專利名稱：多功能林木采伐機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種采伐設備，尤其涉及一種人工林或天然林地作業用 的多功能林木采伐機。
背景技術：
我國在本世紀初期，大量的同齡人工林將成為主要用材林。依靠傳統的 人工撫育和采伐技術不能滿足現代化林業生產的需要，未來的林業生產也要 由勞動力集約型向技術集約型轉變，以增加單位勞動力的生產效率。此外， 人工林的撫育也具有季節性，在最佳的季節完成除草、間伐、整枝和應急性 病蟲害防治及運輸，必須通過機械化提高效率，對于撫育間伐材的搬運和大 中徑材的整枝撫育作業，人工無法高質、高效地完成有關作業，需要機械化 裝備以實現安全高效地作業。
而現有的林地機械，大多功能較單一，只能完成單項的林地作業，如伐 木機、搬運機等，無法由一種設備方便的提供多種功能，這樣在林地作業 中，林地工人要使用多種機械設備，不但工作效率不高，而且過多的設備給 運輸也帶來了不便，也或多或少對林地生態造成損傷、破壞，因此，提供一 種多功能的林地作業機械，可以集中完成多種林地作業，使林地工人進行安
的主要趨勢
實用新型內容
本實用新型實施方式提供了一種多功能林木采伐機，集伐木、打枝、造 材、截梢、歸楞、裝車等多種林地作業功能于一體，可以在林地進行高效、 快速的林木采伐作業。
本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的
本實用新型實施方式提供一種多功能林木采伐機，該采伐機包括動力 系統、駕駛室總成、機械臂系統、液壓系統、伐木頭組合系統、底盤總成和 控制系統；其中，動力系統、駕駛室總成、機械臂系統與液壓系統均分布設 置在底盤總成上，所述動力系統的動力輸出經底盤的傳動裝置驅動底盤總成 上設置的車輪；所述^L械臂系統前端設置伐木頭組合系統，所述液壓系統通 過管路連接并驅動所述機械臂系統及其上的伐木頭組合系統，所述控制系統 設置在駕駛室內并通過管線分別與各作業系統連接。
所述采伐機還包括照明裝置，設置在駕駛室總成上，照明裝置與所述 機械臂系統及其上設置的伐木頭組合系統相對應。
所述采伐機還包括空調系統，設置在駕駛室總成的駕駛室內。
所述底盤總成為全液壓驅動式底盤總成，包括前、后橋兩部分，兩部分 為中間鉸接式連接的液壓控制折腰轉向結構。
所述前、后橋部分分別由一個前液壓馬達和一個后液壓馬達驅動，或由 一個液壓馬達通過液力變矩箱和齒輪減速箱將動力傳遞、分配后進行驅動。
所述驅動前橋部分的前液壓馬達與所述動力系統經分動器連接變量泵 后，變量泵液壓油的一路輸出連接；所述驅動前橋部分的后液壓馬達與變量 泵液壓油的另 一路輸出連接。
所述機械臂系統包括液壓旋轉支撐底座、大臂、小臂、伸縮臂，其 中，所述液壓旋轉支撐底座設置在所述底盤總成上，所述液壓旋轉支撐底座 一端與所述大臂連接，所述小臂連接在所述大臂另一端，小臂前端設置伸縮 臂；液壓旋轉支撐底座、大臂、小臂、伸縮臂上均設有用于控制機械臂運動 的液壓控制裝置。所述液壓旋轉支撐底座包括回轉油缸、齒條、立柱和齒輪，其中，所 述回轉油缸與齒條連接，齒條與設置在立柱上的齒輪嚙合，所述立柱的一端 為連接所述大臂的連接端。
所述伐木頭組合裝置包括
液壓擺動馬達、懸掛支架、懸掛油缸、伐木頭控制系統和刀具總成；其 中，所述液壓擺動馬達通過懸掛支架、懸掛油缸與所述伐木頭控制系統連 接，所述刀具總成設置在伐木頭控制系統的控制軸上，刀具總成內設置的多 個傳感器通過電纜與伐木頭控制系統電連接；伐木頭控制系統分別通過液壓 管路和電纜與所述液壓系統、駕駛室內的所述控制系統連接。
所述刀具總成包括
