原木集材技術(shù)研究及徐工XC360集材機(jī)研發(fā)

鐘俊偉 郭軍勝 杜曉琳

【摘? 要】針對(duì)森林伐木作業(yè)過(guò)程（砍伐-集材-整堆-原木裝車(chē)-原木運(yùn)輸）中的集材工況進(jìn)行技術(shù)研究，論文從液壓絞盤(pán)集材技術(shù)、纜繩架技術(shù)、除障推木裝置、越野行走技術(shù)、防護(hù)技術(shù)以及集材輔助裝置等進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)徐工XC360集材機(jī)，解決在原始森林集材作業(yè)中高效牽引大型原木的問(wèn)題。

【Abstract】In view of the technical research on the collecting situation in the process （logging， collecting， arranging pile up， log loading， log transport） of forest logging， this paper studies and designs the technology of hydraulic winch collecting， cable frame， obstacle removing and pushing wood device， cross-country walking technology， protection technology and collecting auxiliary device， develops XC360 collecting machine， and solves the problem of high efficient traction of large logs in the original forest collecting operation.

【關(guān)鍵詞】集材機(jī);液壓較盤(pán);纜繩架;安全防護(hù)

【Keywords】collecting machine; hydraulic pressure disc; cable; safety protection

【中圖分類(lèi)號(hào)】S776.32? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）10-0160-02

1 引言

隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)于木材的需求日益加大。森林采伐作業(yè)作為木材供給的第一步工序，對(duì)于設(shè)備的要求也越來(lái)越高。森林采伐作業(yè)主要有原木砍伐、集材、整堆、原木裝車(chē)、原木運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程，其中集材作業(yè)是一大難點(diǎn)，原始森林中道路和作業(yè)環(huán)境十分復(fù)雜，普通的夾鉗裝載機(jī)和拖拉機(jī)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足在原始森林中高效及多用途集材作業(yè)的要求，開(kāi)發(fā)森林集材專(zhuān)用設(shè)備已經(jīng)成為森工機(jī)械發(fā)展的必然。針對(duì)集材作業(yè)工況特點(diǎn)，充分發(fā)揮集材機(jī)作業(yè)靈活、效率高、用途多的特點(diǎn)，從盤(pán)集材技術(shù)、纜繩架技術(shù)、除障推木推鏟裝置、越野行走技術(shù)、防護(hù)技術(shù)及輔助集材裝置等方面進(jìn)行研究并開(kāi)發(fā)徐工XC360集材機(jī)產(chǎn)品。產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2 XC360集材機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)

2.1 絞盤(pán)集材技術(shù)

絞集材作業(yè)過(guò)程中會(huì)遇到多種阻礙集材作業(yè)的正常進(jìn)行的問(wèn)題，如液壓絞盤(pán)收放鋼絲繩時(shí)易出現(xiàn)亂繩、咬繩等現(xiàn)象。牽引原木至集材輔助裝置處，會(huì)因行走過(guò)程中的顛簸出現(xiàn)脫繩的現(xiàn)象。在液壓絞盤(pán)防護(hù)罩上增加排繩裝置，如圖1所示。通過(guò)固定收放鋼絲繩的入繩角度，防止收放過(guò)程中鋼絲繩超出滾筒，出現(xiàn)纏繞到液壓絞盤(pán)外側(cè)的現(xiàn)象，造成液壓絞盤(pán)損壞。

液壓絞盤(pán)的液壓馬達(dá)控制絞盤(pán)滾筒鎖止限位。集材作業(yè)過(guò)程中停止收繩即不進(jìn)行收放繩操作時(shí)，液壓絞盤(pán)中的制動(dòng)限位裝置會(huì)自動(dòng)將絞盤(pán)滾筒制動(dòng)抱死，避免在無(wú)任何操作的情況下絞盤(pán)滾筒自由轉(zhuǎn)動(dòng)，具體原理如圖2所示。

2.2 纜繩架技術(shù)

森林集材作業(yè)工況的道路崎嶇多彎，行走牽引木材作業(yè)時(shí)整機(jī)轉(zhuǎn)向會(huì)引起牽引方向的變化，研究牽引木材時(shí)鋼絲繩的方向及纜繩架受力情況，設(shè)計(jì)集材機(jī)械專(zhuān)用纜繩架結(jié)構(gòu)，如圖3所示。設(shè)計(jì)過(guò)程中保證纜繩架有足夠的強(qiáng)度，并且設(shè)置3個(gè)方向的限位滾簡(jiǎn)，可以限制鋼絲繩因整機(jī)轉(zhuǎn)向偏離纜繩架。該纜繩架可實(shí)現(xiàn)任意方向牽引大型木材，提高集材料率。纜繩架上的變截面滾筒和限位滾筒，具有限制鋼絲繩滑動(dòng)的功能，可實(shí)現(xiàn)鋼絲繩無(wú)阻力滑動(dòng)伸縮。

2.3 越野技術(shù)

原始森林中路況復(fù)雜，如沼澤、泥潭、山地等，要求集材機(jī)具有優(yōu)秀的越障能力、防滑能力、涉水能力等。

采用擺動(dòng)架式底盤(pán)結(jié)構(gòu)，固定驅(qū)動(dòng)橋的擺動(dòng)架可在24°的范圍內(nèi)擺動(dòng)，達(dá)到自適應(yīng)不規(guī)則路面的能力，配備專(zhuān)用越野型人字花紋輪胎，提高附著力及通過(guò)性的同時(shí)具有防尖銳物體破壞的性能。

