多功能植树机设计与研究

王诗臣 彭亚楠 李淳哲 刘璇 张坤 肖诗婕 郑思琦 李錾 汪子翔 龚丽娟 吴昊 徐飞

【摘 要】本文基于我国沙漠治理林木种植效率低、成活率低，造林效益不高和植树造林资源浪费大的现状。本文设计的自行式多功能沙漠植树机，以小型柴油机为源动力，通过传感器及控制系统，根据不同的沙质，能够定距离、定深度高效打孔植树，与传统沙漠植树方法相比，植树效率大幅提高，较大程度地降低植树成本，提高植树效益。

【关键词】多功能植树机;自行式;沙漠植树;钻孔机构

1.研究的目的和意义

土地沙漠化是我国乃至当今世界一个重要的生态环境问题，提高干旱沙地造林成活率和保存率，高效深栽造林设备的研究就显得尤为重要[1]。我国植树仍主要靠体力劳动进行栽植，资源浪费大，栽植成活率和效率低，且劳动强度大，严重影响植树的效率和进度[2]。由于我国的劳动力市场处于从体力劳动到技术劳动的转型阶段[3]，人工劳动成本增加，且单纯靠体力劳动已很难满足林业快速发展的需求。为了解决造林效益不高和植树造林资源浪费大、栽植成活率和效率低的现状[4]，本文设计研究植树机对沙漠植树造林具有重要意义。

2.总体结构设计及工作原理

本课题的自行式沙漠植树机采用传感器测距系统、显示器操作系统、小型柴油机提供动力;带有车架，微型12V、24V直流减速电机，小型发电机，电启动四冲程打孔机，水平校正器，配重器，自行设计刹车装置，直行控制器，车轮等主要部件，总体结构设计如图1所示。

柴油机通过皮带传动机构，带动前轮运动，进而驱动植树机向前行走，前轮机构的结构如图2所示。整个钻孔机构由钻孔机构挂架吊装在车架吊杠上，挂架上安装直流电动机、螺杆、导杠。通过直流电动机正、反转动，利用螺杆螺母副带动连接法兰沿着导杠上、下移动，进而控制钻头实现向下推进打孔和向上提升运动。连接法兰上安装导向螺母、导套、柴油机和发电机。可以通过控制连接法兰高度进而控制打孔深度。打孔机需要打孔时，打开柴油机控制开关，让柴油机运行，柴油机带动钻头旋转打孔，同时通过皮带传动带动发电机发电，并给蓄电池充电。蓄电池为直流电动机提供电源，提高能源利用率，在钻孔机构挂架下部设置有平衡调节装置，保证打孔机钻头自动处于铅垂状态，并降低打孔机构的重心。

3.技术优势

本课题所研究的自行式沙漠植树机与目前所存在的植树打孔方式相比具有明显的优势，即：第一，节省人力，多功能植树机运行采用自行式，自身配有动力系统，无需人机驱动，操作简单、劳动强度低。第二，打孔效率高，在理论和实验操作中，植树机最深钻孔深度为110cm，钻孔直径为5～90cm，完全满足大多数情况下植树需求。为防止地形因素导致打孔产生偏差，植树机中装有水平校正装置，且钻孔速度最快为15孔/min，植树成活率与一般沙漠植树打孔方式相比提高100%[5]，并且可做到定距离直线植树。第三，能源利用率高、使用成本低。

4.总结

本课题的多功能植树机节省人力，打孔效率高，可适用于复杂地形环境和多种地形工作。本课题的多功能植树机在一定程度上弥补了目前我国在植树打孔装置的不足，在植树打孔的速率、效率，种树成活率、使用成本和灵活使用等方面都具有较明显的优势。本文设计的多功能植树机产品发展空间需求大，在未来可创造十分可观的经济效益。

参考文献：

[1]姜晨龙、俞国胜.高效深栽造林钻孔机的研制与试验[J].农业工程学报，2013年9月，第29卷，第18期：75-81.

[2]高颖.农村富余劳动力的供需变动及分析.人口研究，2008，32，（5）：83-90.

[3]李金夫、刘万毅、高作宁等.中国治沙与沙漠植树专利技术现状与进展评述[J].2002年，第1期;41.

[4]乔磊、李立国.浅談沙漠地区植树造林存在的问题和技术对策[J].林业科技，2016.8 期，第33卷;94.

[5]王彤.提高沙漠植树造林成活率技术[J]，新疆农业科技，2016年01月;28.

（作者单位：沈阳工业大学）