原木集材技術研究及徐工XC360集材機研發

鐘俊偉 郭軍勝 杜曉琳

【摘? 要】針對森林伐木作業過程（砍伐-集材-整堆-原木裝車-原木運輸）中的集材工況進行技術研究，論文從液壓絞盤集材技術、纜繩架技術、除障推木裝置、越野行走技術、防護技術以及集材輔助裝置等進行研究設計，開發徐工XC360集材機，解決在原始森林集材作業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。森林采伐作業作為木材供給的第一步工序，對于設備的要求也越來越高。森林采伐作業主要有原木砍伐、集材、整堆、原木裝車、原木運輸等過程，其中集材作業是一大難點，原始森林中道路和作業環境十分復雜，普通的夾鉗裝載機和拖拉機已經無法滿足在原始森林中高效及多用途集材作業的要求，開發森林集材專用設備已經成為森工機械發展的必然。針對集材作業工況特點，充分發揮集材機作業靈活、效率高、用途多的特點，從盤集材技術、纜繩架技術、除障推木推鏟裝置、越野行走技術、防護技術及輔助集材裝置等方面進行研究并開發徐工XC360集材機產品。產品主要技術參數如表1所示。

2 XC360集材機的技術特點

2.1 絞盤集材技術

絞集材作業過程中會遇到多種阻礙集材作業的正常進行的問題，如液壓絞盤收放鋼絲繩時易出現亂繩、咬繩等現象。牽引原木至集材輔助裝置處，會因行走過程中的顛簸出現脫繩的現象。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，出現纏繞到液壓絞盤外側的現象，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動，具體原理如圖2所示。

2.2 纜繩架技術

森林集材作業工況的道路崎嶇多彎，行走牽引木材作業時整機轉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，設計集材機械專用纜繩架結構，如圖3所示。設計過程中保證纜繩架有足夠的強度，并且設置3個方向的限位滾簡，可以限制鋼絲繩因整機轉向偏離纜繩架。該纜繩架可實現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，可實現鋼絲繩無阻力滑動伸縮。

2.3 越野技術

原始森林中路況復雜，如沼澤、泥潭、山地等，要求集材機具有優秀的越障能力、防滑能力、涉水能力等。

采用擺動架式底盤結構，固定驅動橋的擺動架可在24°的范圍內擺動，達到自適應不規則路面的能力，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。

該產品配置徐工自制內藏濕式多片式制動器及限滑差速的驅動橋，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。對整機轉向角度、爬坡角度、橋擺動角度進行專項設計，使整機具有自適應不規則路面條件的能力，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。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的要求。為解決該問題開發了專用除障裝置，由油缸和平行連桿支撐的除障裝置可上下旋轉調節，位移范圍廣、推力大、可靈活進行地面除障作業，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運。

2.5 整機安全防護

行走作業時障礙物較多，越障時為了防止障礙物對整機造成損壞。設計底盤整體防護裝置，由除障裝置、越障導流裝置、框架式防護裝置等組成防護系統。對發動機排氣、底盤、油箱、驅動橋、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，提升集材作業和行走作業的安全性。

原始森林工況復雜，整機表面任何結構薄弱處均有可能被空間中雜亂無章的植被損壞，針對此類問題開發了由雙側導流裝置連接的導流機罩和網格式駕駛室，實現機罩、駕駛室一體式防護，具有對空間障礙物分流導向的功能，提高了機罩和駕駛室的安全性，適應了原始森林作業的要求。

2.6 輔助集材裝置

整機轉向和行走顛簸時，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，轉彎時因原木較長，跟隨整機及時轉向會比較困難，被牽引木材側偏會擠傷甚至阻止輪胎轉動。因此，對于原木起吊端的穩定支撐，限位被牽引木材、牽引導向和對輪胎的防護便成為設計過程中充分考慮的問題。為解決此問題，設計輔助集材裝置，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行走過程中更加穩定安全。

3 結語

徐工XC360集材機具有20t牽引力，可牽引更重的大型原木，轉彎半徑小，驅動橋擺動范圍大，作業適應能力強，可在嚴苛的原始森林環境中行走靈活，打破狹小空間的作業限制，可實現高效集材作業，并具備如除障、推木作業的功能，實現一機多用。徐工XC360集材機在同類產品中表現出較為優秀的性能，獲得了較好的口碑。

【參考文獻】

【1】張廣暉，王立海，許明賢，等.三角履帶式集材機的設計與分析[J].林產工業，2019（56）：31-36.

【2】趙俊寶.何靜華.集材110型輪式拖拉機的研制及應用[J].林業機械與木工設備，2007（6）：51-52.