多功能底盤技術(shù)研究方法可行性探索

程文浩 徐亞龍

【摘 要】我國(guó)的農(nóng)業(yè)主要以人力勞動(dòng)為主，適用的設(shè)施較少，機(jī)型適配性差、工作效率不高、自動(dòng)化水平較低，導(dǎo)致出現(xiàn)人工的勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、人力負(fù)擔(dān)大等問(wèn)題。為了解決這種問(wèn)題，我國(guó)對(duì)傳統(tǒng)的農(nóng)用動(dòng)力拖拉機(jī)的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行研究，研究出一種前、中、后部都可以懸掛農(nóng)機(jī)具、可以調(diào)節(jié)離地的間隙大小且屬于履帶式行駛系的多功能底盤。將這種多功能底盤應(yīng)用在田間作業(yè)的過(guò)程中，可以滿足國(guó)家農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化對(duì)新型的農(nóng)業(yè)裝備與技術(shù)的要求，以及對(duì)農(nóng)業(yè)裝備作業(yè)效率和精準(zhǔn)度的要求，為信息技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)施上排除了障礙。

【關(guān)鍵詞】多功能底盤;研究方法;可行性

【中圖分類號(hào)】S219 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）05-0027-02

0 引言

與我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)用拖拉機(jī)相配套的農(nóng)機(jī)具一般為后懸掛，并且由機(jī)械輸出軸進(jìn)行動(dòng)力輸出，傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)具尚且存在一些問(wèn)題，需要廣大技術(shù)人員的不懈努力。本文對(duì)農(nóng)用多功能底盤技術(shù)及配套的部件的研究方法進(jìn)行可行性探索，希望可以對(duì)多功能底盤的研究及其技術(shù)的應(yīng)用提供一些幫助，促進(jìn)多功能底盤技術(shù)的發(fā)展，降低農(nóng)業(yè)勞作中人力勞動(dòng)的強(qiáng)度，提升作業(yè)效率。

1 傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)具普遍存在的問(wèn)題

？譹？訛適用于傳統(tǒng)動(dòng)力拖拉機(jī)的配套農(nóng)機(jī)具必須是一個(gè)單獨(dú)的個(gè)體，與拖拉機(jī)的融合度較低。這讓一些載重類部件無(wú)法安裝于底盤的中上部，而只能將其安裝到農(nóng)機(jī)具上，造成拖拉機(jī)不夠穩(wěn)定的問(wèn)題。？譺？訛傳統(tǒng)的農(nóng)用動(dòng)力拖拉機(jī)動(dòng)力輸出的軸轉(zhuǎn)速是固定不可變的，所以配套的農(nóng)機(jī)具還需要一個(gè)變速箱進(jìn)行設(shè)置，但是即使這樣也很難做到無(wú)級(jí)變速的程度，這種拖拉機(jī)變速不夠及時(shí)，缺乏靈活性。？譻？訛在拖拉機(jī)后部懸掛的農(nóng)機(jī)具和拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)向輪距離較遠(yuǎn)，導(dǎo)致拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向的靈活性下降，這就會(huì)降低機(jī)械精度，工作的錯(cuò)誤率加大。？譼？訛其無(wú)法進(jìn)行多個(gè)部件的聯(lián)合運(yùn)作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多功能作業(yè)，功能單一，效率較為低下。？譽(yù)？訛傳統(tǒng)農(nóng)用拖拉機(jī)固定的離地間隙大小無(wú)法滿足不同階段的田間作業(yè)。？譾？訛傳統(tǒng)的農(nóng)用拖拉機(jī)一般都是用前輪進(jìn)行轉(zhuǎn)向，活動(dòng)所需空間大，靈活性較低，不利于在面積較小的轉(zhuǎn)角空間進(jìn)行作業(yè)。

