目前，森林覆蓋率越來越小，擺在人們面前的一個巨大的難題是如何盡量節(jié)約利用木材。隨著我國木材綜合利用的深入開展，開始對樹頭、枝椏等林木剩余物進行加工利用。對林木剩余物進行加工處理后主要是用作燃料，一種是將其切碎后直接進行燃燒發(fā)電，另一種則是將其粉碎后作為生物質(zhì)制備固體、液體燃料的原料。隨著人造板工業(yè)的發(fā)展、生物質(zhì)固體燃料需求量日益增加和原木資源的日益缺乏，利用各種剩余制品工藝木片作為充分利用木材資源、提高木材綜合利用率的主要手段和觀點，已得到了人們的普遍贊同，粉碎機的種類也隨之而日益增多，現(xiàn)在國內(nèi)應(yīng)用的大都是傳統(tǒng)的粉碎機，需要把木材從林間運輸?shù)椒鬯闄C的現(xiàn)場，浪費大量資源的同時大大降低了生產(chǎn)效率，而將木材就地粉碎，可以節(jié)省運輸成本、減少剩余物堆積用地、凈化環(huán)境。國內(nèi)有些廠家及科研機構(gòu)對移動式林間剩余物粉碎設(shè)備進行了研究和開發(fā)，但總體來看，國產(chǎn)移動式林間剩余物粉碎設(shè)備還比較缺乏，特別是承載
粉碎機的設(shè)備很多都是從國外引進的，不僅價格昂貴，而且機器的維修與零件的更換很不方便，阻礙了移動粉碎技術(shù)的發(fā)展。這就需要我們在對粉碎機承載設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)進行充分分析研究的基礎(chǔ)上，研制基于國產(chǎn)技術(shù)的林間剩余物粉碎機底盤。
1、底盤方案設(shè)計
1.1方案與參數(shù)選取
總體方案見圖1。
①使用拖拉機作為牽引，前橋可轉(zhuǎn)動。
②車架采用矩形結(jié)構(gòu)，車架縱梁高度1 100mm，車架寬2100mm，車長5 000 mm.
③兩個車橋采用鋼板彈簧懸架結(jié)構(gòu)。
④支撐和裝卸均采用液壓控制。
⑤使用液壓控制裝卸臂實現(xiàn)自裝卸，
底盤的主要參數(shù)：
1)主要尺寸參數(shù)：
總長5 000 mm；軸距4 200 mm；輪距1225 mm；前懸／后懸1000/1150；車架平面離地高度為1 100mm；車架寬度2 100 mm;最小離地間隙850 mm.
2)主要性能參數(shù)：
最高車速60 km/h；制動距離(初速度30 km/h)<15 m；最大爬坡度（滿載）> 30%；最小轉(zhuǎn)彎直徑<15 m；百公里油耗<33 L。
3)質(zhì)量參數(shù)：
整車允許最大總質(zhì)量12 000 kg；底盤整備質(zhì)量4 000 kg.
1.2各總成系統(tǒng)
1)行走系統(tǒng)
行走系統(tǒng)采用輪式，前橋4個車輪且隨牽引車轉(zhuǎn)向，后橋4個車輪，具有良好的機動性、通過性，適合林區(qū)的地面條件并保證了作業(yè)時機器對地面的附著力。同時，輪式行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，兩個橋上的零件均為市場上使用較為普遍的配件，降低了制造成本，提高了機器的通用性。
2)車架
為了實現(xiàn)底盤實用性，車架為矩形結(jié)構(gòu)，見圖2。材料采用Q235.車架縱梁截面尺寸250mm×150 mm x8 mm.從整車造型及穩(wěn)定性考慮，車架上平面平整，車架采用了架式結(jié)構(gòu)，全部型鋼焊接而成。此結(jié)構(gòu)車架與車身骨架全部參與承載，在承受載荷時，以強濟弱，從而使整車具有更好的強度和剛度。另外，在設(shè)計過程中，通過有限元對車架進行強度分析和優(yōu)化設(shè)計，減輕底盤自重，在一定程度上降低能源的消耗。
3)支撐系統(tǒng)
車輛停止時，特別在林區(qū)，為了使底盤盡量保持水平，在底盤上安裝一個支撐系統(tǒng)。此支撐系統(tǒng)包括4個支撐液壓缸，分別固定在底盤后橋前后位置，利用液壓系統(tǒng)控制液壓缸伸縮，底盤運輸過程中，控制液壓缸回縮防止影響底盤的通過性。粉碎機到達工作區(qū)域，控制液壓缸伸出提供支撐力，保證粉碎機作業(yè)的順利進行。
4)液壓系統(tǒng)
液壓系統(tǒng)包括兩部分：4個支撐液壓系統(tǒng)、搖臂液壓系統(tǒng)。
根據(jù)底盤支撐的需要，支撐液壓系統(tǒng)有液壓泵、4個液壓缸、手動換向閥等部件組成，見圖3。支腿液壓缸為并聯(lián)方式供油，故可實現(xiàn)液壓支腿單獨或同時伸縮動作。裝卸臂液壓系統(tǒng)有液壓泵、3個液壓缸、手動換向閥等部件組成。裝卸臂液壓系統(tǒng)控制裝卸臂裝卸，保證裝卸順利進行。
5)制動系統(tǒng)
行車制動裝置作用于所有車輪。腳操縱，兩個橋為一個制動回路；主要由制動總閥、掛車制動閥、繼動閥和相應(yīng)制動分室組成，
制動器為簡單非平衡蹄鼓式，制動鼓內(nèi)直徑270 mm，制動蹄片寬度為80 mm.
