移動式竹林間材料搬運設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用

陳建明 陳碧芽 錢新江 顧志康 張 健 楊 健 桂仁意 高百龍

(1 湖州市吳興區(qū)埭溪鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心 浙江湖州 313000；2 湖州市林業(yè)科學(xué)研究所 浙江湖州 313000；3 安吉縣林業(yè)局 浙江安吉 313300；4 湖州市林業(yè)局 浙江湖州 313000；5 浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江臨安 310003；6 德清縣林業(yè)局 浙江德清 313003)

移動式竹林間材料搬運設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用

陳建明1陳碧芽2錢新江1顧志康2張 健3楊 健4桂仁意5高百龍6

(1 湖州市吳興區(qū)埭溪鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心 浙江湖州 313000；2 湖州市林業(yè)科學(xué)研究所 浙江湖州 313000；3 安吉縣林業(yè)局 浙江安吉 313300；4 湖州市林業(yè)局 浙江湖州 313000；5 浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江臨安 310003；6 德清縣林業(yè)局 浙江德清 313003)

竹林的集約高效經(jīng)營需要有適用的林業(yè)機械，以解放生產(chǎn)力，節(jié)約成本，提高效率?；谥窳指采w經(jīng)營中覆蓋材料進出林地費時、費力的生產(chǎn)實際，研發(fā)了移動式竹林間材料搬運設(shè)備。設(shè)備的初步應(yīng)用結(jié)果顯示，其工作效率是傳統(tǒng)人工效率的4倍以上，人工成本可降低一半以上。整套設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，制作材料常見，而且設(shè)備操作簡單、維護方便、節(jié)能環(huán)保、安全可靠。設(shè)備的推廣應(yīng)用能夠為林農(nóng)帶來更多實惠，其應(yīng)用前景廣闊。

竹林；覆蓋材料；移動式材料搬運設(shè)備；林業(yè)機械

雷竹(早園竹)、毛竹為散生竹種，集約經(jīng)營的豐產(chǎn)筍用竹林需要大量施肥和覆蓋增溫材料(竹葉、礱糠、雞糞)等[1-2]。散生竹林在自然生長條件下竹株分布極不規(guī)則，這就為林下管理的機械化作業(yè)帶來了困難[3]。隨著勞動力轉(zhuǎn)移和勞動者的工資快速提高，研發(fā)適宜于散生竹林集約經(jīng)營機械化作業(yè)的設(shè)備已成當(dāng)務(wù)之急。本文擬介紹一種移動式竹林間材料搬運設(shè)備的研發(fā)背景、性能、優(yōu)勢以及初步應(yīng)用效果，以期為設(shè)備下一步的推廣奠定基礎(chǔ)。

1 設(shè)備研發(fā)背景

竹林覆蓋材料以毛竹葉、礱糠等自然廢料為主，覆蓋厚度為30～40 cm。覆蓋材料運進和運出竹林需靠人力一擔(dān)擔(dān)挑進去，再一擔(dān)擔(dān)挑出來，費時又費力。在開始覆蓋時，667 m2竹林通常需要干的覆蓋材料6 000 kg。春筍挖完之后，覆蓋物需要清理出來，一方面可以留到下半年進行再次利用，降低成本；另一方面，如果不及時清理，溫度升高之后竹鞭會上浮，導(dǎo)致竹林很快退化[4-5]。用過之后的覆蓋材料因吸收水分，濕度增大，數(shù)量可達8 000 kg/667 m2，而且收集困難。

近年來，由于竹林經(jīng)營從業(yè)人員年齡增大，人數(shù)減少，尤其是季節(jié)性用工遠遠不能滿足生產(chǎn)上的需要，導(dǎo)致勞動力成本快速上升。針對這一現(xiàn)狀，自2015年10月開始，湖州市筍竹產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、湖州市林業(yè)局、湖州市林科所等技術(shù)人員，深入一線調(diào)研，廣泛聽取竹林經(jīng)營大戶、科技示范戶的意見和建議，在了解生產(chǎn)性技術(shù)需求的基礎(chǔ)上，開始著手研發(fā)竹林間材料機械化搬運設(shè)備。在已有的竹林經(jīng)營機械設(shè)備研發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)上的實際需要，提出了初步的技術(shù)方案，并著手設(shè)備材料的選型、籌措工作，于當(dāng)年底設(shè)備試裝完成。經(jīng)過近1個月的調(diào)試，初步達到了預(yù)期效果。