2 國(guó)內(nèi)外農(nóng)用拖拉機(jī)現(xiàn)狀

國(guó)外有部分廠家生產(chǎn)雙懸掛、雙動(dòng)力輸出的拖拉機(jī)，但是還是很少會(huì)配置靜液驅(qū)動(dòng)的底盤，且這種底盤多用于專門車輛，例如美國(guó)CASE公司和丹麥Hardi公司生產(chǎn)的噴霧機(jī)使用的就是這種底盤。這種底盤技術(shù)已經(jīng)很成熟，例如在噴霧機(jī)上使用了多點(diǎn)懸掛、靜液壓驅(qū)動(dòng)等技術(shù)，讓噴霧機(jī)的行駛、轉(zhuǎn)向更加靈活精準(zhǔn)，并且可以被智能操控。在這種應(yīng)用了高地隙的多功能底盤的噴霧機(jī)上安裝了定位和智能控制的技術(shù)，可以對(duì)作業(yè)過(guò)程和實(shí)時(shí)情況進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)不同情況實(shí)施變量的作業(yè)方式。以美國(guó)Hagie公司的自走式噴霧機(jī)為例，其配備的是300馬力的發(fā)電機(jī)和名為“green star”的施藥系統(tǒng)，可以進(jìn)行精準(zhǔn)的衛(wèi)星定位，自主導(dǎo)航和變量作業(yè)，施藥量可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行變化。此外，丹麥Hardi公司生產(chǎn)的一種自走式施藥機(jī)使用了雙氣流輔助式的噴霧技術(shù)，將這種技術(shù)應(yīng)用在施藥機(jī)中可以減少藥物噴灑不當(dāng)造成浪費(fèi)，節(jié)省了藥物，同時(shí)提高了作業(yè)效率。

我國(guó)缺乏這種兼容性高、現(xiàn)代化的多功能底盤，因此研發(fā)前、中、后部都可以懸掛農(nóng)機(jī)具、以全方位動(dòng)力輸出作為輸出方式的多功能底盤可以填補(bǔ)我國(guó)在這方面的技術(shù)和配套機(jī)具空缺，滿足現(xiàn)階段應(yīng)用農(nóng)業(yè)裝備新技術(shù)對(duì)高性能的供電系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)及輸出動(dòng)力的方式的要求，給新型的農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)例如定位技術(shù)、變量控制技術(shù)等的應(yīng)用減少障礙。

3 簡(jiǎn)要解析與多功能底盤相配套的部件技術(shù)

（1）高速精量播種的關(guān)鍵部件及對(duì)作業(yè)情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)可以促進(jìn)不同的農(nóng)作物播種方式、種植所適應(yīng)的參數(shù)和種植機(jī)械化和農(nóng)藝的適應(yīng)。其主要對(duì)種子的特性和高速排種防損傷機(jī)理進(jìn)行研究，同時(shí)還探索對(duì)出現(xiàn)的播種遺漏、機(jī)械阻塞等問(wèn)題的檢測(cè)和診斷技術(shù)，在作業(yè)效率得到大幅度提升的同時(shí)保證較高的作業(yè)質(zhì)量;而對(duì)高速播種單體仿形技術(shù)的研究則有利于作物播種深度保持一致，進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)控制。

（2）精準(zhǔn)施藥和根據(jù)作業(yè)情況調(diào)整施藥量、方式等技術(shù)。這一技術(shù)的研究主要將玉米等主糧及經(jīng)濟(jì)作物作為研究對(duì)象，探索噴灑的藥物霧滴在作物生長(zhǎng)的中期及后期冠層中的移動(dòng)方向、滲透效果及沉積情況，以此來(lái)研究出防止霧滴漂移導(dǎo)致藥物浪費(fèi)的情況的優(yōu)化的噴霧技術(shù)，以及使藥物進(jìn)行深度均勻的、沉淀的精準(zhǔn)施藥技術(shù)，研究可以根據(jù)作物的不同的生長(zhǎng)階段和生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行反饋和改變的施藥調(diào)節(jié)控制技術(shù)，開(kāi)發(fā)可以進(jìn)行變量混制藥物、調(diào)節(jié)大幅寬噴桿、對(duì)作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控和精準(zhǔn)調(diào)節(jié)的技術(shù)。

