原木集材技術(shù)研究及徐工XC360集材機研發(fā)

鐘俊偉 郭軍勝 杜曉琳

【摘? 要】針對森林伐木作業(yè)過程（砍伐-集材-整堆-原木裝車-原木運輸）中的集材工況進行技術(shù)研究，論文從液壓絞盤集材技術(shù)、纜繩架技術(shù)、除障推木裝置、越野行走技術(shù)、防護技術(shù)以及集材輔助裝置等進行研究設(shè)計，開發(fā)徐工XC360集材機，解決在原始森林集材作業(yè)中高效牽引大型原木的問題。

【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;液壓較盤;纜繩架;安全防護

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

【中圖分類號】S776.32? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）10-0160-02

1 引言

隨著人們生活水平的不斷提高，對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，對于設(shè)備的要求也越來越高。森林采伐作業(yè)主要有原木砍伐、集材、整堆、原木裝車、原木運輸?shù)冗^程，其中集材作業(yè)是一大難點，原始森林中道路和作業(yè)環(huán)境十分復(fù)雜，普通的夾鉗裝載機和拖拉機已經(jīng)無法滿足在原始森林中高效及多用途集材作業(yè)的要求，開發(fā)森林集材專用設(shè)備已經(jīng)成為森工機械發(fā)展的必然。針對集材作業(yè)工況特點，充分發(fā)揮集材機作業(yè)靈活、效率高、用途多的特點，從盤集材技術(shù)、纜繩架技術(shù)、除障推木推鏟裝置、越野行走技術(shù)、防護技術(shù)及輔助集材裝置等方面進行研究并開發(fā)徐工XC360集材機產(chǎn)品。產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2 XC360集材機的技術(shù)特點

2.1 絞盤集材技術(shù)

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

液壓絞盤的液壓馬達控制絞盤滾筒鎖止限位。集材作業(yè)過程中停止收繩即不進行收放繩操作時，液壓絞盤中的制動限位裝置會自動將絞盤滾筒制動抱死，避免在無任何操作的情況下絞盤滾筒自由轉(zhuǎn)動，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)時整機轉(zhuǎn)向會引起牽引方向的變化，研究牽引木材時鋼絲繩的方向及纜繩架受力情況，設(shè)計集材機械專用纜繩架結(jié)構(gòu)，如圖3所示。設(shè)計過程中保證纜繩架有足夠的強度，并且設(shè)置3個方向的限位滾簡，可以限制鋼絲繩因整機轉(zhuǎn)向偏離纜繩架。該纜繩架可實現(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的功能，可實現(xiàn)鋼絲繩無阻力滑動伸縮。

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，要求集材機具有優(yōu)秀的越障能力、防滑能力、涉水能力等。

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

該產(chǎn)品配置徐工自制內(nèi)藏濕式多片式制動器及限滑差速的驅(qū)動橋，既能在高速行走的同時具有靈敏的制動能力，又可在軟基路面行走時具備防打滑的能力。配置徐工自制大扭矩定軸電控雙變總成，在除障和越野通過時可滿足大扭矩的需求。對整機轉(zhuǎn)向角度、爬坡角度、橋擺動角度進行專項設(shè)計，使整機具有自適應(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)需要開辟道路，沿途遇到雜草、灌木等低矮植被等障礙物無法通過需要進行除障開路作業(yè)。森林中多為崎嶇高低不平路面，普通的推土鏟難以達到森林除障作業(yè)的要求。為解決該問題開發(fā)了專用除障裝置，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、可靈活進行地面除障作業(yè)，保證集材機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，便于原木的下一步轉(zhuǎn)運。

2.5 整機安全防護

行走作業(yè)時障礙物較多，越障時為了防止障礙物對整機造成損壞。設(shè)計底盤整體防護裝置，由除障裝置、越障導(dǎo)流裝置、框架式防護裝置等組成防護系統(tǒng)。對發(fā)動機排氣、底盤、油箱、驅(qū)動橋、變速箱、鉸接中心、油缸、輪胎等安全防護裝置，同時對牽引木材進行防護，解決整機表面被空間中雜亂無章的粗壯植被被損壞的問題，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，整機表面任何結(jié)構(gòu)薄弱處均有可能被空間中雜亂無章的植被損壞，針對此類問題開發(fā)了由雙側(cè)導(dǎo)流裝置連接的導(dǎo)流機罩和網(wǎng)格式駕駛室，實現(xiàn)機罩、駕駛室一體式防護，具有對空間障礙物分流導(dǎo)向的功能，提高了機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

整機轉(zhuǎn)向和行走顛簸時，被牽引木材的晃動撞擊會對鋼絲繩造成較大的沖擊，在牽引木材作業(yè)過程中，將木材靠近集材機一端部進行固定，操縱液壓絞盤使鋼絲繩收緊抬起原木被固定端離地，由整機牽引向前行駛。在整機行駛過程中，因木材體積及重量較大，且與鋼絲繩是軟連接，牽引中難免會搖晃，影響牽引拖拽，轉(zhuǎn)彎時因原木較長，跟隨整機及時轉(zhuǎn)向會比較困難，被牽引木材側(cè)偏會擠傷甚至阻止輪胎轉(zhuǎn)動。因此，對于原木起吊端的穩(wěn)定支撐，限位被牽引木材、牽引導(dǎo)向和對輪胎的防護便成為設(shè)計過程中充分考慮的問題。為解決此問題，設(shè)計輔助集材裝置，液壓絞盤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法移動，達到對被牽引木材限位的作用，行走顛簸時也不會上下跳動，左右方向被護板限位，也有保護輪胎的作用。此裝置可使集材作業(yè)行走過程中更加穩(wěn)定安全。

3 結(jié)語

徐工XC360集材機具有20t牽引力，可牽引更重的大型原木，轉(zhuǎn)彎半徑小，驅(qū)動橋擺動范圍大，作業(yè)適應(yīng)能力強，可在嚴苛的原始森林環(huán)境中行走靈活，打破狹小空間的作業(yè)限制，可實現(xiàn)高效集材作業(yè)，并具備如除障、推木作業(yè)的功能，實現(xiàn)一機多用。徐工XC360集材機在同類產(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】

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