上，利用原車內燃機的動力，帶動液壓油泵和發電機將機械能轉化為提升勢能和電能，驅動吊臂和卷揚機，完成起降、拉抻的功能。創造性的針對地形復雜、交通困難、空間狹小區域完成起降搬運工作。

2.3林業吊運車的機體結構與技術方案

林業專用吊運車的機體結構主要由車體、吊臂、傳動裝置、液壓系統和卷揚機五部分組成（圖1）。

（1）車體設計。車體尺寸：長×寬×高=3.15m×1.35m×0.8m，采用7y-1150d22型三輪車的車橋，具有輪距窄，轉彎半徑小，底盤高，視野開闊特點，前胎為77-16型輪胎，后胎為77-18型人字輪胎，便于爬坡防滑。整裝備質量850kg，對耕地壓實緊度小；采用高低速七檔位便于越障；在農村廣泛置備，便于推廣應用。

圖1吊運車主視結構示意圖

（2）吊臂。吊臂長度根據車體整裝備質量、車體大架長度和起重量設計，吊臂最大支撐力以適合胸徑14cm大苗，吊高和運輸車車高相匹配。

圖2吊臂的俯視結構示意圖

吊臂為主受力部件，由主吊臂和側支撐臂組成（圖2）。主吊臂采用二節套裝結構，外徑由100mm×5mm壁厚無縫鋼管和工字鋼上下平行疊加焊接以提高應力。二節臂為外徑90mm×5mm厚壁無縫鋼管，臂長1m，二節臂可以伸縮，頂端設置定滑輪，供鋼絲繩滑過。一二節臂用穿釘固定。臂長3.5m，最大吊高3.6m，可直接裝車。

圖3吊運車吊臂結構示意圖

主吊臂、側支撐臂的底端用軸瓦結構與三輪車車架第一橫檔相鉸接。側支撐臂與主吊臂呈20°角焊接，（圖3所示），以增加主臂的堅固性，分散受力點防止左右晃動。側支撐臂設計為外徑100mm×5mm壁厚無縫鋼管。主吊臂和液壓頂桿相連，液壓頂桿的伸縮可驅動吊臂繞其轉軸轉動，從而實現吊臂的升降。

為保證起吊的安全性，在主吊臂及其二節臂的上下兩側均設有定滑輪（如圖3），可顯著降低鋼絲繩對吊臂摩擦力。主吊臂上部及其二節臂均設有鋼絲繩套環，以預防鋼絲繩在工作中跳槽出軌。林業專用吊運車機體小重量輕，為了保證工作中車體的穩定性和機車結構簡單等不設計轉動臂。

（3）液壓升降系統。液壓升降系統由油壓頂、輸油泵、液壓油箱組成。設計最大撐力6t油壓頂及匹配的輸油泵，油壓頂重心位于后軸中心點車體最穩定[3]。根據杠桿原理計算，油壓頂安裝于三輪車車架三橫檔與四橫檔后橋之間，下支點距后軸30cm，上支點在主吊臂中心點。液壓油箱安裝在座椅后，輸油泵位于液壓油箱后，保持其原位置不變。內燃機輸出部分動力帶動液壓泵工作。

（4）電力動力系統。電力系統由發電機、卷揚機組成。發電機安裝在三輪車車架二橫檔與三橫檔后橋之間，采用單相交流同步發電機，額定功率3kW，額定電壓230V，和卷揚機相匹配，保證了卷揚機正常工作。50HZ交流電發電機的轉速1500r/min[4]，根據內燃機主動輪和從動輪的直徑比，設計車載發電機的從動輪直徑為90mm，供給卷揚機（電動葫蘆）動力。

設計PA999微型卷揚機（電動葫蘆）裝配采用斜拉式巧妙地設置在側支撐臂上（如圖2）和發電機相聯。卷揚機對鋼絲繩的收放功能可以利用油絲繩對狹小空間內苗木進抻拉，擴大了林業專用吊運車作業范圍，增強了靈活性。

