徐 鑫， 郭克君*， 滿大為， 蘇 寧， 苗振坤， 吳立國(guó)

(1.國(guó)家林業(yè)局哈爾濱林業(yè)機(jī)械研究所，黑龍江 哈爾濱 150086；2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院研究生院，北京 100091)

綜 述

國(guó)內(nèi)外林木采伐及林地清理裝備現(xiàn)狀分析

徐 鑫1，2， 郭克君1，2*， 滿大為1， 蘇 寧1，2， 苗振坤1， 吳立國(guó)1

(1.國(guó)家林業(yè)局哈爾濱林業(yè)機(jī)械研究所，黑龍江 哈爾濱 150086；2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院研究生院，北京 100091)

介紹了國(guó)內(nèi)外采伐清林機(jī)械的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，概述了幾個(gè)關(guān)鍵裝置的發(fā)展應(yīng)用前景，通過(guò)國(guó)內(nèi)外清林機(jī)械的對(duì)比，指出了我國(guó)采伐清林裝備發(fā)展存在的問(wèn)題。

林木采伐；林地清理；聯(lián)合采伐機(jī)；清林機(jī)械

1 技術(shù)背景

1.1 林木采伐裝備技術(shù)

林木采伐是根據(jù)林業(yè)經(jīng)營(yíng)的目的和要求，對(duì)林木進(jìn)行砍伐的作業(yè)，是木材生產(chǎn)的基本工序之一。林木采伐包括林木成熟前的撫育采伐和成熟林、過(guò)熟林的主伐。采伐方式主要有傳統(tǒng)鋸伐木、斧頭伐木、油鋸伐木、電鋸伐木和大型機(jī)械伐木等。

我國(guó)人工林面積達(dá)6 933萬(wàn)hm2，位居世界第一，約占世界人工林面積的30%，年均增長(zhǎng)量占世界的一半以上，是森林資源增長(zhǎng)最快的國(guó)家[1]。但到目前為止，在我國(guó)林區(qū)伐育作業(yè)中，使用最普遍的機(jī)械還是斧子和油鋸，伐木作業(yè)只實(shí)現(xiàn)了半機(jī)械化，而集多種功能于一體的聯(lián)合采伐機(jī)械尚未出現(xiàn)[2]。其原因主要是我國(guó)林區(qū)種類多、樹齡不一、地理?xiàng)l件復(fù)雜；國(guó)外先進(jìn)的采伐機(jī)械價(jià)格昂貴，對(duì)我國(guó)地形適應(yīng)能力差，引進(jìn)后很難完全發(fā)揮其作用。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對(duì)木材的需求量越來(lái)越大，依靠傳統(tǒng)的人工撫育和采伐技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代林業(yè)生產(chǎn)的需要，必須通過(guò)機(jī)械化來(lái)提高生產(chǎn)效率。目前，設(shè)計(jì)和研制性能安全可靠、能適應(yīng)我國(guó)地形及滿足現(xiàn)代林業(yè)生產(chǎn)需要的新型林機(jī)裝備成為我國(guó)林業(yè)工作者的一項(xiàng)重要任務(wù)。

1.2 林地清理裝備技術(shù)

林地清理是林業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是保證林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要過(guò)程。其主要包括幼林和成林撫育，采伐前割灌清林以及林木采伐后集材裝運(yùn)，枝椏收集、打捆，拔根等。清林對(duì)象大多為灌木、枝椏等，直徑一般不超過(guò)18 cm。

隨著我國(guó)林業(yè)資源的大幅增長(zhǎng)，采伐量也日益增多，清林任務(wù)也隨之加大。依靠斧頭，油鋸等人工清林方式，生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且存在安全隱患，只有依靠專用機(jī)械，才能提高生產(chǎn)效率，滿足林業(yè)發(fā)展需求。林地清理機(jī)械主要有割灌機(jī)、枝椏收集打捆機(jī)、歸堆機(jī)、集材車、拔根機(jī)、伐根銑切機(jī)和推土機(jī)等。國(guó)外各類機(jī)械已基本發(fā)展成熟，但國(guó)內(nèi)仍沒有成套的專業(yè)清林設(shè)備。研究開發(fā)功能多、適用性好、工作效率高的清林機(jī)械是今后國(guó)內(nèi)林業(yè)機(jī)械發(fā)展的重要方向。