主打枝刀具、主抓具、驅動輥、驅動輥馬達、鏈鋸組合和鏈鋸護罩；其 中，主打枝刀具、主抓具、驅動輥和鏈鋸組合依次分布設置在伐木頭控制系 統的相應控制軸上，鏈鋸組合外面設有鏈鋸護罩；驅動輥馬達與驅動輥對應 設置，與驅動輥連接。
由上述本實用新型實施方式提供的技術方案可以看出，本實用新型實施 方式通過在設置的由液壓驅動的機械臂系統與其上伐木頭組合系統相配合， 及利用液壓控制與自動控制的配合方式，使該采伐機實現了集伐木、打枝、 造材、截梢、歸楞、裝車多種功能于一體，并且由動力系統通過傳動裝置驅 動底盤總成上設置的車輪，使采伐機具有通過性好，地表破壞力小，對森林 植被影響小，有效地保護了林地生物的多樣性。該采伐機單機作業對伐區地 形適應能力強，非常適合人工林高效、快速、高密度釆伐作業的要求。并且 其生產效率高，單人操作，節省人力，大大提高了木材利用率，可以為工人 提供安全，舒適的工作環境，對林木和林地損傷小，符合目前我國人工林區 的發展現狀和前景。
6圖l為本實用新型實施例的采伐機的整體總裝示意圖2為本實用新型實施例的采伐機的機械臂結構示意圖3為本實用新型實施例的采伐機的機械臂俯視示意圖4為本實用新型實施例的采伐機的伐木頭組合系統結構示意圖5為本實用新型實施例的采伐機的伐木頭組合系統結構側視圖l中l.動力系統；2.駕駛室總成；3.空調系統；4.整車控制系統；5.
作業照明系統；6.液壓冷卻系統；7.機械臂系統；8.伐木頭組合系統；9.全
液壓驅動底盤系統；10.液壓與泵組系統；
圖2中21.小臂；22.伸縮臂；23.大臂；24.液壓旋轉支撐底座；
圖4、圖5中31.液壓擺動馬達；32.懸掛支架；33.閥木頭控制系統；
34.主抓具；35.驅動輥；36.鏈鋸護罩；37.主打枝刀具；38.懸掛油缸；
39.驅動輥馬達;310.運輸掛件；311.鏈鋸組合。
具體實施方式
本實用新型實施方式提供一種多功能林木采伐機，是一種集伐木、打 枝、造材、截梢、歸楞、裝車多種功能于一體適合于多種林地作業，尤其適 合于人工林的采伐機，該采伐機具體包括動力系統、駕駛室總成、機械臂 系統、液壓系統、伐木頭組合系統、底盤總成和控制系統；其中，動力系 統、駕駛室總成、機械臂系統與液壓系統均分布設置在底盤總成上，所述動 力系統的動力輸出經底盤的傳動裝置驅動底盤總成上的車輪；所述機械臂系 統前端設置伐木頭組合系統，所述液壓系統通過管路與所述機械臂系統及其 上的伐木頭組合系統連接，驅動機械臂系統及其上的伐木頭組合系統工作， 所述控制系統設置在駕駛室內并通過管線分別與各作業系統連接。
使用該采伐機可以完成多種林地采伐作業，具有對林地生態破壞小，使 采伐工作安全、效率高的優點。
為便于理解，
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型的采伐機作進一步闡述。
實施例一
本實用新型實施例提供一種集伐木、打枝、造材、截梢、歸楞、裝車多
種功能于一體的林木釆伐機械，如圖l所示，該采伐機具體包括
動力系統、駕駛室總成、機械臂系統、液壓系統、伐木頭組合系統、底 盤總成和控制系統；其中，動力系統、駕駛室總成、機械臂系統與液壓系統 均分布設置在底盤總成上，所述動力系統的動力輸出經底盤的傳動裝置驅動 底盤總成上的車輪；所述機械臂系統前端設置伐木頭組合系統，所述液壓系 統通過管路與所述機械臂系統及其上的伐木頭組合系統連接，驅動機械臂系 統及其上的伐木頭組合系統工作，所述控制系統設置在駕駛室內并通過管線 分別與各作業系統連接。
