森林采運機(jī)械發(fā)展趨勢

在單工序機(jī)械的性能有待進(jìn)一步完善的同時，各種多工序聯(lián)合機(jī)械正在發(fā)展之中。在機(jī)械設(shè)計上將更多地重視人機(jī)工程學(xué)的研究，并廣泛采用液壓、電子、計算機(jī)等新技術(shù)，進(jìn)一步提高采運機(jī)械的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度。

是一種新型的伐區(qū)作業(yè)機(jī)械，可將伐木、打枝、歸堆、集材、裝卸等工序集中由2~3臺機(jī)械完成，從而大大提高了勞動生產(chǎn)率，改善了勞動條件，減輕了勞動強(qiáng)度(見伐區(qū)作業(yè)聯(lián)合機(jī))。

木材運輸分集材和運材兩個階段。集材常用的機(jī)械是集材拖拉機(jī)和架空索道集材設(shè)備(見架空索道集材)。陸路運材機(jī)械主要是載重汽車和掛車，以及森林鐵路、窄軌蒸汽機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車(見木材陸運)和脫節(jié)式臺車、平板車等。水路運材通常使用船舶及木排(見木材水運)。

林業(yè)生產(chǎn)過程中將木材等物料從一個地點轉(zhuǎn)移到另一地點的機(jī)械。其轉(zhuǎn)移動作有間歇性和連續(xù)性兩種方式。起重機(jī)械按運動機(jī)構(gòu)作用的不同分單動作起重機(jī)械、復(fù)動作起重機(jī)械和木材裝載機(jī)3類。單動作起重機(jī)械只需一個運動機(jī)構(gòu)，物料在一直線方向上運移。復(fù)動作起重機(jī)械具有垂直方向運動的起升機(jī)構(gòu)和實現(xiàn)物料在水平方向運移的機(jī)構(gòu)，主要有橋式起重機(jī)和旋轉(zhuǎn)式起重機(jī)兩種。

主要依靠兩個往復(fù)運動的綜合，使起重物品能在任意水平方向上移動。其中普通橋式起重機(jī)應(yīng)用在車間內(nèi)部，由運行的橋架和起重小車組成，由電力驅(qū)動。橋架裝有車輪,沿軌道作平行移動,軌道設(shè)在建筑物墻壁上部,起重小車可以沿著橋架上的軌道運行,小車上設(shè)有升降機(jī)構(gòu)，使物品作垂直運動。龍門起重機(jī)的橋架支持在兩個支腿上,支腿由下橫梁聯(lián)系在車輪上,沿著地面軌道運行。適用于在露天的場所作業(yè),其跨度在5~30米范圍內(nèi)。裝卸橋是在龍門起重機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。當(dāng)龍門起重機(jī)的跨度超過30~35米，并且具有懸臂時就成了裝卸橋。其裝載小車的運行速度和生產(chǎn)效率都較高。

纜索起重機(jī) 由橋式起重機(jī)演變而來。其主要特點是用鋼絲繩代替金屬結(jié)構(gòu)的橋架,所以整機(jī)重量輕,跨度在60~80米范圍內(nèi)，用于原木、原條的裝卸車和歸楞作業(yè)。有固定型、移動型和雙聯(lián)纜索型 3種。其中移動型纜索起重機(jī)的承載索固結(jié)在兩個塔架上，塔架可沿兩條平行軌道運行，作業(yè)范圍更為廣闊。雙聯(lián)纜索起重機(jī)的起重跑車可利用鋼絲繩系統(tǒng),在4根立柱間的場地范圍內(nèi)活動，適用于臨時性貯木場的原木歸楞和裝車作業(yè)。

主要特點是具有伸出的臂架且可繞起重機(jī)回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，又稱臂架式起重機(jī)。除具有起升機(jī)構(gòu)外，還具有吊掛裝置和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使其工作范圍由垂直線擴(kuò)展到垂直弧面;在吊掛裝置上設(shè)置變幅機(jī)構(gòu)后，其工作范圍將由垂直弧面擴(kuò)展到環(huán)形空間;當(dāng)旋轉(zhuǎn)起重機(jī)設(shè)置沿地面移動的運行機(jī)構(gòu)后，即能在較大的空間范圍內(nèi)作業(yè)。按其能否整機(jī)運行分為固定式和運行式兩類。

固定式旋轉(zhuǎn)起重機(jī)由起升機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)組成，適于在廠房和車間內(nèi)作業(yè);為擴(kuò)展旋轉(zhuǎn)起重機(jī)的工作范圍，通常裝在能運行的車體上形成運行式旋轉(zhuǎn)起重機(jī)，并根據(jù)不同型式的車體給予不同的名稱:如塔式起重機(jī)、汽車起重機(jī)、輪胎起重機(jī)、門座起重機(jī)、浮游起重機(jī)等。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓起重臂有很大發(fā)展，同汽車底盤等配裝成隨車液壓起重機(jī)，其體積小、重量輕、操作靈活、機(jī)動性好，更換起重臂的工作裝置后，能一機(jī)多用。