2 國(guó)內(nèi)外采伐裝備現(xiàn)狀

2.1 國(guó)內(nèi)采伐裝備現(xiàn)狀

林木聯(lián)合采伐機(jī)是一種集伐木、打枝、造材、截梢、歸楞、裝車等多種功能于一體，適用于多種林地作業(yè)的大型林木采伐機(jī)械。由于我國(guó)林業(yè)發(fā)展落后，特別是在機(jī)械化技術(shù)上嚴(yán)重滯后，采伐機(jī)的研究還處于初級(jí)階段，沒有掌握完整可行的技術(shù)，距實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用還有很大一段距離。由于重視程度不足和投入力度不夠，研究進(jìn)程十分緩慢。

2007年北京林業(yè)大學(xué)聯(lián)合國(guó)家林業(yè)局哈爾濱林業(yè)機(jī)械研究所、東北林業(yè)大學(xué)和一些相關(guān)單位研制出CFJ30輪式聯(lián)合采伐機(jī)[3-4]，如圖1所示。CFJ30是國(guó)內(nèi)首臺(tái)集伐木、打枝、造材、歸楞于一體的大型林業(yè)聯(lián)合采伐機(jī)械，整機(jī)質(zhì)量18 000 kg，長(zhǎng)6 740 mm，寬2 800 mm，高4 200 mm，最大行駛速度25 km/h，最大作業(yè)半徑10 m，采伐徑級(jí)200～500 mm。該聯(lián)合采伐機(jī)能實(shí)現(xiàn)伐木等基本功能，但在電液控制系統(tǒng)、作業(yè)精度和智能化方面與國(guó)際先進(jìn)水平仍有很大差距。

圖1 CFJ30輪式聯(lián)合采伐機(jī)

近幾年，東北林業(yè)大學(xué)對(duì)采伐機(jī)械研究相對(duì)較多，主要集中在采伐聯(lián)合機(jī)機(jī)械臂和各種采伐頭的研究。圖2所示為一種履帶式小型聯(lián)合采伐機(jī)[5]，該機(jī)是在SWDY-60履帶式挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改造而成。采用履帶式行走機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是履帶的支撐面積大，接地比壓小，爬坡能力強(qiáng)，越野機(jī)動(dòng)性好，能適應(yīng)我國(guó)林區(qū)路面松軟、易滑和崎嶇不平等地形特點(diǎn)[6]。

圖2 履帶式聯(lián)合采伐機(jī)示意圖

2015年，國(guó)家林業(yè)局哈爾濱林業(yè)機(jī)械研究所研制出林木采伐清林兩用機(jī)[7]，如圖3所示。該機(jī)重點(diǎn)改進(jìn)了ZL920型輪式裝載機(jī)底盤，增加了自平衡機(jī)構(gòu)，適應(yīng)林區(qū)行走，是一種集采伐、撫育清林功能于一體的小型自走式森林撫育采伐機(jī)械，其最大行駛速度24 km/h，最大伐木直徑260 mm，采伐效率為1.3 m3/h。該機(jī)對(duì)地表破壞小，機(jī)動(dòng)靈活，作業(yè)效率高，能適應(yīng)我國(guó)林區(qū)復(fù)雜的地理?xiàng)l件，在國(guó)內(nèi)天然林及人工林林區(qū)具有一定的推廣價(jià)值。