上述采伐機還可以包括照明裝置和空調系統，所述的照明裝置設置在 駕駛室總成上，照明裝置與所述機械臂系統及其上設置的伐木頭組合系統相 對應，在光線較暗的條件下，為作業提供相應的燈光照明；所述的空調系統 設置在駕駛室總成的駕駛室內，為操作人員提供舒適的工作環境。
上述采伐機中，所述底盤總成為全液壓驅動式底盤總成，包括前、后橋 兩部分，兩部分為中間鉸接式連接的液壓控制折腰轉向結構，所述的前、后 橋部分分別由一個前液壓馬達和一個后液壓馬達驅動，或由一個液壓馬達通 過液力變矩箱和齒輪減速箱將動力傳遞、分配后進行驅動。若為兩個驅動馬 達時，所述的前液壓馬達與所述動力系統經分動器連接變量泵后，變量泵液 壓油的一路輸出連接；所述的后液壓馬達變量泵液壓油的另一路輸出連接。
上述采伐機中，所述的機械臂系統包括液壓旋轉支撐底座、大臂、小 臂、伸縮臂，其中，所述液壓旋轉支撐底座設置在所述底盤總成上，所述液 壓旋轉支撐底座的一端與所述的大臂連接，所述的小臂與大臂的另一端連 接，伸縮臂設置在小臂的前端；液壓旋轉支撐底座、大臂、小臂、伸縮臂上 均設有用于控制機械臂運動的液壓控制裝置；其中，所述的液壓旋轉支撐底
8座包括回轉油缸、齒條、立柱和齒輪，其中，所述回轉油缸與齒條連接， 齒條與設置在立柱上的齒輪嚙合，所述立柱的一端為連接所述大臂的連接
端o
所述的伐木頭組合裝置包括液壓擺動馬達、懸掛支架、懸掛油缸、伐 木頭控制系統和刀具總成；其中，所述液壓擺動馬達通過懸掛支架和懸掛油 缸與所述伐木頭控制系統連接，所述刀具總成設置在伐木頭控制系統的動力 輸出端上，刀具總成內設置的多個傳感器通過電纜與伐木頭控制系統連接； 伐木頭控制系統分別通過液壓管路和電纜與所述伐木機的液壓系統、駕駛室 內的所述控制系統連接；其中，所述的刀具總成包括主打枝刀具、主抓 具、驅動輥、驅動輥馬達、鏈鋸組合和鏈鋸護罩；其中，主打枝刀具、主抓 具、相對設置的兩個驅動輥和鏈鋸組合依次分布設置在伐木頭控制系統的相 應動力輸出端上；驅動輥馬達設置在兩個驅動輥后面并與它們連接，驅動相 對設置的兩個驅動輥工作。
實際中，所述的多功能林木采伐機如圖l所示，由動力系統l、駕駛室總 成2、空調系統3、控制系統4、作業照明系統5、液壓冷卻系統6、機械臂系統 7、伐木頭組合系統8、全液壓驅動底盤總成9、液壓泵組系統10組成；其中， 動力系統l、駕駛室總成2與全液壓驅動底盤總成9后部連接，作業照明系統5 和空調系統3與駕駛室總成2連接，機械臂系統7和液壓冷卻系統6與全液壓驅 動底盤總成9前部連接，伐木頭組合系統8與機械臂系統7前端連接，控制系統 4布置在駕駛室通過管線與各作業系統連接，液壓泵組系統10布置在底盤后部 通過液壓管路與各作業系統連接。
其中全液壓驅動底盤總成9、液壓驅動的機械臂系統7、伐木頭組合系統8 和控制系統4作為該釆伐機的四個主要組成部分，完成該采伐機的主要功能。
上述采伐才幾中，全液壓驅動底盤總成分為前橋部分和后橋部分，兩個部 分采用中間鉸接式連接，液壓控制折腰轉向，前后橋各采用一個液壓馬達驅 動(也可以采用一個液壓馬達驅動，通過液力變矩箱和齒輪減速箱將動力傳遞、分配給前、后橋)，即整個底盤采用全液壓驅動方式，由傳動系、轉向
系、制動系和行駛系組成。具體動力傳遞方式為作為動力系統的發動機連 接分動器，分動器連接變量泵，變量泵液壓油分兩路傳遞， 一路連接前驅動 馬達，另一路連接后驅動馬達。這種采用液壓驅動方式改變了傳統工程機械 的底盤布局，對于在路況和地表地勢復雜的林區道路網、伐區行駛有很大的 優勢。其中，轉向系采用工程機械常用的雙液壓缸鉸接轉向系統，具有技術 成熟、性能可靠、轉彎半徑小等特點。制動系采用液壓制動，在每個車輪上 都安裝了濕式全盤制動裝置，作業時可實現整車靜止和作業要求的制動轉 換，同時還安裝有手動的駐車制動器。底盤總成中的各部件具體技術參數見 附表l。
