移动式竹林间材料搬运设备的研发与应用

陈建明 陈碧芽 钱新江 顾志康 张 健 杨 健 桂仁意 高百龙

(1 湖州市吴兴区埭溪镇农业服务中心 浙江湖州 313000；2 湖州市林业科学研究所 浙江湖州 313000；3 安吉县林业局 浙江安吉 313300；4 湖州市林业局 浙江湖州 313000；5 浙江农林大学 浙江临安 310003；6 德清县林业局 浙江德清 313003)

移动式竹林间材料搬运设备的研发与应用

陈建明1陈碧芽2钱新江1顾志康2张 健3杨 健4桂仁意5高百龙6

(1 湖州市吴兴区埭溪镇农业服务中心 浙江湖州 313000；2 湖州市林业科学研究所 浙江湖州 313000；3 安吉县林业局 浙江安吉 313300；4 湖州市林业局 浙江湖州 313000；5 浙江农林大学 浙江临安 310003；6 德清县林业局 浙江德清 313003)

竹林的集约高效经营需要有适用的林业机械，以解放生产力，节约成本，提高效率。基于竹林覆盖经营中覆盖材料进出林地费时、费力的生产实际，研发了移动式竹林间材料搬运设备。设备的初步应用结果显示，其工作效率是传统人工效率的4倍以上，人工成本可降低一半以上。整套设备结构简单，制作材料常见，而且设备操作简单、维护方便、节能环保、安全可靠。设备的推广应用能够为林农带来更多实惠，其应用前景广阔。

竹林；覆盖材料；移动式材料搬运设备；林业机械

雷竹(早园竹)、毛竹为散生竹种，集约经营的丰产笋用竹林需要大量施肥和覆盖增温材料(竹叶、砻糠、鸡粪)等[1-2]。散生竹林在自然生长条件下竹株分布极不规则，这就为林下管理的机械化作业带来了困难[3]。随着劳动力转移和劳动者的工资快速提高，研发适宜于散生竹林集约经营机械化作业的设备已成当务之急。本文拟介绍一种移动式竹林间材料搬运设备的研发背景、性能、优势以及初步应用效果，以期为设备下一步的推广奠定基础。

1 设备研发背景

竹林覆盖材料以毛竹叶、砻糠等自然废料为主，覆盖厚度为30～40 cm。覆盖材料运进和运出竹林需靠人力一担担挑进去，再一担担挑出来，费时又费力。在开始覆盖时，667 m2竹林通常需要干的覆盖材料6 000 kg。春笋挖完之后，覆盖物需要清理出来，一方面可以留到下半年进行再次利用，降低成本；另一方面，如果不及时清理，温度升高之后竹鞭会上浮，导致竹林很快退化[4-5]。用过之后的覆盖材料因吸收水分，湿度增大，数量可达8 000 kg/667 m2，而且收集困难。

近年来，由于竹林经营从业人员年龄增大，人数减少，尤其是季节性用工远远不能满足生产上的需要，导致劳动力成本快速上升。针对这一现状，自2015年10月开始，湖州市笋竹产业联盟、湖州市林业局、湖州市林科所等技术人员，深入一线调研，广泛听取竹林经营大户、科技示范户的意见和建议，在了解生产性技术需求的基础上，开始着手研发竹林间材料机械化搬运设备。在已有的竹林经营机械设备研发技术的基础上，根据生产上的实际需要，提出了初步的技术方案，并着手设备材料的选型、筹措工作，于当年底设备试装完成。经过近1个月的调试，初步达到了预期效果。

2016年5月和11月，设备在湖州市吴兴区妙西镇关山村毛竹覆盖示范户毛炳才生产基地投入应用。50 m长模块轨道安装时间仅用1 h，工作效率是人工挑运的4倍以上。机械设备的应用既降低了劳动强度，又提高了劳动效率，用工成本节省1/2。

2 设备构成

移动式竹林间材料搬运设备由动力、电机、控制系统、模块轨道、货框和龙门桥等几部分构成。设备构成的示意图见图1。

图中各部位名称分别为：(1)电源插孔，(2)运输框，(3)轨道平铺面，(11)电源，(12)控制器，(13)电机，(14)绞盘，(15)传动钢丝，(16)导向轮，(21)滚轮，(22)活动档板，(31)轨道直立面。说明：绞盘(14)固定在电机(13)上，传动钢丝(15)缠绕在绞盘(14)上，传动钢丝(15)的两端经过导向轮(16)后分别连接运输框(2)的首尾两端，控制器(12)控制电机(13)的转向实现运输框(2)的来回移动；运输框(2)的底部有在轨道(3)上行驶的滚轮(21)。图1 竹林间模块化移动式轨道输送装置示意图

1) 动力部分。以1个48 V的硅胶电池组作为设备的动力源部分。

2) 牵引装置。将48 V直流电机(通用电瓶车轮骰，拆除橡胶轮胎)定子固定在龙门桥中心位置，牵引绞盘用轮骰作转子，钢索缠绕轮骰钢圈一周，并与货框两端连接形成驱动牵引的闭合回路。