圖3 林木采伐清林兩用機(jī)示意圖

2.2 國(guó)外采伐裝備現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)聯(lián)合采伐機(jī)的研究較早，林業(yè)機(jī)械發(fā)達(dá)國(guó)家主要集中在北美、北歐各國(guó)以及日本。聯(lián)合采伐機(jī)的發(fā)展大體可以分為四個(gè)階段[8]：20世紀(jì)60年代為探索階段，主要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和整體結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)，此時(shí)研制的伐木頭功能單一，圖4所示為Robert W.Larson發(fā)明的一種雙片剪刀式伐木頭；20世紀(jì)70年代初期進(jìn)入批量生產(chǎn)階段，具備兩道工序的采伐機(jī)相繼出現(xiàn)，其工藝結(jié)構(gòu)及主機(jī)都在不斷地進(jìn)行改進(jìn)完善，液壓系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，圖5所示為John Deere公司生產(chǎn)的輪式伐木歸堆機(jī)；20世紀(jì)70年代中期到80年代聯(lián)合采伐機(jī)進(jìn)入普遍應(yīng)用階段，研究多用途通用底盤，集多種功能于一體的高效伐木頭，開發(fā)全新的生產(chǎn)工藝，完善整個(gè)制造體系，實(shí)現(xiàn)了采伐作業(yè)全盤機(jī)械化和操作自動(dòng)化，圖6所示為日本小松生產(chǎn)的聯(lián)合采伐機(jī)；20世紀(jì)90年代后期進(jìn)入智能化發(fā)展階段，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電液控制和傳感器技術(shù)等在工業(yè)上的成熟應(yīng)用，聯(lián)合采伐機(jī)在作業(yè)性能、計(jì)算機(jī)故障診斷與監(jiān)控、人機(jī)工程學(xué)、動(dòng)力和環(huán)保性能等方面都取得了巨大進(jìn)步，使聯(lián)合機(jī)向信息化、智能化方向發(fā)展，進(jìn)一步提高了聯(lián)合采伐機(jī)的科技含量。

進(jìn)入21世紀(jì)，多功能化林業(yè)裝備己經(jīng)成為森林采運(yùn)作業(yè)的主要力量，尤其在林業(yè)機(jī)械發(fā)達(dá)的國(guó)家?guī)缀鯇?shí)現(xiàn)了完全機(jī)械化。聯(lián)合采伐機(jī)在結(jié)構(gòu)和電液控制技術(shù)方面都已比較完善，完全能夠滿足一般采育作業(yè)的需求，采育樹木的徑級(jí)可達(dá)到90 cm[9]。

圖4 雙片剪刀式伐木頭

圖5 輪式伐木歸堆機(jī)

圖6 小松聯(lián)合采伐機(jī)

圖7所示為龐賽集團(tuán)(Ponsse Plc)生產(chǎn)的輪式聯(lián)合采伐機(jī)，其配有測(cè)量和控制系統(tǒng)(Measuring and Control System)，駕駛員只需按一下按鈕，整個(gè)伐木過(guò)程就可以自動(dòng)完成。測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)原木尺寸可以計(jì)算出每根原木的最大材積。圖8所示為美國(guó)John Deere公司生產(chǎn)的聯(lián)合采伐機(jī)，該機(jī)配有在工業(yè)上領(lǐng)先的整機(jī)程控系統(tǒng)(Total Machine Control)，該系統(tǒng)能自動(dòng)控制柴油機(jī)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及其他相關(guān)設(shè)備，保證動(dòng)力能平穩(wěn)傳遞，精確監(jiān)控整機(jī)的運(yùn)行；駕駛員可以根據(jù)采伐條件選擇相應(yīng)的應(yīng)用程序，采伐機(jī)能根據(jù)程序指令自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行軌跡和速度；顯示器能時(shí)時(shí)顯示采伐機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及關(guān)鍵數(shù)據(jù)，可以記錄其發(fā)生的故障并及時(shí)提醒駕駛員。

圖7 Ponsse聯(lián)合采伐機(jī)

圖8 John Deere聯(lián)合采伐機(jī)