采伐作業主要由兩部分運動組成由機械臂系統把伐木頭送到指定的位 置伐樹，和把伐倒的樹木拖回來放到指定的地方造材，第一個運動較難控 制，而第二個運動只要設計出合理機械臂系統結構就能實現簡單的控制。
為保證運動的可控性、精確性及節省能源性，可根據實際應用林地的需 要，設計出機械臂系統合理的尺寸，并為保證完成釆伐作業的運動的需要和 上述提到的難點，實際的采伐機的機械臂系統7結構如圖2、圖3所示，具體由 液壓旋轉支撐底座24、大臂23、小臂21、伸縮臂22組成，由液壓系統提供動 力、控制機械臂系統的運動，其原理為回轉油缸推動齒條帶動立柱上的齒 輪，從而帶動整個機械臂系統的旋轉，達到機械臂系統左右采伐的目的。主 油缸的伸縮帶動機械臂系統的上下運動，副油缸的伸縮帶動機械臂系統的前 后運動，在不同的采伐要求下再輔以伸縮油缸及后推油缸的作用，達到控制 及運輸的要求。這種結構的機械臂系統類似機械手臂一樣，非常靈活，可以 做出多種屈伸、左、右旋轉的動作。它很好的解決了上面提到的林地采伐作 業中的難點，既能把伐木頭送到指定的地方伐樹，又能通過簡單控制的把伐 倒的樹木拖到指定的地點造材。在上述的采伐機中，伐木頭組合系統8是整個采伐機的執行工作裝置，如 圖4、圖5所示，它由液壓擺動馬達31、懸掛支架32、懸掛油缸38、伐木頭控 制系統33和刀具總成構成，其中，刀具總成由主抓具34、驅動輥35、主打枝 刀具37、驅動輥馬達39、鏈鋸組合311、鏈鋸護罩36和運輸掛件310等組成。 伐木頭組合系統8通過液壓管路與構成液壓系統的液壓泵組系統、多路閥組、 馬達、液壓缸連接，通過電纜與駕駛室內控制裝置連接，采用CAN-BUS總線、 先導控制方式由駕駛員操縱控制手柄發出作業指令，作業時，伐木頭控制系 統33內的多個傳感器將作業數據實時傳遞給控制室內的工控機，在液晶顯示 器內顯示出來，供駕駛員監控和參考。在程序控制下，伐木頭組合系統能夠 完成伐木、倒木、打枝、造材等功能，在全程機械化作業下完成大部伐木作 業工序。其基本工序是有機械臂帶動伐木頭到目標樹地上最底部，主抓具 和驅動輥抱住原木，鏈鋸組合的鏈鋸工作鋸斷原木，在機械臂將原木放倒帶 到指定位置時，主抓具松開，由驅動輥帶動原木在伐木頭組合系統內運動， 待原木運動的規定的距離，則停止運動，鏈鋸截斷原木進行造材，原木運動 同時，主打枝刀具打掉枝梢，直至最終完成造材歸堆作業。
綜上所述，本實用新型實施例中的多功能林木采伐機是實現了林業采伐 作業自動化、機械化、集約化的高性能林業工程機械，采用該采伐機可以通 過單機作業完成林木采伐的大部分工序，如伐木、打枝、造材、截梢、歸 楞、裝車等，作業中只需一名操作手通過先進的自動化控制系統控制工作裝 置進行作業，節約了人力，減輕了勞動強度，提高了人員作業安全系數，經 測算，單機作業的效率是人工作業的200多倍，有效地降低了釆伐作業的成 本。
以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護 范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技 術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之 內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
ii