輸送機(jī)械 有鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、索式輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)和氣力輸送裝置等。主要用于運送原條、原木、板方材、木片、鋸末、樹皮等物料?？v向鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)以鏈條作為牽引構(gòu)件，適宜于貯木場作業(yè)。索式輸送機(jī)以鋼絲繩為撓性牽引構(gòu)件,其重量輕、長度可達(dá)500米以上，適用于貯木場傳送原木進(jìn)行選材。帶式輸送機(jī)的撓性牽引構(gòu)件兼作承載構(gòu)件，物料直接加在傳送帶上傳送。氣力輸送裝置在林業(yè)生產(chǎn)過程中主要用于輸送散碎物料，如木片、鋸屑等。

指在伐區(qū)或貯木場對林木(包括立木、伐倒木、原條、原木等)按某種型式(鋸截、刨削、銑削、劈切等)進(jìn)行切削加工的機(jī)械。主要種類除油鋸?fù)猓€有下述種類。

固定型造材設(shè)備 由切削機(jī)構(gòu)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)和自控系統(tǒng)等組成。切削機(jī)構(gòu)有鏈鋸和圓鋸兩種型式:鏈鋸適用于鋸截直徑大的原條;圓鋸造材機(jī)有單圓鋸、雙圓鋸和多圓鋸3種,其中多圓鋸造材機(jī)的生產(chǎn)效率較高。進(jìn)給機(jī)構(gòu)為鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)?？刂葡到y(tǒng)多采用液壓系統(tǒng)。固定型造材設(shè)備可與貯木場中其他作業(yè)機(jī)械(如原條卸車、原木分選、歸楞、裝車等機(jī)械)組成生產(chǎn)流水線;也可單獨構(gòu)成造材自動流水線。

手提式打枝機(jī)以電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī)為動力，后者較機(jī)動靈活,適于伐區(qū)作業(yè)。固定型打枝機(jī)的切削部件是一個旋轉(zhuǎn)圓環(huán)，圓環(huán)內(nèi)安裝若干把銑刀或鋸齒形切刀。在圓環(huán)的前、后方設(shè)有伐倒木進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)。作業(yè)時，伐倒木由供料機(jī)構(gòu)輸送，通過旋轉(zhuǎn)圓環(huán)時，枝椏被旋轉(zhuǎn)銑刀或切刀截掉。摩擦式成捆打枝機(jī)有一個體積很大的V形框架，框架的一側(cè)有8~10組驅(qū)動鏈條，另一側(cè)是帶有許多檔鐵的側(cè)壁。將伐倒木用起重機(jī)裝到框架內(nèi)，當(dāng)鏈條以一定的速度運轉(zhuǎn)時，伐倒木隨著鏈條向上運動，同時沿某一軸線轉(zhuǎn)動，達(dá)到一定高度后跌落下來同其他樹木及側(cè)壁碰撞。由于伐倒木之間及與側(cè)壁間的碰撞和摩擦使枝椏折斷、粉碎。這種打枝機(jī)生產(chǎn)效率高，但打枝質(zhì)量差，適用于針葉樹種。

其中摩擦剝皮設(shè)備是一個體積較大的圓柱形筒，由電動機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)。圓筒內(nèi)壁有許多銳利的剝皮刀。原木放入圓筒后，在原木與原木、原木與筒壁、原木與中心軸間的撞擊和摩擦作用下，將樹皮除去。適用于樹皮較薄的樹種(如樺木)以及小徑木、枝椏等短材。銳刀剝皮機(jī)是利用旋轉(zhuǎn)銑刀或切刀從樹干表面將樹皮剝?nèi)?。剝皮質(zhì)量較高，但木材損失較大，適用于造紙材剝皮。鈍刀剝皮機(jī)多為圓環(huán)轉(zhuǎn)子式，轉(zhuǎn)子內(nèi)裝有若干把剝皮鈍刀，依靠彈簧的彈力壓向樹干表面，旋轉(zhuǎn)鈍刀將樹皮剝落。這種剝皮方法木材損失小，適用于新采伐的樹木及經(jīng)水路流送的原木。沖擊式剝皮機(jī)是利用高速旋轉(zhuǎn)的沖擊頭將樹皮打掉。原木縱向進(jìn)給同時繞本身軸線旋轉(zhuǎn)，在一次進(jìn)給過程中可將樹皮全部剝落。木材損失率低，但表面的光潔度差，適用于紙漿材剝皮。

