1. 研究目的与意义
荒漠化或正在经历荒漠化过程的地区遍及世界六大洲的110 多个国家，全球有10 亿人受到荒漠化的直接威胁，其中有1.35 亿人在短期内有失去土地的危险。荒漠化灾害涉及全球约1/3 的陆地面积。全球陆地面积约有1/4 受到不同程度荒漠化的危害，相当于俄罗斯、加拿大、中国、美国国土面积的总和且每年仍以5～7 万km2 的速度扩展。由此造成的直接经济损失每年约423 亿美元。在全球荒漠化日益严重的大背景下，我国沙漠化情况也不容乐观。1998年国家林业局发表的有关材料表明，我国是世界上荒漠化最为严重的国家之一。到2014年为止，我国荒漠化土地有 261.16 万 km2，沙化土地 172.12 万km2，分别占国土总面积的 1/4以上和1/8以上，且荒漠化的土地仍在每年不断增加。土地荒漠化不仅使得大量的土地资源无法利用，而且破坏了土地上原有的生物多样性，对人类的生存环境构成了严重危害。因此，土地荒漠化的防治成为了我国建设生态文明社会和美丽中国的重大难题之一。灌木在沙漠化防治中起着重要的作用。
灌木是沙区产业的主要原料，也是生态环境建设中栽植的优势树种，其具有耐干旱、耐盐碱、耐风蚀、耐高寒、抗病虫害、根系发达、生命力旺盛、适应性强等特点，所以是我国乃至全世界广大干旱地区生态屏障的生力军，灌木林已成为重要的生态林。灌木是我国森林类型四大家族之一，种类多样。例如柠条沙柳便是其中两种。根据有关资料显示，全国柠条种植面积已达到0.066 亿hm2，我国柠条主要分布在黄河以北的干旱、半干旱地区和以青藏高原为中心的西南、西北地区，少数种群分布在长江中下游。它不仅是水土保持生态建设的先锋树种，也是最多的牧草资源。柠条对环境条件具有广泛的适应性，柠条在形态方面具有旱生结构，其抗旱性、抗热性、抗寒性和耐盐碱性都很强。上壤ph6.5到ph10.5的环境下都能正常生长。由于柠条对恶劣环境条件的广泛适应性，使它对生态环境的改善功能很强。丛柠条可以固土23m3.，可截流雨34%。减少地面径流78%，减少地表冲刷66%。柠条林带、林网能够削弱风力，降低风速，直接减轻林网保护区内土壤的风蚀作用，变风蚀为沉积，土粒相对增多，再加上林内有大量枯落物堆积，使沙土容重变小，腐殖质，氮、钾含量增加，尤以钾的含量增加较快。沙柳为沙漠植物，也是极少数可以生长在盐碱地的一种植物。其幼枝黄色，叶线形或线状披针形，枝条丛生不怕沙压，根系发达，萌芽力强，是固沙造材树种，其天敌为沙柳毒蛾，生于河否溪边湿地，分布内蒙古、河北、山西、陕西、甘肃、 青海、四川等地。沙柳用于作北方防风沙的主力，是三北防护林的首选之一。但是要想保证灌木正常生长并获得其生态和经济效益，我们需要每3 5年对灌木进行平茬复壮等作业，才能保证灌木长势良好，促进生物量积累，否则将会出现逐步退化，甚至枯死。我国目前现有的灌木收割方式多为人工收割，劳动强度大、效率低、安全性差。并且从人工用镢头、砍刀平茬灌木的效果看，镢头平茬的效果很不错，但砍刀平茬后的灌木发芽率极低，平茬数年后的灌木林面积急剧减少。从平茬结果上看，砍刀平茬根本不能保护灌木林。我国灌木林面积广阔，不同的灌木林立地条件差别很大只靠人工收割灌木是不现实的。因此，研制出高效的、适合多种灌木林收割平茬的专业机械装备，实现机械化作业是必然趋势，可有效地解决我国所面临的大规模灌木收割平茬问题从而充分地利用灌木林资源。但我国尚未有成熟且理想的平茬机械。目前的灌木平茬机，灌木枝条在输送通道内易堵塞，输送效率低，且对于输送装置的设计和机理研究的不透彻，多数为农业输送装置，关于林业灌木的输送的装置便少有涉及。灌木平茬机的输送装置是整机中最重要的装置之一，优化灌木输送装置的设计，有利于全面推进灌木平茬作业机械化，保证沙生灌木的生态效益和经济效益。
2. 国内外研究现状分析
国外研究状况：
国外对灌木平茬机的研究始于20世纪 50 年代，经过半个多世纪的发展，欧美、日本加拿大等发达国家的灌木平茬机生产、研发技术已经相当成熟。应用比较普遍的有侧挂式和背负式灌木平茬机。背负式灌木平茬机又分为双肩背负式和单肩背负式。由于背负式灌木平茬机设备比较轻便，相当多的人喜欢利用其对那些灌木进行平茬。但是背负式灌木平茬机设备的效率较低，因为人背设备，要承受着约10kg的重量和燃油机本身产生的震动，工作不了多长时间就要休息。
国外的侧挂式灌木平茬机性能和防护措施比较先进，我国的同类产品的回转刃接触被切枝干时振动大、易反弹，回转刃容易造成人身伤害，虽然有安全装置，但与国外技术相比还相差甚远；国外的背负式灌木平茬机发动机功率小（例如日本本田公司研制的umk435型灌木平茬机），振动及噪声小（例如德国研制的fs120型灌木平茬机），机器制造精度高，自动化水平高（例如法国etesia公司研制的整体采用液力平衡技术的轮式灌木平茬机）其性能远高于国产的同类产品。国外的大型灌木平茬机主要应用于地势平坦区域的灌木平茬作业，而我国的灌木林情况差异较大，地形也较为复杂。国外的灌木平茬机切割性能不能满足我国沙生灌木平茬的要求，难以适应沙生灌木生长的复杂地形。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
(1)灌木平茬机输送机理研究分析。
(2)设计制造灌木输送试验台。设计组装灌木输送试验装置，包括输送试验台机架的组装，驱动电机、扭矩传感器及锥齿轮换向器等设备的选型和安装，链条张紧装置、链条导轨及其他辅助设备的设计和安装。
4. 研究创新点
特色： 本设计是一种经过实验优化的灌木平茬机输送装置，属于中小型机械。相比于其它的灌木平茬机的输送装置而言，该装置重量轻、尺寸小、输送效率高。 创新点： （1）设计出一种经过优化的新型灌木输送装置，能够较好地将被切割下来的灌木输送到平茬机的一侧且堆放整齐，有效地提高了输送效率，便于后序的收集拾取及运输工作，并尽可能地减小了灌木平茬机的整机重量和尺寸。 (2)针对于原灌木平茬机试验结果分析，在实地试验中，原灌木平茬机输送机构存在阻塞和卡死的现象，灌木平茬机输送机构改进为采用闭式夹持链的方式输送灌木，同时为了进一步减少阻塞和卡死现象的发生，将输送通道口改进为具有阻尼形式的链轮传送，同时在输送通道内增加了导向板，并通过计算将导向板的末端设计成具有一定曲率的结构。此外，还在枝条入口处增加了弹性活动装置，这样更加有利于灌木有序平铺到一侧 |
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