芬蘭Timber jack公司設(shè)計(jì)的步行式采伐機(jī)器人樣機(jī)可在陡坡和地形復(fù)雜的松軟林間作業(yè)，如圖9所示。該采伐機(jī)用6條腿行走，其上裝有傳感控制系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)和傳感器感知地面的不平度和坡度，從而調(diào)節(jié)行走步伐，在不同地形可用5條或更少的腿行走和保持平衡。該機(jī)的六足式巨型昆蟲造型設(shè)計(jì)，使采伐機(jī)能跨越120 cm高的障礙，能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜的路況，能在地形復(fù)雜的林區(qū)作業(yè)。這種六足伐木機(jī)器人除了具備優(yōu)異的運(yùn)動(dòng)性能以外，還具備傳統(tǒng)伐木機(jī)優(yōu)異的伐木功能，工作裝置可按設(shè)定的程序自動(dòng)進(jìn)行伐木、削枝和造材等。

圖9 六足采伐機(jī)器人

3 國(guó)內(nèi)外林地清理裝備現(xiàn)狀

3.1 國(guó)內(nèi)林地清理裝備現(xiàn)狀

我國(guó)林地清理機(jī)械產(chǎn)業(yè)化起步較晚，與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比在技術(shù)、制造手段和工藝等方面還存在一定的差距，主要是產(chǎn)品的品種不全，適應(yīng)性和配套性差，產(chǎn)品的技術(shù)水平較低。到目前為止國(guó)內(nèi)開發(fā)的專用清林機(jī)械只有割灌機(jī)、粉碎機(jī)等；其他集材車、歸堆機(jī)、枝椏打捆機(jī)、枝椏粉碎機(jī)等雖已有所研究，但尚無(wú)可用于實(shí)際生產(chǎn)的成品。

我國(guó)對(duì)割灌機(jī)的研究開發(fā)起步較早，始于20世紀(jì)60年代。但到目前為止，國(guó)內(nèi)割灌機(jī)生產(chǎn)廠家仍比較少，而且產(chǎn)品技術(shù)落后，割灌機(jī)大多體形較大，功能單一，性能落后，不能滿足用戶的多種需求。我國(guó)割灌機(jī)研制比較成功的有1999年廣西柳州索羅小型動(dòng)力機(jī)廠研發(fā)的3GC-1.5型割灌機(jī)，其主要性能指標(biāo)達(dá)到了當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。該割灌機(jī)已在各林區(qū)、各地公園、機(jī)關(guān)和廠礦等廣泛應(yīng)用。此外，該機(jī)還可用于收割南方水稻，深受農(nóng)民的歡迎[10]。

東北林業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)的大型自走式枝椏粉碎機(jī)如圖10所示[11]，該機(jī)采用東方紅54拖拉機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)，拖動(dòng)枝椏粉碎機(jī)在林區(qū)行走，對(duì)堆積在集材道兩旁的枝椏進(jìn)行粉碎。粉碎過(guò)程中，由抓木機(jī)械爪抓取枝椏，并將其放到進(jìn)料輸送臺(tái)上，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了工作效率。粉碎后的木片經(jīng)出料輸送帶被送到后面的木片運(yùn)輸車中。

圖10 大型自走式枝椏粉碎機(jī)示意圖

3.2 國(guó)外林地清理裝備現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)清林機(jī)械設(shè)備的開發(fā)研究較早，歐美等國(guó)掌握著清林機(jī)械最先進(jìn)的技術(shù)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，國(guó)外清林設(shè)備技術(shù)先進(jìn)，廣泛采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，運(yùn)用多種新型復(fù)合材料，整機(jī)質(zhì)量輕，功率大，操作靈便，產(chǎn)品型號(hào)多，能滿足用戶的不同需求。