2016年5月和11月，設(shè)備在湖州市吳興區(qū)妙西鎮(zhèn)關(guān)山村毛竹覆蓋示范戶毛炳才生產(chǎn)基地投入應(yīng)用。50 m長模塊軌道安裝時間僅用1 h，工作效率是人工挑運的4倍以上。機械設(shè)備的應(yīng)用既降低了勞動強度，又提高了勞動效率，用工成本節(jié)省1/2。

2 設(shè)備構(gòu)成

移動式竹林間材料搬運設(shè)備由動力、電機、控制系統(tǒng)、模塊軌道、貨框和龍門橋等幾部分構(gòu)成。設(shè)備構(gòu)成的示意圖見圖1。

圖中各部位名稱分別為：(1)電源插孔，(2)運輸框，(3)軌道平鋪面，(11)電源，(12)控制器，(13)電機，(14)絞盤，(15)傳動鋼絲，(16)導(dǎo)向輪，(21)滾輪，(22)活動檔板，(31)軌道直立面。說明：絞盤(14)固定在電機(13)上，傳動鋼絲(15)纏繞在絞盤(14)上，傳動鋼絲(15)的兩端經(jīng)過導(dǎo)向輪(16)后分別連接運輸框(2)的首尾兩端，控制器(12)控制電機(13)的轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)運輸框(2)的來回移動；運輸框(2)的底部有在軌道(3)上行駛的滾輪(21)。圖1 竹林間模塊化移動式軌道輸送裝置示意圖

1) 動力部分。以1個48 V的硅膠電池組作為設(shè)備的動力源部分。

2) 牽引裝置。將48 V直流電機(通用電瓶車輪骰，拆除橡膠輪胎)定子固定在龍門橋中心位置，牽引絞盤用輪骰作轉(zhuǎn)子，鋼索纏繞輪骰鋼圈一周，并與貨框兩端連接形成驅(qū)動牽引的閉合回路。

3) 控制系統(tǒng)。通過直流正負極倒向連接調(diào)速器、開關(guān)，組合一個控制裝置。

4) 模塊軌道。每組模塊軌道長6 m，由2根平行相向排列的不等邊三角鐵(直立面高4 cm，平鋪面寬5 cm)與枕木組成(圖2)。2條軌道間距在0.5 m范圍內(nèi)，可根據(jù)竹林空間自行調(diào)節(jié)。軌道的固定方式采取枕木與平頭螺釘連接，枕木規(guī)格為0.06 m×0.12 m×0.50 m，枕木間距為1.5 m。軌道模塊間在枕木中間處連接，每頭鉆4孔，用于固定，確保連接平整。每組模塊質(zhì)量不超過50 kg，移動方便。

圖2 模塊軌道實景

5) 貨框。貨框的長為0.6 m、寬為0.5 m、高為0.8 m，前后兩端為固定板，左右兩側(cè)為活動板，可根據(jù)實地需要方便裝卸覆蓋材料。貨框板用硬質(zhì)塑料制成，活動板底部用鉸鏈固定，上口安裝掛鉤。貨框底部分2組安裝4只滾輪，方便其移動。

6) 龍門橋。在模塊軌道前后端兩側(cè)分別加裝一根角鐵，上方加橫檔構(gòu)成一個龍門橋(圖3)，上下橫檔中心安裝一個滑輪，形成動力傳動的回路。動力裝置安裝在龍門橋一端的中間位置，以減小正反轉(zhuǎn)向的摩擦系數(shù)。其安裝方法根據(jù)輪骰中軸中心間距確定，左右支點用直立角鐵構(gòu)成基準支架，中間位置打孔或開槽，兩側(cè)用螺絲緊固即可。

圖3 主(左)副(右)龍門橋

3 設(shè)備的工作原理

設(shè)備通過2組滑輪進行前后、上下運動，整組滑輪相向安裝，牽引鋼索在絞盤上纏繞后，一端與貨框前端掛接，另一端與最后一只貨框掛接；貨框之間用活動卡銷連接，使牽引鋼索組成一個回路，以便往復(fù)運動。

動力系統(tǒng)選用直流電機和清潔能源電瓶供電，輪骰與絞盤組成一體，結(jié)構(gòu)簡單易操作；牽引支架采用平衡分力技術(shù)，使牽引力平均分配在各個支點上，確保運行平穩(wěn)；軌道、滾輪、枕木均衡受力，規(guī)避地形條件的制約，在不同立地條件下均能進行作業(yè)。

4 設(shè)備的優(yōu)勢

4.1 技術(shù)優(yōu)勢

1) 造價低廉。軌道選用三角鐵(平鋪面為滾輪行駛道，直立面為滾輪擋板)，大大節(jié)省了材料及費用，造價低廉，成本約120元/m，且耐用可靠，易被竹農(nóng)等用戶接受。

