用於營林(包括造林、育林和護林)、木材切削和林業起重輸送的機械。廣義的林業機械還包括木材加工機械、人造板機械和林產化工設備等綜合利用機械。林業機械大多是在移動情況下進行露天作業,因受自然條件的影響而具有一定的區域性。林業機械對於加快綠化速度、擴大森林資源和促進生態系統良性迴圈都有重要意義。

  簡史 機械在林業生產中的使用始於木材搬運。1892年,第一臺拖拉機在美國問世後很快在林區獲獲得應用,但由於不適應林區復雜的自然條件,效率較低。19世紀後期,仿效采礦工業,在林區開始使用鐵軌道、木軌道和簡易車輛搬運木材。20世紀初,森林鐵道開始用於木材運輸。1913年,美國制成蒸汽機集材絞盤機,1914年德國制成第一臺雙人用動力鏈鋸。從此林區開始用動力鋸鋸木和用絞盤機拖集木材。40年代末期,蘇聯制造出履帶式集材拖拉機。1957年,第一批四輪驅動、折腰轉向的輪式集材拖拉機問世,因速度快、重量輕、耗油少、效率高而獲得迅速發展。50年代末期,各主要林業國都實現瞭木材生產機械化。60年代以來,隨著汽車工業和林區道路網的發展,汽車運材逐漸取代費用昂貴的森林鐵道運材。運材汽車發展成為具有隨車液壓起重臂的自裝集運材汽車,並與拖車組成汽車列車。60年代後期出現的伐區作業聯合機,是木材生產機械化的重大發展。

  營林機械因為林木生產周期長、作業條件復雜和投資大、收益慢的緣故發展緩慢。1888年,在美國出現第一臺植樹機,因結構不夠完善,未能普遍使用。20世紀20年代前後,德國生產的林業整地機械開始由畜力牽引過渡到拖拉機牽引。40~50年代,蘇聯因大面積營造防護林的需要,設計制造瞭多種營林機械。70年代以來,由於人工造林日益受到重視,營林集約化程度提高,營林機械的發展才逐步加快。

  50年代初,中國為營造熱帶經濟林和東北防護林,開始引進履帶拖拉機、植樹機、幼林撫育機等營林機械,並引進動力鏈鋸、集材拖拉機和絞盤機等木材生產切削機械和林業起重輸送機械。

  營林機械 包括種子采集和處理、林地清理、整地、育苗、中幼林撫育和林木保護等作業用的機械。其中常用的有采種機、割灌機、挖坑機、築床機、插條機、植樹機等。

  振動采種機 用振動方法采種的機械。因樹木的果實和種子形態大小差別很大,樹木生長的地形條件也大不相同,多年來采種人一直使用上樹機具,如上樹腳扣、上樹梯和升降機等。70年代出現振動采種機。它的工作裝置安裝在拖拉機或其他行走或動力機械上,用油馬達驅動振動頭,產生振落效果而不損傷采種樹。采集的球果或種子再經處理機械進行幹燥、脫粒、去翅和清選。

  割灌機 造林和撫育幼林用的機械,可用於林地清理、幼林撫育、次生林撫育與間伐、割灌木、割草和伐小徑木,是小型輕便的機械。一般可分為側掛式和背負式。①側掛式割灌機:又稱硬軸割灌機,其結構是在長約1.5米的套有鋁合金套管的傳動軸一端配置0.75~1.85千瓦的汽油機和離合器,另一端安裝由減速器和圓鋸片(或刀片)組成的工作頭。機具側掛在操作者肩下,揮動裝有手柄的傳動軸,高速(4500~5000轉/分)旋轉的刀具即能切割灌木、雜草。以尼龍繩代替刀具亦能割草。②背負式割灌機:又稱軟軸割灌機。旋切刀具由軟軸傳動,對地形的適應性較前者為好。在割灌機上增設一些附屬裝置和設備,還可用於收割稻麥、抽水、鉆孔、磨鋸齒等,實現一機多用。

  挖坑機 山地和丘陵地區造林整地的主要設備。分為拖拉機懸掛式和手提式。①拖拉機懸掛式挖坑機:分為機械傳動和液壓傳動兩類。前者由拖拉機動力輸出軸經傳動軸、減速器驅動螺旋鉆頭旋轉而挖坑,後者由液壓系統驅動油馬達帶動鉆頭旋轉。挖坑直徑通常為50~80厘米。②手提式挖坑機:它由小型汽油機、減速器、離合器和螺旋鉆頭組成,機重10~15千克,兩人或一人操縱。挖坑直徑通常為15~35厘米。

  築床機、插條機和起苗機 主要用於苗圃育苗。①築床機:常見的有拖拉機懸掛式築床機,由機架、臥式旋耕器、左右步道犁和整形器等組成,能同時完成整地、築床兩道工序。②插條機:又稱插穗機。常見的拋射式插條機由拖拉機牽引,由機架、地輪、傳動裝置、供條裝置、分條裝置、運條裝置、開溝壓實裝置和貯條箱等組成。穗條經分條、運條裝置送至一定高度,借慣性作用被拋入導穗槽,沿槽下滑至距地面約25毫米處時以約4米/秒的速度拋射至開溝器開出的栽植溝,隨即由壓實輪壓實插穗周圍的土壤。③起苗機:多為拖拉機懸掛式,由固定在機架上的U型刀和抖土器組成、底刀和側刀從要求的深度切開苗木根部的土壤並將苗木挺起,動力輸出軸驅動的螺旋抖土器抖落在苗根上的土壤。