美國(guó)Advanced Forest Equipment MFG.INC公司經(jīng)過(guò)多年努力，開發(fā)出一種高性能清林割灌設(shè)備，如圖11所示。該設(shè)備的清林割灌頭采用旋轉(zhuǎn)盤切割技術(shù)和高效切齒技術(shù)，這種創(chuàng)新型設(shè)計(jì)大大提高了清林割灌效率，且堅(jiān)固耐用，能高效切割濃密的灌木叢，切割直徑最大達(dá)到20 cm。清林割灌頭還可配置在工程挖掘機(jī)或裝載機(jī)上，使用方便。該設(shè)備按功率的不同分為多種型號(hào)，這樣可避免資源浪費(fèi)，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)適應(yīng)能力。

圖11 TL460型清林割灌設(shè)備

Valmet是瑞典老牌的林業(yè)機(jī)械制造商，其發(fā)展歷史可追溯到20世紀(jì)60年代，是當(dāng)之無(wú)愧的林業(yè)機(jī)械領(lǐng)頭羊。Valmet 890.3集材車是該系列的旗艦產(chǎn)品，自重約20 t，最大可裝載18 t的木材。該集材車采用先進(jìn)的智能控制系統(tǒng)，其液壓系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)都由機(jī)載電腦實(shí)現(xiàn)智能控制，簡(jiǎn)化了作業(yè)方式，極大地提高了工作效率。隨車自帶的機(jī)械臂在目前同類產(chǎn)品中最先進(jìn)，運(yùn)輸、抓木可由一人輕松完成。Valmet集材車如圖12所示。

圖12 Valmet集材車

4 關(guān)鍵裝置的發(fā)展應(yīng)用

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、人工智能、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電液控制和傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，林業(yè)機(jī)械在作業(yè)性能、計(jì)算機(jī)故障診斷及監(jiān)控、人機(jī)工程學(xué)、動(dòng)力和環(huán)保性能等方面具備了非常大的提升空間，使林業(yè)設(shè)備向信息化、智能化方向發(fā)展。

4.1 自平衡動(dòng)力底盤

林木聯(lián)合采伐機(jī)是一種多功能、高自動(dòng)化、高效率的林木采伐機(jī)械，特別是其底盤必須具有通過(guò)性強(qiáng)、平衡性好、對(duì)林木及林地?fù)p傷小等特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)合理性能先進(jìn)的底盤能為采伐工人提供安全、舒適的工作環(huán)境，能適應(yīng)坡度更大、更復(fù)雜的地形，從而大大提高了生產(chǎn)效率和地形適應(yīng)能力。

目前，國(guó)內(nèi)外廣泛使用的林木聯(lián)合采伐機(jī)主要有輪式和履帶式兩種。常見的避振結(jié)構(gòu)為減振彈簧和彈簧鋼片，當(dāng)其中一輪遇地面凸起物被托起時(shí)，僅依靠該輪相應(yīng)的減振彈簧和彈簧鋼片減振，不能將力傳遞給另一側(cè)車輪，底盤無(wú)法自動(dòng)平衡，造成受力不均，故減振效果不明顯。采用自平衡動(dòng)力底盤，當(dāng)車身遇到障礙物時(shí)，可以迅速將一側(cè)車輪的不平衡力傳遞給另一側(cè)車輪，并且車底架能夠自動(dòng)進(jìn)行橫向平衡，起到整體減振及平衡的效果。自動(dòng)平衡動(dòng)力底盤增強(qiáng)了聯(lián)合采伐機(jī)對(duì)地形的適應(yīng)能力，為駕駛員提供了更舒適的工作環(huán)境。

今后林用機(jī)械設(shè)備底盤將會(huì)呈現(xiàn)多種形式，既能適應(yīng)復(fù)雜的林地地形，又能保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

4.2 多種形式伐木頭

多功能聯(lián)合采伐機(jī)是目前功能最為綜合、完善的林木采伐機(jī)械，伐木頭是其最關(guān)鍵、技術(shù)難度最大的部分，其性能也直接決定了采伐機(jī)的采伐效率。伐木頭通過(guò)液壓馬達(dá)連接在機(jī)械臂前端，集伐木、打枝、量材、造材、歸楞等功能于一體，具有自動(dòng)化程度及作業(yè)效率高等特點(diǎn)。