2) 拆裝方便。軌道通過預(yù)先定制，將枕木與角鐵連接為一體組成模塊，模塊與模塊之間采用平整連接技術(shù)，百米軌道能在1 h之內(nèi)組裝完畢，省時、省工也省力。

3) 貨物裝卸便捷?；谥窳珠g距等多種不確定、不規(guī)則因素，同時兼顧實際生產(chǎn)過程中材料鋪散或收集的隨機性，儲物貨框廂體2側(cè)采用活動檔板，一旦一側(cè)有竹子阻擋，另一側(cè)就能打開裝卸或貨框平移微調(diào)均可，便利作業(yè)。

4.2 生產(chǎn)實踐優(yōu)勢

1) 操作簡單。整套設(shè)備采用電動控制，開關(guān)面板設(shè)置前進—停止—后退3個節(jié)點，操作簡單、實用。

2) 節(jié)能環(huán)保。用48 V的硅膠電池組作為動力源，無噪音、無廢氣排放，1次充電可工作5 d以上，能耗低。

3)維護方便。牽引裝置為全電動模式，無機械傳動機構(gòu)，平常只要對電池組進行充電保養(yǎng)即可，維護工作量小，方便易行。

4) 安全可靠。軌道模塊平鋪著地，主龍門橋、副龍門橋平衡分力，運行速度均衡，操作意外故障率低，安全可靠性強。

5 設(shè)備適用環(huán)境及應(yīng)用前景

移動式竹林間材料搬運設(shè)備適用于竹林覆蓋材料以及肥料進出林地的運輸，也適用于竹林加土等，可大大提高生產(chǎn)效率，降低勞動成本。在勞動力短缺、人工成本高昂且高效集約經(jīng)營的竹林地區(qū)尤為適用。

整套設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，制作材料常見、普通，一般用戶可根據(jù)實際生產(chǎn)需要進行自制，折卸、移動、安裝、操作都非常方便，設(shè)備的推廣應(yīng)用能夠為林農(nóng)帶來更多實惠，其應(yīng)用前景廣闊。

[1] 張宏亮. 竹林生態(tài)經(jīng)營類型探討[J]. 世界竹藤通訊, 2014, 12(1): 28-31.

[2] 胡衛(wèi)濱, 童文仁, 蘆志能, 等。毛竹覆蓋初步研究[J]. 浙江林業(yè)科技, 2012, 32(6): 64-66.

[3] 楊健, 朱志建, 楊倩倩, 等. 毛竹林機械化生產(chǎn)裝備的開發(fā)與應(yīng)用[J]. 世界竹藤通訊, 2013, 11(5): 22-26.

[4] 江永華. 毛竹覆蓋技術(shù)助衢江農(nóng)民增收[J]. 浙江林業(yè), 2011(8)：): 26-27.

[5] 蕭江華. 中國竹林經(jīng)營學(xué)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2010.

Research, Development and Application of Portable Material Transport Equipment in Bamboo Forest

Chen Jianming1Chen Biya2Qian Xinjiang1Gu Zhikang2Zhang Jian3Yang Jian4Gui Renyi5Gao Bailong6

(1 Daixi Township Agriculture Service Center, Wuxing District, Huzhou 313000, Zhejiang, China; 2 Huzhou Forestry Science Institute, Huzhou 313300, Zhejiang, China; 3 Anji Forestry Bureau, Anji 313300, Zhejiang, China; 4 Huzhou Forestry Bureau, Huzhou 313000, Zhejiang, China; 5 Zhejiang Agriculture and Forestry University, Lin’an 310003, Zhejiang, China; 6 Deqing Forestry Bureau, Deqing 313003, Zhejiang, China)

The intensive and efficient bamboo forest management requires the applicable forestry machine in order to increase the productivity, save the cost and improve the efficiency. The portable material transport equipment in bamboo forest was researched and developed for solving the problem which took a great number of time and human resources to move the mulching materials during forest mulching. Its preliminary application showed a good result. The working efficiency increased more than 4 times of the traditional human, while the cost of human resources could be saved more than a half. The whole set of equipment is simple in structure, and the materials used to manufacture it are common. It is featured with easy operation and maintenance, energy saving, environmental friend and security. The promotion and application of the equipment could bring more benefits for forest farmers, and have a bright prospect of application.

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湖州市科技計劃項目(2016)；湖州市農(nóng)辦市校合作創(chuàng)新團隊項目。

陳建明，工程師，主要從事農(nóng)林業(yè)科技推廣工作。

楊健，高級工程師，主要從事林業(yè)科技管理工作。E-mail: 963665252@qq.com。

10.13640/j.cnki.wbr.2017.02.011