多功能植樹機設計與研究

王詩臣 彭亞楠 李淳哲 劉璇 張坤 肖詩婕 鄭思琦 李鏨 汪子翔 龔麗娟 吳昊 徐飛

【摘?要】本文基于我國沙漠治理林木種植效率低、成活率低，造林效益不高和植樹造林資源浪費大的現狀。本文設計的自行式多功能沙漠植樹機，以小型柴油機為源動力，通過傳感器及控制系統，根據不同的沙質，能夠定距離、定深度高效打孔植樹，與傳統沙漠植樹方法相比，植樹效率大幅提高，較大程度地降低植樹成本，提高植樹效益。

【關鍵詞】多功能植樹機;自行式;沙漠植樹;鉆孔機構

1.研究的目的和意義

土地沙漠化是我國乃至當今世界一個重要的生態環境問題，提高干旱沙地造林成活率和保存率，高效深栽造林設備的研究就顯得尤為重要[1]。我國植樹仍主要靠體力勞動進行栽植，資源浪費大，栽植成活率和效率低，且勞動強度大，嚴重影響植樹的效率和進度[2]。由于我國的勞動力市場處于從體力勞動到技術勞動的轉型階段[3]，人工勞動成本增加，且單純靠體力勞動已很難滿足林業快速發展的需求。為了解決造林效益不高和植樹造林資源浪費大、栽植成活率和效率低的現狀[4]，本文設計研究植樹機對沙漠植樹造林具有重要意義。

2.總體結構設計及工作原理

本課題的自行式沙漠植樹機采用傳感器測距系統、顯示器操作系統、小型柴油機提供動力;帶有車架，微型12V、24V直流減速電機，小型發電機，電啟動四沖程打孔機，水平校正器，配重器，自行設計剎車裝置，直行控制器，車輪等主要部件，總體結構設計如圖1所示。

柴油機通過皮帶傳動機構，帶動前輪運動，進而驅動植樹機向前行走，前輪機構的結構如圖2所示。整個鉆孔機構由鉆孔機構掛架吊裝在車架吊杠上，掛架上安裝直流電動機、螺桿、導杠。通過直流電動機正、反轉動，利用螺桿螺母副帶動連接法蘭沿著導杠上、下移動，進而控制鉆頭實現向下推進打孔和向上提升運動。連接法蘭上安裝導向螺母、導套、柴油機和發電機。可以通過控制連接法蘭高度進而控制打孔深度。打孔機需要打孔時，打開柴油機控制開關，讓柴油機運行，柴油機帶動鉆頭旋轉打孔，同時通過皮帶傳動帶動發電機發電，并給蓄電池充電。蓄電池為直流電動機提供電源，提高能源利用率，在鉆孔機構掛架下部設置有平衡調節裝置，保證打孔機鉆頭自動處于鉛垂狀態，并降低打孔機構的重心。

3.技術優勢

本課題所研究的自行式沙漠植樹機與目前所存在的植樹打孔方式相比具有明顯的優勢，即：第一，節省人力，多功能植樹機運行采用自行式，自身配有動力系統，無需人機驅動，操作簡單、勞動強度低。第二，打孔效率高，在理論和實驗操作中，植樹機最深鉆孔深度為110cm，鉆孔直徑為5～90cm，完全滿足大多數情況下植樹需求。為防止地形因素導致打孔產生偏差，植樹機中裝有水平校正裝置，且鉆孔速度最快為15孔/min，植樹成活率與一般沙漠植樹打孔方式相比提高100%[5]，并且可做到定距離直線植樹。第三，能源利用率高、使用成本低。

4.總結

本課題的多功能植樹機節省人力，打孔效率高，可適用于復雜地形環境和多種地形工作。本課題的多功能植樹機在一定程度上彌補了目前我國在植樹打孔裝置的不足，在植樹打孔的速率、效率，種樹成活率、使用成本和靈活使用等方面都具有較明顯的優勢。本文設計的多功能植樹機產品發展空間需求大，在未來可創造十分可觀的經濟效益。

參考文獻：

[1]姜晨龍、俞國勝.高效深栽造林鉆孔機的研制與試驗[J].農業工程學報，2013年9月，第29卷，第18期：75-81.

[2]高穎.農村富余勞動力的供需變動及分析.人口研究，2008，32，（5）：83-90.

[3]李金夫、劉萬毅、高作寧等.中國治沙與沙漠植樹專利技術現狀與進展評述[J].2002年，第1期;41.

[4]喬磊、李立國.淺談沙漠地區植樹造林存在的問題和技術對策[J].林業科技，2016.8 期，第33卷;94.

[5]王彤.提高沙漠植樹造林成活率技術[J]，新疆農業科技，2016年01月;28.

（作者單位：沈陽工業大學）