歐美等一些林業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家掌握著伐木頭最前沿的技術(shù)，伐木頭在這些國(guó)家已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。世界上一些先進(jìn)的伐木頭如圖13所示。如今，國(guó)外的伐木頭已經(jīng)進(jìn)入智能化發(fā)展階段，控制車載電腦可檢測(cè)伐木頭的工作狀態(tài)、控制造材參數(shù)、記錄樹木的長(zhǎng)度和直徑、計(jì)算采伐樹木總體積等等。伐木頭已向信息化、智能化方向發(fā)展，進(jìn)一步提高了采伐聯(lián)合機(jī)的科技含量。

(1)維美德伐木頭

(2)Ponsse伐木頭

(3)Rottne伐木頭

我國(guó)伐木頭的研究還處于初級(jí)階段，由于國(guó)內(nèi)對(duì)林業(yè)機(jī)械的重視程度和投入力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，研究進(jìn)程緩慢，在伐木頭技術(shù)上還存在很大的不足，尚不具備完整可行的技術(shù)，功能也相對(duì)單一，距實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用還有一段距離。解決伐木頭的技術(shù)問(wèn)題，生產(chǎn)出適合我國(guó)林業(yè)環(huán)境的伐木頭，對(duì)我國(guó)聯(lián)合采伐機(jī)的發(fā)展意義重大。

4.3 電液智能控制

電液智能控制是集液壓技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制及現(xiàn)代控制理論等眾多學(xué)科于一體的高交叉性、高綜合性的技術(shù)科學(xué)，正向著集成化、智能化方向發(fā)展。由于具有精度高、響應(yīng)快、便于調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，電液伺服系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。

20世紀(jì)90年代至今，國(guó)外生產(chǎn)的聯(lián)合采伐機(jī)大都已安裝了智能化自動(dòng)操控系統(tǒng)，操控人員只要控制采伐機(jī)抱緊目標(biāo)樹木，之后的伐木、打枝、造材等工序均可由電腦控制自動(dòng)完成。圖14所示為維美德聯(lián)合采伐機(jī)智能控制系統(tǒng)，采伐機(jī)上安裝的測(cè)量系統(tǒng)能根據(jù)不同原條的具體情況進(jìn)行最優(yōu)加工，以獲取最大的木材產(chǎn)量。智能電液技術(shù)的應(yīng)用還可以降低作業(yè)難度，提高操作人員的舒適程度，提高作業(yè)效率。

圖14 維美德聯(lián)合采伐機(jī)智能控制系統(tǒng)

我國(guó)電液控制技術(shù)在林業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用距離世界先進(jìn)水平還有很大差距，我們應(yīng)加大智能控制方面的研究，為我國(guó)林業(yè)機(jī)械的發(fā)展提供技術(shù)支持。

4.4 打捆采集裝置

林業(yè)用打捆機(jī)主要有兩種類型[12-13]：一是方捆機(jī)，它是先把作物直接壓扁或粉碎后推入壓捆室擠壓成型，通過(guò)打結(jié)器打捆，然后分段推出；另一種是圓捆機(jī)，其打捆方法是把作物導(dǎo)入打捆室后首先形成“草芯”，然后進(jìn)行纏繞，當(dāng)纏繞到一定尺寸后打結(jié)放出。

目前，發(fā)達(dá)國(guó)家在該領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，有許多成功的大型企業(yè)[14]，如約翰迪爾、克拉斯、斯蒂爾、小松等公司，他們生產(chǎn)的打捆機(jī)自動(dòng)化程度高，并且安裝有先進(jìn)的電子監(jiān)控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及報(bào)警系統(tǒng)，產(chǎn)品多樣，可以適應(yīng)各種不同類別的林業(yè)作物，而且功率低，效率高。圖15所示為約翰迪爾348型方捆機(jī)，圖16所示為克拉斯ROLLANT 455型圓捆機(jī)。

