王詩臣 彭亞楠 李淳哲 劉璇 張坤 肖詩婕 鄭思琦 李鏨 汪子翔 龔麗娟 吳昊 徐飛

【摘?要】本文基于我國沙漠治理林木種植效率低、成活率低，造林效益不高和植樹造林資源浪費大的現(xiàn)狀。本文設(shè)計的自行式多功能沙漠植樹機，以小型柴油機為源動力，通過傳感器及控制系統(tǒng)，根據(jù)不同的沙質(zhì)，能夠定距離、定深度高效打孔植樹，與傳統(tǒng)沙漠植樹方法相比，植樹效率大幅提高，較大程度地降低植樹成本，提高植樹效益。

【關(guān)鍵詞】多功能植樹機;自行式;沙漠植樹;鉆孔機構(gòu)

1.研究的目的和意義

土地沙漠化是我國乃至當(dāng)今世界一個重要的生態(tài)環(huán)境問題，提高干旱沙地造林成活率和保存率，高效深栽造林設(shè)備的研究就顯得尤為重要[1]。我國植樹仍主要靠體力勞動進行栽植，資源浪費大，栽植成活率和效率低，且勞動強度大，嚴(yán)重影響植樹的效率和進度[2]。由于我國的勞動力市場處于從體力勞動到技術(shù)勞動的轉(zhuǎn)型階段[3]，人工勞動成本增加，且單純靠體力勞動已很難滿足林業(yè)快速發(fā)展的需求。為了解決造林效益不高和植樹造林資源浪費大、栽植成活率和效率低的現(xiàn)狀[4]，本文設(shè)計研究植樹機對沙漠植樹造林具有重要意義。

2.總體結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作原理

本課題的自行式沙漠植樹機采用傳感器測距系統(tǒng)、顯示器操作系統(tǒng)、小型柴油機提供動力;帶有車架，微型12V、24V直流減速電機，小型發(fā)電機，電啟動四沖程打孔機，水平校正器，配重器，自行設(shè)計剎車裝置，直行控制器，車輪等主要部件，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

柴油機通過皮帶傳動機構(gòu)，帶動前輪運動，進而驅(qū)動植樹機向前行走，前輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。整個鉆孔機構(gòu)由鉆孔機構(gòu)掛架吊裝在車架吊杠上，掛架上安裝直流電動機、螺桿、導(dǎo)杠。通過直流電動機正、反轉(zhuǎn)動，利用螺桿螺母副帶動連接法蘭沿著導(dǎo)杠上、下移動，進而控制鉆頭實現(xiàn)向下推進打孔和向上提升運動。連接法蘭上安裝導(dǎo)向螺母、導(dǎo)套、柴油機和發(fā)電機?？梢酝ㄟ^控制連接法蘭高度進而控制打孔深度。打孔機需要打孔時，打開柴油機控制開關(guān)，讓柴油機運行，柴油機帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)打孔，同時通過皮帶傳動帶動發(fā)電機發(fā)電，并給蓄電池充電。蓄電池為直流電動機提供電源，提高能源利用率，在鉆孔機構(gòu)掛架下部設(shè)置有平衡調(diào)節(jié)裝置，保證打孔機鉆頭自動處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，并降低打孔機構(gòu)的重心。

3.技術(shù)優(yōu)勢

本課題所研究的自行式沙漠植樹機與目前所存在的植樹打孔方式相比具有明顯的優(yōu)勢，即：第一，節(jié)省人力，多功能植樹機運行采用自行式，自身配有動力系統(tǒng)，無需人機驅(qū)動，操作簡單、勞動強度低。第二，打孔效率高，在理論和實驗操作中，植樹機最深鉆孔深度為110cm，鉆孔直徑為5～90cm，完全滿足大多數(shù)情況下植樹需求。為防止地形因素導(dǎo)致打孔產(chǎn)生偏差，植樹機中裝有水平校正裝置，且鉆孔速度最快為15孔/min，植樹成活率與一般沙漠植樹打孔方式相比提高100%[5]，并且可做到定距離直線植樹。第三，能源利用率高、使用成本低。

4.總結(jié)

本課題的多功能植樹機節(jié)省人力，打孔效率高，可適用于復(fù)雜地形環(huán)境和多種地形工作。本課題的多功能植樹機在一定程度上彌補了目前我國在植樹打孔裝置的不足，在植樹打孔的速率、效率，種樹成活率、使用成本和靈活使用等方面都具有較明顯的優(yōu)勢。本文設(shè)計的多功能植樹機產(chǎn)品發(fā)展空間需求大，在未來可創(chuàng)造十分可觀的經(jīng)濟效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜晨龍、俞國勝.高效深栽造林鉆孔機的研制與試驗[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013年9月，第29卷，第18期：75-81.

[2]高穎.農(nóng)村富余勞動力的供需變動及分析.人口研究，2008，32，（5）：83-90.

[3]李金夫、劉萬毅、高作寧等.中國治沙與沙漠植樹專利技術(shù)現(xiàn)狀與進展評述[J].2002年，第1期;41.

[4]喬磊、李立國.淺談沙漠地區(qū)植樹造林存在的問題和技術(shù)對策[J].林業(yè)科技，2016.8 期，第33卷;94.

[5]王彤.提高沙漠植樹造林成活率技術(shù)[J]，新疆農(nóng)業(yè)科技，2016年01月;28.

（作者單位：沈陽工業(yè)大學(xué)）