  植樹機 機械化植樹造林的主要設備,多與拖拉機配套使用。植樹機分為連續開溝式、間斷開溝式和選擇挖坑式3種。①連續開溝式和間斷開溝式植樹機:工作時,開溝器切開、破碎和推移土壤形成連續(或間斷)的栽植溝。苗木按規定的栽植深度和株距被栽入溝內,覆土壓實輪隨即推擁苗木周圍的土壤並壓實。用人工分苗、植苗的稱簡易植樹機,使用廣泛;人工分苗而以相應機構植苗的稱半自動植樹機;不需要人輔助而完成植苗全部動作的稱自動植樹機。苗木預先按一定間隔裝在塑料帶上並卷成捆(或排放在多層有凹槽的苗盒內)。植樹時,苗捆(或苗盒)裝在機架的相應機構上,由與植苗裝置聯動的遞苗機構將苗捆或苗盒內的苗木遞給植苗裝置而栽入溝內。②選擇挖坑式植樹機:這種植樹機出現於70年代,其結構原理與連續開溝式和間斷開溝式大不相同,植苗員可在適宜栽植的點上操縱植樹器挖坑植樹,從而提高瞭機器的機動性和對不同地面的適應性。

  幼林撫育機和立木修枝機 幼林撫育機又稱幼林除草機。驅動方式有拖拉機懸掛式、牽引式和手扶自走式。其工作部件為鏟刀、圓盤刀或旋耕刀。前兩者用鏟刀、圓盤刀除草松土,後一種借拖拉機動力輸出軸驅動刀具旋轉而除草松土。立木修枝機用於修去樹木的枯枝和部分活枝條,可使幹形通直,提高木材質量。常見的攀爬式立木修枝機由小型汽油機,裝有攀爬滾輪的筒式框架、傳動部件和鏈鋸等組成。發動機驅動滾輪和鋸鏈緣樹而上切割樹木側枝。達到預定高度後,返回裝置使滾輪反轉而返回起步處。這種機器適用於樹高15米以下、直徑10~30厘米的針葉樹。

  噴煙機 一種保護林木的小型機械,用於防治病蟲害,多為手提式或背負式,由燃燒、冷卻系統、燃油、空氣供給系統,藥劑供劑系統和啟動系統組成。它的工作原理是利用脈沖噴氣式發動機噴發的高溫高速氣體的熱能、動能和灼熱的金屬表面,使液態油溶性藥劑劇烈蒸發霧化。高速氣流與相對靜止的空氣相撞擊,擴散成白色煙霧,隨自然氣流彌漫和滲透到待防治林木的各處。

  木材生產切削機械 這類機械包括伐木、打枝、造材、剝皮和削片用的機械。

  油鋸 以汽油機為動力的手持式鏈鋸,用於伐木、打枝和造材。油鋸根據需要可制成長把和短把兩類。它由發動機(1.5~3千瓦)、傳動機構、鋸木機構和操縱裝置組成。鋸木機構的鋸鏈是切削部件,用合金鋼制成的切削齒與連接片按順序排列,並由鏈軸鉸接成環狀鏈條。在驅動鏈輪的驅動下,鋸鏈的左右切削齒沿鋸導板的導槽高速回轉而鋸木。

  伐區作業聯合機 用於伐區作業(伐木、打枝、歸堆、集材和短途運材等)的多工序機器。它運用農業聯合收割機的原理,將傳統的各個獨立工序合並,由2~3臺甚至一臺機器來完成。應用較多的是由伐木歸堆機、打枝造材機和自裝集材機組成的三機一套體系。

  ①伐木歸堆機:它的主要工藝裝備是安裝在自裝集材機底盤上的液壓起重臂和伐木頭。伐木頭包括夾持機構和鋸截機構。夾持機構有夾鉗式和抱木器式。夾鉗式適用於伐小直徑樹木;抱木器式能浮遊定位,防止夾鋸和根部木材劈裂損傷,控制樹木倒伏的方向。鋸切機構有單刀式、雙刀式、鏈鋸式、鋸刀復合式和銑刀式。單刀式鋸切機因伐木時嚴重損傷根部木材,使用不廣;雙刀式利用強大的剪切力剪斷樹木;鋸鏈式的原理與油鋸相似;鋸刀復合式是先以鏈鋸鋸截大部分橫斷面,再用切刀迅速切斷剩餘部分;銑刀式由油馬達驅動,切削面端正平滑。

  ②打枝造材機:完成伐倒木材的打枝、檢尺、造材和截梢工序,分為滑動直臂式和鉸接回轉臂式兩種,均以自裝集材機為主機。滑動直臂式打枝造材機在主機的轉盤上裝有滑動直臂、主打枝頭和造材圓鋸,分別完成初打枝、打剩下枝椏和鋸截成原木的工作。

  林業起重輸送機械 這類機械包括集材、裝卸、選材、歸楞、出河等作業用的機械,主要有森林鐵道和機車車輛、林用汽車、拖拉機、絞盤機等。

  絞盤機用於山地架空索道集運木材和貯木場裝卸作業,分為固定式和自行式兩種。①固定式絞盤機:多由撬式框形底架、動力機、傳動減速機構、卷筒和操縱機構組成。②自行式絞盤機:卷筒等工作裝置安裝在拖拉機底盤、挖掘機底盤或專用底盤上,由動力輸出軸驅動。索道用的絞盤機通常配有用於架設索道的液壓升降金屬架桿、2個纏繞卷筒和1個摩擦卷筒。自行式絞盤機有取代固定式絞盤機的趨勢。

參考書目

 東北林學院主編:《林業機械(木材生產切削機械)》,中國林業出版社,北京,1982。

 東北林學院主編:《林業機械(林業起重輸送機械)》,中國林業出版社,北京,1982。

 裴克、廖顯棕編:《國外營林機械》,中國林業出版社,北京,1980。