目前，我國(guó)的打捆機(jī)仍以中小型為主，與國(guó)外產(chǎn)品相比還有較大的差距。主要原因是重視程度不夠，投資不足，從事研發(fā)的企業(yè)和科研單位較少。雖然在打捆機(jī)機(jī)理研究方面有所突破，但與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比，核心技術(shù)的差距還很大。要實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破，生產(chǎn)出穩(wěn)定可靠性能優(yōu)異的產(chǎn)品，還有很長(zhǎng)的路要走。

5 我國(guó)采伐清林裝備發(fā)展應(yīng)用存在的問(wèn)題

經(jīng)過(guò)科研工作者多年的努力，我國(guó)的林業(yè)機(jī)械已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，研制出了一些非常實(shí)用的林用設(shè)備，如割灌機(jī)，枝丫粉碎機(jī)等，為我國(guó)林業(yè)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。但我們還要清楚地認(rèn)識(shí)到我國(guó)林業(yè)機(jī)械與國(guó)際先進(jìn)水平仍有很大差距，絕大部分作業(yè)仍以手工勞動(dòng)為主，林業(yè)機(jī)械化程度仍然很低，而且還存在很多其他因素制約著林業(yè)機(jī)械的發(fā)展。

5.1 自主創(chuàng)新能力有待進(jìn)一步提高

近些年來(lái)，我國(guó)通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的林業(yè)設(shè)備，進(jìn)行拆解、分析、試驗(yàn)、模仿，生產(chǎn)出一些類似的林業(yè)機(jī)械。但這些產(chǎn)品和技術(shù)僅僅是對(duì)國(guó)外產(chǎn)品的模仿，缺少對(duì)設(shè)計(jì)理念和先進(jìn)技術(shù)的研究，沒有在國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行再創(chuàng)新。再加上國(guó)內(nèi)林業(yè)實(shí)驗(yàn)室數(shù)量少，無(wú)法獲得充足的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，很難設(shè)計(jì)出先進(jìn)實(shí)用的產(chǎn)品。因此，應(yīng)以引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)林業(yè)機(jī)械設(shè)備為參考，在學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)自主創(chuàng)新，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，這樣才能使國(guó)內(nèi)林業(yè)機(jī)械得到真正的發(fā)展。

5.2 設(shè)備整體工作可靠性低

我國(guó)加工制造業(yè)發(fā)展多年，但仍然比較落后。

生產(chǎn)制造出來(lái)的零部件質(zhì)量相對(duì)較差，使裝配出來(lái)的設(shè)備精度較低。而林業(yè)機(jī)械又必須滿足復(fù)雜的工作條件，要求高精度、高性能、高質(zhì)量。加工制造技術(shù)的落后，使我國(guó)生產(chǎn)的林業(yè)機(jī)械工作可靠度低，使用年限短，制約了我國(guó)林業(yè)機(jī)械的發(fā)展。

5.3 規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化水平有待提高

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)往往決定了某一行業(yè)的技術(shù)路線，并最終決定產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略的運(yùn)用得當(dāng)與否，往往能決定產(chǎn)業(yè)的興衰。我國(guó)缺少有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，缺乏自主創(chuàng)新能力；產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平低下，與發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)差異明顯；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)基礎(chǔ)薄弱，競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境差。這使我國(guó)林業(yè)機(jī)械規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化水平很低[15]。推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的核心是增強(qiáng)科技競(jìng)爭(zhēng)力，而增強(qiáng)科技競(jìng)爭(zhēng)力的根本是提升自主創(chuàng)新的能力。我國(guó)要實(shí)現(xiàn)林業(yè)機(jī)械突破式發(fā)展，唯有自主創(chuàng)新，發(fā)展本國(guó)科學(xué)技術(shù)，逐步提高規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化水平。