3與當前國內外同類技術主要參數、效益、市場競爭力的比較

林業專用吊運車與當前國內外同類技術主要參數、效益、市場競爭力的比較見表2。

從表2可以看出，林業專用吊運車與輪式起重機QY8B.5、隨車起重機相比在大苗出圃運輸具有以下特點：①車體尺寸小，整車寬度1.35m，簡潔、精巧靈便，能夠從苗木間距中自由穿行；②吊高3.6m與運輸卡車車廂高度相匹配；③起重量750kg對于胸徑d≤14cm苗木都能使用（土球直接=苗木胸徑的6～8倍，土坨重量[8]=土球截面積×土球厚度×土壤比重（1.8））；④節約資源：功率較小，能耗低，是起重機的1/8左右；⑤功能多：抻拉、吊裝、運載等功能適合于林間及狹小空間作業；⑥手動操作，可控制性強。endprint

4結語

“林業專用吊運車”針對苗圃林地大苗出圃運輸而設計，屬于隨車吊運機械設備。具有以下特點：①靈活性車體采用農用三輪車底盤，具有車體小，動力大，底盤高，軸距小等特點，適用于多種復雜地形；②起重量750kg重物，對于胸徑d≤14cm苗木[9]都能使用；③車體尺寸合理主吊臂采用套裝結構，可以擴大吊臂的活動空間，吊高3.6m，能夠與普通運輸車車廂對接。長×寬×高=3.15m×1.35m×0.8m，便于樹下作業，能夠靈活地在林地、苗圃中穿梭；④功能強大抻拉、吊裝、運載等多功能于一體，生產中可以實現從樹木間隙中將苗木抻出、起吊、運載出圃、起吊上車等多位一體，實現即吊即走，突破了單機單項作業，實現了一機多用[10]；⑤節約資源林業專用吊運車車體小，進苗圃不修路毀林，不壓實土地。

林業專用吊運車是一種適合林間作業的吊運機械設備，實現了林業生產中大苗出圃樹木移植運載環節的機械化，對實現苗木機械化移植起到了積極作用，使林業及園林工人從強體力勞動中解脫出來，解放了勞動力，提高了勞動生產率，具有較大的發展前景。

參考文獻：

[1] 白兆會.讓“機器手”解放人的手-記哈林機所首席專家吳兆遷[N].中國綠色時報，2009-8-18（3）.

[2] 佚名.吊運機[EB/OL].http：//baike.baidu.com/link？url=THy5qrlRwRhq9wUOU4Oi008aHDGCL4UQAmYhWi-UDIPKWcfa308hMytWd80BPYgy2vWcCvZ4Kka_ErMAsFyY4K.

[3] 佚名.油壓頂重心位置[EB/OL].http：//zhidao.baidu.com/ link？url=NXVJndBlzE6LsigAHMQQikI4W90mAujqQhzk6Mx KG8k8rVgrVCT3sL-z0ViI8-yfUH0H3WGYMznfTn2vF6INXK.

[4] 佚名.發電機[EB/OL].http：//baike.baidu.com/link？url=sBCA1fFpv3h6SNSZChfsXPfF8YdKG5c1YE80dDyQkGeXP8ExGpc_aQ4w_eFD5S4j.

[5] 佚名.輪式起重機QY8B.5[EB/OL].http：//www.chinacrane.net/xueyuan/201207/31/324179.html.

[6] 佚名.F3M型小吊機[EB/OL].http：//www.5jjdw.com/qy/feiwanda/p_716158.html.

[7] 佚名.隨車起重機[EB/OL].http：//baike.baidu.com/view/1333665.htm？fromId=1164946.

[8] 佚名.樹木種植的三道工序[EB/OL].http：//www.ddove.com/artview.aspx？guid=52293367-eec2-4829-8a43-0dc6591130b5.

[9] 王新.園林樹木大苗的培育技術[EB/OL].[2013-11-01].http：//www.doc88.com/p-6791625882868.html.

[10] 佚名.現代林業建設急需苗圃機械化[EB/OL].http：//www.caf.ac.cn/news/kjcx/201203/2012-03-02-9-53.html.endprint