該產(chǎn)品配置徐工自制內(nèi)藏濕式多片式制動(dòng)器及限滑差速的驅(qū)動(dòng)橋，既能在高速行走的同時(shí)具有靈敏的制動(dòng)能力，又可在軟基路面行走時(shí)具備防打滑的能力。配置徐工自制大扭矩定軸電控雙變總成，在除障和越野通過(guò)時(shí)可滿(mǎn)足大扭矩的需求。對(duì)整機(jī)轉(zhuǎn)向角度、爬坡角度、橋擺動(dòng)角度進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)，使整機(jī)具有自適應(yīng)不規(guī)則路面條件的能力，提高行走效率。

2.4 除障推木裝置

森林中行走作業(yè)需要開(kāi)辟道路，沿途遇到雜草、灌木等低矮植被等障礙物無(wú)法通過(guò)需要進(jìn)行除障開(kāi)路作業(yè)。森林中多為崎嶇高低不平路面，普通的推土鏟難以達(dá)到森林除障作業(yè)的要求。為解決該問(wèn)題開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用除障裝置，由油缸和平行連桿支撐的除障裝置可上下旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，位移范圍廣、推力大、可靈活進(jìn)行地面除障作業(yè)，保證集材機(jī)在原始森林中的正常行走。該推鏟裝置還可以將大型原木推入平板車(chē)，便于原木的下一步轉(zhuǎn)運(yùn)。

2.5 整機(jī)安全防護(hù)

行走作業(yè)時(shí)障礙物較多，越障時(shí)為了防止障礙物對(duì)整機(jī)造成損壞。設(shè)計(jì)底盤(pán)整體防護(hù)裝置，由除障裝置、越障導(dǎo)流裝置、框架式防護(hù)裝置等組成防護(hù)系統(tǒng)。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣、底盤(pán)、油箱、驅(qū)動(dòng)橋、變速箱、鉸接中心、油缸、輪胎等安全防護(hù)裝置，同時(shí)對(duì)牽引木材進(jìn)行防護(hù)，解決整機(jī)表面被空間中雜亂無(wú)章的粗壯植被被損壞的問(wèn)題，提升集材作業(yè)和行走作業(yè)的安全性。

原始森林工況復(fù)雜，整機(jī)表面任何結(jié)構(gòu)薄弱處均有可能被空間中雜亂無(wú)章的植被損壞，針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題開(kāi)發(fā)了由雙側(cè)導(dǎo)流裝置連接的導(dǎo)流機(jī)罩和網(wǎng)格式駕駛室，實(shí)現(xiàn)機(jī)罩、駕駛室一體式防護(hù)，具有對(duì)空間障礙物分流導(dǎo)向的功能，提高了機(jī)罩和駕駛室的安全性，適應(yīng)了原始森林作業(yè)的要求。

2.6 輔助集材裝置

整機(jī)轉(zhuǎn)向和行走顛簸時(shí)，被牽引木材的晃動(dòng)撞擊會(huì)對(duì)鋼絲繩造成較大的沖擊，在牽引木材作業(yè)過(guò)程中，將木材靠近集材機(jī)一端部進(jìn)行固定，操縱液壓絞盤(pán)使鋼絲繩收緊抬起原木被固定端離地，由整機(jī)牽引向前行駛。在整機(jī)行駛過(guò)程中，因木材體積及重量較大，且與鋼絲繩是軟連接，牽引中難免會(huì)搖晃，影響牽引拖拽，轉(zhuǎn)彎時(shí)因原木較長(zhǎng)，跟隨整機(jī)及時(shí)轉(zhuǎn)向會(huì)比較困難，被牽引木材側(cè)偏會(huì)擠傷甚至阻止輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，對(duì)于原木起吊端的穩(wěn)定支撐，限位被牽引木材、牽引導(dǎo)向和對(duì)輪胎的防護(hù)便成為設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮的問(wèn)題。為解決此問(wèn)題，設(shè)計(jì)輔助集材裝置，液壓絞盤(pán)牽引木材與輔助集材裝置接觸，繼續(xù)收繩致被牽引木材無(wú)法移動(dòng)，達(dá)到對(duì)被牽引木材限位的作用，行走顛簸時(shí)也不會(huì)上下跳動(dòng)，左右方向被護(hù)板限位，也有保護(hù)輪胎的作用。此裝置可使集材作業(yè)行走過(guò)程中更加穩(wěn)定安全。

3 結(jié)語(yǔ)

徐工XC360集材機(jī)具有20t牽引力，可牽引更重的大型原木，轉(zhuǎn)彎半徑小，驅(qū)動(dòng)橋擺動(dòng)范圍大，作業(yè)適應(yīng)能力強(qiáng)，可在嚴(yán)苛的原始森林環(huán)境中行走靈活，打破狹小空間的作業(yè)限制，可實(shí)現(xiàn)高效集材作業(yè)，并具備如除障、推木作業(yè)的功能，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。徐工XC360集材機(jī)在同類(lèi)產(chǎn)品中表現(xiàn)出較為優(yōu)秀的性能，獲得了較好的口碑。

【參考文獻(xiàn)】

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