3) 控制系统。通过直流正负极倒向连接调速器、开关，组合一个控制装置。

4) 模块轨道。每组模块轨道长6 m，由2根平行相向排列的不等边三角铁(直立面高4 cm，平铺面宽5 cm)与枕木组成(图2)。2条轨道间距在0.5 m范围内，可根据竹林空间自行调节。轨道的固定方式采取枕木与平头螺钉连接，枕木规格为0.06 m×0.12 m×0.50 m，枕木间距为1.5 m。轨道模块间在枕木中间处连接，每头钻4孔，用于固定，确保连接平整。每组模块质量不超过50 kg，移动方便。

图2 模块轨道实景

5) 货框。货框的长为0.6 m、宽为0.5 m、高为0.8 m，前后两端为固定板，左右两侧为活动板，可根据实地需要方便装卸覆盖材料。货框板用硬质塑料制成，活动板底部用铰链固定，上口安装挂钩。货框底部分2组安装4只滚轮，方便其移动。

6) 龙门桥。在模块轨道前后端两侧分别加装一根角铁，上方加横档构成一个龙门桥(图3)，上下横档中心安装一个滑轮，形成动力传动的回路。动力装置安装在龙门桥一端的中间位置，以减小正反转向的摩擦系数。其安装方法根据轮骰中轴中心间距确定，左右支点用直立角铁构成基准支架，中间位置打孔或开槽，两侧用螺丝紧固即可。

图3 主(左)副(右)龙门桥

3 设备的工作原理

设备通过2组滑轮进行前后、上下运动，整组滑轮相向安装，牵引钢索在绞盘上缠绕后，一端与货框前端挂接，另一端与最后一只货框挂接；货框之间用活动卡销连接，使牵引钢索组成一个回路，以便往复运动。

动力系统选用直流电机和清洁能源电瓶供电，轮骰与绞盘组成一体，结构简单易操作；牵引支架采用平衡分力技术，使牵引力平均分配在各个支点上，确保运行平稳；轨道、滚轮、枕木均衡受力，规避地形条件的制约，在不同立地条件下均能进行作业。

4 设备的优势

4.1 技术优势

1) 造价低廉。轨道选用三角铁(平铺面为滚轮行驶道，直立面为滚轮挡板)，大大节省了材料及费用，造价低廉，成本约120元/m，且耐用可靠，易被竹农等用户接受。

2) 拆装方便。轨道通过预先定制，将枕木与角铁连接为一体组成模块，模块与模块之间采用平整连接技术，百米轨道能在1 h之内组装完毕，省时、省工也省力。

3) 货物装卸便捷。基于竹林间距等多种不确定、不规则因素，同时兼顾实际生产过程中材料铺散或收集的随机性，储物货框厢体2侧采用活动档板，一旦一侧有竹子阻挡，另一侧就能打开装卸或货框平移微调均可，便利作业。

4.2 生产实践优势

1) 操作简单。整套设备采用电动控制，开关面板设置前进—停止—后退3个节点，操作简单、实用。

2) 节能环保。用48 V的硅胶电池组作为动力源，无噪音、无废气排放，1次充电可工作5 d以上，能耗低。

3)维护方便。牵引装置为全电动模式，无机械传动机构，平常只要对电池组进行充电保养即可，维护工作量小，方便易行。

4) 安全可靠。轨道模块平铺着地，主龙门桥、副龙门桥平衡分力，运行速度均衡，操作意外故障率低，安全可靠性强。

5 设备适用环境及应用前景

移动式竹林间材料搬运设备适用于竹林覆盖材料以及肥料进出林地的运输，也适用于竹林加土等，可大大提高生产效率，降低劳动成本。在劳动力短缺、人工成本高昂且高效集约经营的竹林地区尤为适用。

整套设备结构简单，制作材料常见、普通，一般用户可根据实际生产需要进行自制，折卸、移动、安装、操作都非常方便，设备的推广应用能够为林农带来更多实惠，其应用前景广阔。

[1] 张宏亮. 竹林生态经营类型探讨[J]. 世界竹藤通讯, 2014, 12(1): 28-31.

[2] 胡卫滨, 童文仁, 芦志能, 等。毛竹覆盖初步研究[J]. 浙江林业科技, 2012, 32(6): 64-66.

[3] 杨健, 朱志建, 杨倩倩, 等. 毛竹林机械化生产装备的开发与应用[J]. 世界竹藤通讯, 2013, 11(5): 22-26.

[4] 江永华. 毛竹覆盖技术助衢江农民增收[J]. 浙江林业, 2011(8)：): 26-27.

[5] 萧江华. 中国竹林经营学[M]. 北京: 科学出版社, 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.

bamboo forest, mulching materials, portable material transport equipment, forestry machine

湖州市科技计划项目(2016)；湖州市农办市校合作创新团队项目。

陈建明，工程师，主要从事农林业科技推广工作。

杨健，高级工程师，主要从事林业科技管理工作。E-mail: 963665252@qq.com。

10.13640/j.cnki.wbr.2017.02.011