權利要求1、一種多功能林木采伐機，其特征在于，該采伐機包括動力系統、駕駛室總成、機械臂系統、液壓系統、伐木頭組合系統、底盤總成和控制系統；其中，動力系統、駕駛室總成、機械臂系統與液壓系統均分布設置在底盤總成上，所述動力系統的動力輸出經底盤的傳動裝置驅動底盤總成上設置的車輪；所述機械臂系統前端設置伐木頭組合系統，所述液壓系統通過管路連接并驅動所述機械臂系統及其上的伐木頭組合系統，所述控制系統設置在駕駛室內并通過管線分別與各作業系統連接。
2、 根據權利要求l所述的采伐機，其特征在于，所述采伐機還包括照明裝置，設置在駕駛室總成上，照明裝置與所述機械臂系統及其上設置的伐木頭組合系統相對應。
3、 根據權利要求l所述的釆伐機，其特征在于，所述采伐機還包括空調系統，設置在駕駛室總成的駕駛室內。
4、 根據權利要求l所述的采伐機，其特征在于，所述底盤總成為全液壓驅動式底盤總成，包括前、后橋兩部分，兩部分為中間鉸接式連接的液壓控制折腰轉向結構。
5、 根據權利要求4所述的采伐機，其特征在于，所述前、后橋部分分別由一個前液壓馬達和一個后液壓馬達驅動，或由一個液壓馬達通過液力變矩箱和齒輪減速箱將動力傳遞、分配后進行驅動。
6、 根據權利要求5所述的采伐機，其特征在于，所述驅動前橋部分的前液壓馬達與所述動力系統經分動器連接變量泵后，變量泵液壓油的一路輸出連接；所述驅動前橋部分的后液壓馬達與變量泵液壓油的另一路輸出連接。
7、 根據權利要求l所述的采伐機，其特征在于，所述機械臂系統包括液壓旋轉支撐底座、大臂、小臂、伸縮臂，其中，所述液壓旋轉支撐底座設置在所述底盤總成上，所述液壓旋轉支撐底座一端與所述大臂連接，所述小臂連接在所述大臂另一端，小臂前端設置伸縮臂；液壓旋轉支撐底座、大 臂、小臂、伸縮臂上均設有用于控制機械臂運動的液壓控制裝置。
8、 根據權利要求l所述的采伐機，其特征在于，所述液壓旋轉支撐底座 包括回轉油缸、齒條、立柱和齒輪，其中，所述回轉油缸與齒條連接，齒 條與設置在立柱上的齒輪嚙合，所述立柱的一端為連接所述大臂的連接端。
9、 根據權利要求l所述的采伐機，其特征在于，所述伐木頭組合裝置包括液壓擺動馬達、懸掛支架、懸掛油缸、伐木頭控制系統和刀具總成；其 中，所述液壓擺動馬達通過懸掛支架、懸掛油缸與所述伐木頭控制系統連 接，所述刀具總成設置在伐木頭控制系統的控制軸上，刀具總成內設置的多 個傳感器通過電纜與伐木頭控制系統電連接；伐木頭控制系統分別通過液壓 管路和電纜與所述液壓系統、駕駛室內的所述控制系統連接。
10、 根據權利要求l所述的采伐機，其特征在于，所述刀具總成包括 主打枝刀具、主抓具、驅動輥、驅動輥馬達、鏈鋸組合和鏈鋸護罩；其中，主打枝刀具、主抓具、驅動輥和鏈鋸組合依次分布設置在伐木頭控制系 統的相應控制軸上，鏈鋸組合外面設有鏈鋸護罩；驅動輥馬達與驅動輥對應 設置，與驅動輥連接。
專利摘要本實用新型實施例公開了一種多功能林木采伐機，該采伐機包括動力系統、駕駛室總成、機械臂系統、液壓系統、伐木頭組合系統、底盤總成和控制系統；其中，動力系統、駕駛室總成、機械臂系統與液壓系統均分布設置在底盤總成上，所述動力系統的動力輸出經底盤的傳動裝置驅動底盤總成上設置的車輪；所述機械臂系統前端設置伐木頭組合系統，所述液壓系統通過管路連接并驅動所述機械臂系統及其上的伐木頭組合系統，所述控制系統設置在駕駛室內并通過管線分別與各作業系統連接。該采伐機集伐木、打枝、造材、截梢、歸楞、裝車多種功能于一體，具有工作效率高、安全，節省人力，對林木和林地生態損傷小的優點。
文檔編號A01G23/093GK201282679SQ20082012330
公開日2009年8月5日 申請日期2008年10月24日 優先權日2008年10月24日
發明者劉晉浩, 葛安華, 魏占國, 鮑際平 申請人:北京林業大學