林业抚育剩余物半机械化打捆机设计及仿真分析

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1、林业抚育剩余物半机械化打捆机设计及仿真分析1引言1.1研究的背景目前，能源匮乏和环境恶化是普遍制约世界各国经济与社会发展的严峻问题。开发、利用绿色清洁的可再生能源，发展低碳型、循环型经济，节能减排，实现可持续、科学发展是各国未来发展的必由之路。生物质能是以有机生物资源作为载体，绿色植物通过光合作用吸收太阳能，并将大气中的CO2转化为有机化合物而固定下来，将太阳能转变为化学能。同时，生物质的主要组成是碳氢化合物，与传统矿物能源如石油、煤等的化学组成和特性相似，可通过相同或相近的技术进行处理、利用。而且生物质氮、硫含量低，碳活性高，挥发分高，燃烧

2、后产生的氮氧化物、硫氧化物、灰尘等环境污染物质比化石燃料小得多，造成的空气污染和酸雨现象明显降低，因此生物质能也是一种绿色清洁能源。生物质能源具有地域性限制小、可控制性好的优势，凡是有阳光和水的地方均可通过人工收集和集约培植的方式获得生物质原料。总的来说，生物质能分布广泛、资源丰富、可再生性好、清洁污染小、开发转化成本低，所以是一种人类可以长期依赖的理想能源，开发、利用生物质能源己经成为未来能源研宄的热点领域，近数十年来倍受世界各国重视。特别是在美国、欧洲、日本等经济和技术发达国家，己经有几十年的研究和大规模生产、应用的发展历史，生物质能己经

3、在其整个国家能源消耗总量中占据较大的比重，而且每年还在不断地快速增加。如今在全球范围内，生物质能己经成为继石油、天然气、煤而占据能源消耗总量的第四位，在整个能源结构中具有十分重要的地位。开发和利用生物质能源既是减少我国对不可再生能源的严重依赖，降低化石能源进口量，拓展能源形式，优化能源消费结构，扭转能源日益紧缺局面，实现其持续的供应和能源足够安全的出路；同样能降低环境的污染、提高生态环境、实现《京都议定书》CO2减排约定目标的重要途径，深化国家能源战略实施的必然选择，促进经济社会全面和谐、可持续发展的符合中国国情的现实选择。1.2研究的意义和

4、目的随着政府实施植树造林的方针，我国的森林资源日渐丰富，且人造林增长很快，我们每年对树木的需求量增加，造成森林采伐剩余物大量积累，目前主要将其直接焚烧，不仅给环境造成污染而且也浪费了资源，林用有机作物被认为是可再生资源，我们逐渐发现其价值，利用好它们能很好造福人类，同时，发电厂利用农林剩余物取代煤炭发电成为未来的发展趋势，且林业剩余物热值相当高，林业抚育，森林采伐后留有大量的，其有着极大的利用价值，但是这些剩余物疏散，不易收集，运输成本高，制约着其成为产业化的发展，所以有必要研制一种林业抚育剩余物打捆机器，来压缩它们的体积，方便运输和储存，节

5、省运输成本和存放空间，使其发展为可持续生物质能源，作为发电原料，最终成为一种工业化的产品链，从而使林业抚育剩余物得到有效利用，且为部分失业职工提供就业岗位。且由于林地内的所有剩余物全部清除，减少了林地可燃物与病虫害的传染源，对森林防火、虫害治理起到非常重要作用，改善了林地的环境状况，有利于天然下种与天然更新。所以该项目在发挥经济效益的基础上，也得到了很好的生态与社会效益。国内研制生产的打捆机基本都是针对农作物等草本类植物，而林用打捆机几乎为空白，国外的机器价格昂贵，国内林场承受不起，且森林采伐的树干，树枝及林业抚育后的乔木，灌木，及枝条类作物

6、与农作物稻秆长度与和硬度有很大的不同，其生长环境也有很大不同，农作物一般生长在地势平坦的平原中，而树木灌木长在在丘陵，大山等不平整的地势下，故以拖拉机牵引的农用打捆机不适合林地使用，有必要研究设计适合我国林地使用的打捆机，方便林业抚育采伐剩余物的快速收集运输，充分发挥其经济价值，最终实现林用抚育剩余物利用的科学化与标准化，彻底解决林区生物质燃料与饲料原料的供给问题。目前灌木的收集大部分采取人工捡拾的方法进行，导致效率非常低下，带来了灌木由于不能及时的收集而浪费，造成了幼苗的死忙，产生了再次沙漠化，同时灌木资源不能充分利用。故设计一台自行式捡拾

7、半机械化灌木打捆机，解决关于沙地中灌木收集困难的局面。同时对整机作业进行虚拟仿真模拟，在制造样机前检查设计存在的不足之处，能够降低开发成本与缩短生产周期，最终达到适应沙地地貌的液压履带半机械化打捆机。2半机械化打捆机的设计2.1总体方案的确定半机械化打捆机的工作机构由林业抚育剩余物压实机构，动臂升降机构，打捆室转动机构与液压系统构成。打捆室用用来压实林业抚育剩余物；动臂和动臂升降油虹的作用为实现打捆室的升降并与保持架连接；摇臂油紅通过摇臂一连杆使打捆室转动。动臂的升降和打捆室的转动采用全液压操纵。依据摇臂连杆的数目与彼此间铰接位置的不同，可构

8、成不同的连杆机构，主要有两种形式。正转连杆机构的打捆室和摇臂的旋向一样（图2.1a、b、c、d）。其运动的特点是：拾取灌木的最大伊起力与打捆室转角是负的，有利于灌木