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沙柳作为木本类能源作物,以其特的生理特性使之成为防沙治沙的优良植被,根据其生长特性,每3—5年需要平茬复壮一次,否则将会枯死.同时,平茬获得的沙柳灌木还可用来发电和制造人造板,对于家装增加资源和缓解能源压力都有着十分重要的意义.利用沙柳发电产生的生态,经济效益,都是建立在对其采伐利用并平茬复壮的基础之上.
论文评述了国内沙生灌木生长环境和生物学特性及国内外相关研究动态,在总结分析典型沙生灌木沙柳,柠条基本特性和切割特性的基础上,进行了往复铲式,往复单动刀式,旋转甩刀式,圆锯片式4种切割器的设计与试验.试验表明,往复式切割器适用于收割平坦地形生长的低龄小径级灌木;圆锯片式切割器适用于三年及以上生木质化程度较高灌木的平茬复壮作业;而往复铲式和旋转甩刀式切割器不适合用于灌木平茬作业. 论文基于切割器切割灌木时的切割效率,能耗和切割效果,对切割机构,运动参数进行了综合比较与优化,并设计研发了2种灌木平茬机.针对低龄小径级灌木的平茬问题,设计了具有对称双曲柄连杆机构的往复双动刀式灌木平茬机,分析了其割刀位移,速度,加速度与曲柄转角的关系,并进行了仿真验证.针对地势条件复杂,木质化程度高的多年生灌
沙生灌木平茬复壮工作迫切,人工平茬难,劳动强度大,效率低等问题,以及为荒漠化防治实现机械化技术,设计了具有铰接式车体机构的自走式灌木平茬机,实现扭腰式扇面摆动切割作业.提出了人工操纵与机具自适应仿形相结合的纵横向仿形收割沙生灌木方法,并对柠条,沙柳进行了收割试验.试验结果为:柠条漏割损失率小于等于0.8%,割茬破损率为2.9%;沙柳漏割损失率小于等于0.8%,割茬破损率为2.5%,割茬高度小于等于7 cm,整机可靠性系数98.5%,生产率3 t/h.
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