6)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
該底盤車架上裝有鞍座，保證底盤行進的穩(wěn)定性、安全性。
2、底盤三維建模與裝配
2.1底盤的結(jié)構(gòu)拆分原則
林間自裝卸剩余物粉碎機底盤的結(jié)構(gòu)把功能和原理相同的劃分為一部分，則可拆分為5部分：動力部分、傳動部分、支撐部分、牽引部分、液壓部分。
2.2底盤主要部件建模
CATIA是法國達索公司開發(fā)的一個CAD/CAM/CAE/PDM -體化的應(yīng)用系統(tǒng)，具有強大的三維造型功能。設(shè)計師通過CATIA裝配設(shè)計建立并管理基于3D的零件機械裝配件。裝配件由多個主動或被動模型中的零件組成，零件間的接觸自動地對連接進行定義，方便了CATIA對運動機構(gòu)產(chǎn)品進行早期分析，基于先前定義零件的輔助零件定義和依據(jù)其之間接觸進行自動定位，可加快裝配件的設(shè)計進度，后續(xù)可利用此模型進行進一步的設(shè)計、分析和制造等。
零部件的繪制在實體造型( Part Design)模塊中就能完成，利用實體造型（Part Design）模塊中拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等功能，建立零部件的模型圖，零部件繪制時，注意編號的統(tǒng)一排列，零部件模型創(chuàng)建完成后，接著進入裝配階段，由于整體機構(gòu)零部件數(shù)量的龐大，不可能一次性把所有的零部件都導(dǎo)人裝配空間中，因為零部件間的重疊將使裝配無法進行，故裝配過程用模塊化的形式進行。可將裝卸系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)等分開裝配，然后再以產(chǎn)品的形式導(dǎo)人總的裝配空間，實現(xiàn)機構(gòu)的整體裝配。用產(chǎn)品裝配設(shè)計( Assembly De-sign)模塊根據(jù)同軸、共面和匹配等幾何約束關(guān)系將各零部件裝配起來。車架組裝時，主要用到共面。車橋組裝時，主要用同軸，同時注意輪距，組裝完成得到林間自裝卸粉碎機底盤的整機建模圖。
3、車體強度分析
車架是工作裝置與行走裝置相連接的部件，它有雙向的作用：既承受機體重量和工作中受到的阻力傳給行走機構(gòu)，又傳遞行走動力并減小地面?zhèn)鹘o機體的沖擊，保證林間自裝卸粉碎機行駛的平穩(wěn)性和工作時的穩(wěn)定性。對車架結(jié)構(gòu)設(shè)計提出的基本要求是：結(jié)構(gòu)合理，具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，能夠使林間自裝卸粉碎機在惡劣的工作環(huán)境下保證工作安全進行，同時兼顧美觀、便于維修等。
3.1計算載荷
1)垂直靜載荷
垂直靜載荷包括車架鋼結(jié)構(gòu)的重力、放置在車架上的粉碎機重力、柴油機重力、液壓系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)的重力、裝卸臂的重力等。
2)垂直動載荷
垂直動載荷是由于路面不平，車架本身狀態(tài)不良等因素引起沖擊和簧上振動而產(chǎn)生的，通常可由垂直靜載荷乘以垂直動載荷系數(shù)而得。
垂直動載荷系數(shù)的數(shù)值與車架運行速度v( km/h)、彈簧裝置的靜撓度/ccm)以及所要計算的零部件在彈簧系統(tǒng)中的位置等因素有關(guān)，由經(jīng)驗取動載系數(shù)Kd=1.5。
評定車輛強度時，垂直動載荷按靜態(tài)作用考慮，其方向和作用點均與垂直靜載荷相同。
4結(jié) 論
1)利用上述設(shè)計方案能保證底盤的強度，具有良好的機動性，底盤能夠承載移動粉碎機，實現(xiàn)粉碎機林間就地作業(yè)，可以對林區(qū)的枝椏進行就地粉碎，避免了枝椏運輸?shù)睦щy和危險性。
2)對底盤進行三維建模能更加直觀的表達底盤的構(gòu)成，同時為以后的運動學分析，仿真和有限元分析打好基礎(chǔ)。
3)本粉碎機底盤安裝一套支撐系統(tǒng)，通過液壓系統(tǒng)控制工作，實現(xiàn)自動化，保證粉碎機作業(yè)時穩(wěn)定和安全。
4)對粉碎機底盤的強度分析驗證了車架的強度和可靠度，底盤可以安全可靠的承載粉碎機進行作業(yè)。
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