我國(guó)應(yīng)堅(jiān)持小步快走的原則，積極發(fā)展林業(yè)機(jī)械設(shè)備。首先，應(yīng)加大林業(yè)機(jī)械方面的投入，鼓勵(lì)科研單位和企業(yè)加大研究力度，各方面要給予足夠的重視。其次，堅(jiān)持以我國(guó)林業(yè)特征和林業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀為依據(jù)，在引進(jìn)吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上，研制設(shè)計(jì)符合國(guó)內(nèi)生產(chǎn)需要的設(shè)備，切勿求大、求快。最后，加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，在滿足設(shè)備可靠性、適應(yīng)性的同時(shí)，降低產(chǎn)品成本，提高操作的可靠性，逐步推進(jìn)我國(guó)林業(yè)生產(chǎn)全程機(jī)械化。

[1] 陸懷民.林木球果采集機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2001(6)：36-42.

[3] 鮑際平，劉晉浩.CFJ30輪式采伐聯(lián)合機(jī)底盤傳動(dòng)方案的研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009(10)：73-75.

[4] 魏占國(guó)，劉晉浩.輪式林木聯(lián)合采伐機(jī)底盤的設(shè)計(jì)與研究[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)，2010(4)：263-268.

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[6] 楊春梅，楊博，宋文龍.林間小型履帶采伐機(jī)驅(qū)動(dòng)輪的設(shè)計(jì)與分析[J].林業(yè)科技，2015(3)：32-34.

[8] 汪振鳳，陸懷民.談采伐聯(lián)合機(jī)的階段性發(fā)展[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2011(1)：101-103.

[9] 趙文瑞，劉晉浩.伐木聯(lián)合機(jī)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2008(11)：10-12.

[10] 王燕，王述洋.割灌機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2007(10)：4-6.

[11] 楊春梅，于盛通.大型自走式枝椏粉碎機(jī)[J].林產(chǎn)工業(yè)，2012(1)：45-47.

[12] 朱建國(guó)，俞國(guó)勝.基于ADAMS的灌木半機(jī)械化打捆機(jī)動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2014(4)：39-41.

[13] 葛安華，陶鵬，李權(quán)章.基于ADAMS的采伐聯(lián)合機(jī)臂系運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析[J].森林工程，2012，28(2)：33-37.

[14] 韓江，周宏平.農(nóng)林業(yè)打捆機(jī)的發(fā)展概況及趨勢(shì)探討[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2015(8)：10-13.

[15] 樊冬溫，李應(yīng)珍.我國(guó)林業(yè)機(jī)械實(shí)施技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略的思考[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2011(12)：10-12.

(責(zé)任編輯 王琦)

Analysis of Present Situation of Forest Logging andWoodland Cleaning Equipment at Home and Abroad

XU Xin1，2， GUO Ke-jun1，2*， MAN Da-wei1， SU Ning1，2， MIAO Zhen-kun1， WU Li-guo1

(1.Harbin Research Institute of Forestry Machinery，State Forestry Administration，Harbin Heilongjiang 150086，China；2.Graduate School of the Chinese Academy of Forestry，Beijing 100091，China)

The development process and current situation of forest logging and woodland cleaning equipment at home and abroad are introduced，the application prospects of several key devices are summarized and the problems existing in the development of the logging and woodland cleaning equipment in China are pointed out through comparison of domestic and foreign woodland cleaning equipment.

forest logging；woodland cleaning；combined harvester；woodland cleaning equipment

2016-12-12

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目“林木采伐清林兩用機(jī)裝備關(guān)鍵技術(shù)研究”(201304204)

徐 鑫(1991-)，男，山西人，中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院研究生，主要從事森林工程技術(shù)裝備系統(tǒng)的研究，E-mail：460005484@qq.com。

*通訊作者：郭克君(1960-)，男，哈爾濱人，國(guó)家林業(yè)局哈爾濱林業(yè)機(jī)械研究所研究員，主要從事森林工程技術(shù)裝備系統(tǒng)的研究，E-mail：gkj216@126.com。

S776.21

A

2095-2953(2017)02-0004-06