用于森林采伐、木材運輸和貯木場作業(yè)的機(jī)械和設(shè)備的總稱。主要包括木材切削機(jī)械、起重-輸送機(jī)械、運輸機(jī)械和伐區(qū)作業(yè)聯(lián)合機(jī)4大類。

近10多年來，發(fā)達(dá)國家在木材生產(chǎn)工藝和機(jī)械設(shè)備方面都有很大的進(jìn)步，全面機(jī)械化正迅速向縱深發(fā)展，其主要特點是:

(1)機(jī)械系統(tǒng)更新?lián)Q代速度加快;

(2)由單工序機(jī)械和機(jī)動工具向由多工序聯(lián)合機(jī)組成的成套機(jī)械系統(tǒng)方向發(fā)展;

(3)少剩余物、無剩余物生產(chǎn)工藝得到廣泛推廣，不僅節(jié)約利用木材資源，又保護(hù)生態(tài)環(huán)境;

(4)節(jié)約能源消耗技術(shù)得到發(fā)展;

(5)森林作業(yè)保護(hù)技術(shù)普遍受到了重視。

90年代世界森林采運技術(shù)將是加速采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料的10年，特別是向高技術(shù)邁進(jìn)的10年。如:高效空氣噴射凈化技術(shù)、微型電腦將在油鋸上得到應(yīng)用;伐區(qū)自行式作業(yè)機(jī)械向作業(yè)機(jī)器人方向發(fā)展;索道由部分自動化向全自動化方向發(fā)展;運材汽車將迅速引進(jìn)防鎖閉制動技術(shù)、車輪滑轉(zhuǎn)自動調(diào)控技術(shù);貯木場作業(yè)即將采用自動稱重裝置，原條最佳造材系統(tǒng)，自動測量材長和直徑、自動拋木的自動選材系統(tǒng);對于人工林將開發(fā)一種一次完成多株立木采伐、大捆打枝造材的機(jī)械系統(tǒng)。

林業(yè)機(jī)械化一般包括營林機(jī)械化和森林采運機(jī)械化兩部分。營林機(jī)械化指林木種實采集、處理，苗木培育,造林，森林撫育,護(hù)林防火等過程的機(jī)械化(見營林機(jī)械)。森林采運機(jī)械化指森林采伐、木材運輸和貯木場作業(yè) 3個主要生產(chǎn)過程的機(jī)械化(見森林采運機(jī)械)。林業(yè)生產(chǎn)中使用的機(jī)械一部分是引進(jìn)的通用機(jī)械和其他部門的機(jī)械，如各種動力機(jī)械、汽車、拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、起重運輸機(jī)械等;另一部分是專用于林業(yè)生產(chǎn)的各種專用機(jī)械。隨著林業(yè)機(jī)械化的發(fā)展和深入，林業(yè)專用機(jī)械的品種、數(shù)量和所占的比重也日益增加，逐漸形成獨立的、具有一定特色的機(jī)械體系，稱林業(yè)機(jī)械。

林業(yè)機(jī)械化作為一門獨立的學(xué)科，包括林業(yè)機(jī)械化理論與規(guī)劃、林業(yè)機(jī)械設(shè)計與制造、林業(yè)機(jī)械運用與維修、造林與森林采運工藝等。它涉及系統(tǒng)工程、管理工程、人機(jī)工程、林學(xué)、力學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、機(jī)械學(xué)、自動控制等多種學(xué)科，是一門綜合性應(yīng)用學(xué)科。

林業(yè)機(jī)械化的中心要求是充分發(fā)揮機(jī)械在林業(yè)生產(chǎn)中的作用，以獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益。因此發(fā)展林業(yè)機(jī)械化既要有為林業(yè)生產(chǎn)提供各種機(jī)械設(shè)備的研究、設(shè)計和制造體系;也要有一套為林業(yè)機(jī)械服務(wù)、能保證其完好率的維修網(wǎng)絡(luò);還要有為林業(yè)機(jī)械化培養(yǎng)技術(shù)工人和各種專門人才的教育系統(tǒng)。

評價林業(yè)機(jī)械化的指標(biāo)通常有:①林業(yè)生產(chǎn)中使用機(jī)器和設(shè)備的作業(yè)量占總作業(yè)量的百分?jǐn)?shù)，用以表示林業(yè)機(jī)械化的程度;②勞動生產(chǎn)率，即每個勞動力完成的作業(yè)量或生產(chǎn)的產(chǎn)品量，在一定程度上反映機(jī)械化的水平和程度;③機(jī)械或動力的裝備數(shù)量，或每個勞動力擁有的功率數(shù)，用以表示林業(yè)機(jī)械的裝備水平。每一種指標(biāo)均有一定的局限性。為了全面地衡量林業(yè)機(jī)械化的程度和水平，往往需要同時采用幾個指標(biāo)，特殊的工序還要采用一些特殊的指標(biāo)。