（3）精準(zhǔn)混肥、深入施肥的精準(zhǔn)施肥技術(shù)。研究一種可以對(duì)排肥進(jìn)行計(jì)量的裝置，使用智能的控制操縱技術(shù)對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制施肥、變量施肥的技術(shù);探索通過(guò)氣流的變化來(lái)進(jìn)行固態(tài)肥的傳輸、防止肥料沉積結(jié)團(tuán)、對(duì)肥料進(jìn)行混合攪拌、均勻分配肥料使用的技術(shù)。

（4）精準(zhǔn)耕耘，變量施肥。農(nóng)田的耕耘具有精準(zhǔn)度低、資源浪費(fèi)、效果不強(qiáng)的缺點(diǎn)，針對(duì)這些情況，研究出低阻力脫附節(jié)能的作業(yè)技術(shù)，并且探索對(duì)農(nóng)機(jī)具的作業(yè)環(huán)境、各機(jī)具之間的相互作用協(xié)作方式、農(nóng)作物對(duì)作業(yè)信息的反饋等，使現(xiàn)在耕耘機(jī)具精準(zhǔn)化程度低、資源浪費(fèi)較多、效率較低的情況有所好轉(zhuǎn)。

4 多功能底盤的研究方法

首先，將模塊化、底盤整機(jī)的優(yōu)化及輕量化技術(shù)作為著手點(diǎn)，分析現(xiàn)階段市場(chǎng)缺失的是什么，在哪方面有空白，根據(jù)此定制設(shè)計(jì)目標(biāo)，確定設(shè)計(jì)方案，通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局、優(yōu)化模塊及系統(tǒng)、研究提高加工材料的質(zhì)量、特性等、研究加工工藝技術(shù)等研究方法，建設(shè)出一個(gè)集成的設(shè)計(jì)平臺(tái)，同時(shí)兼顧裝備輕量化，最終形成完整、合適的整機(jī)設(shè)計(jì)方案。

其次，將這個(gè)設(shè)計(jì)方案作為研究的依據(jù)，根據(jù)方案實(shí)行研究計(jì)劃。確定高低隙的多功能底盤和與其相匹配的配套農(nóng)機(jī)具的各方面的參數(shù)和它們之間的匹配情況，并形成最終方案，在保證底盤和配套的農(nóng)機(jī)具配合流暢、運(yùn)行順利的同時(shí)增加其耐久性。形成一個(gè)技術(shù)集成平臺(tái)，將高地隙多功能底盤與動(dòng)力輸出技術(shù)、精準(zhǔn)施藥技術(shù)、精準(zhǔn)混肥和深入施肥的技術(shù)及精準(zhǔn)耕耘、變量施肥的技術(shù)進(jìn)行集成;對(duì)精準(zhǔn)施藥、深入施肥、根據(jù)作業(yè)情況調(diào)整施肥深度和施肥量、對(duì)作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和反饋等模塊和整機(jī)的智能控制系統(tǒng)、工作質(zhì)量及效率監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行集成。

最后，在方案實(shí)施、開(kāi)發(fā)模塊的過(guò)程中建成對(duì)各個(gè)組件進(jìn)行測(cè)試的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并且形成真實(shí)且具有參考價(jià)值的合理的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方式，對(duì)整機(jī)的運(yùn)行速率、移動(dòng)靈活性、最大負(fù)重量、播種性能、耕耘性能、施肥及混肥性能等進(jìn)行充分地測(cè)評(píng)，最終形成對(duì)整機(jī)的綜合性能測(cè)試報(bào)告，對(duì)整機(jī)的性能有一個(gè)全方位的認(rèn)識(shí)，為之后的改進(jìn)提供依據(jù)和方向。

5 多功能底盤及與其融合的關(guān)鍵田間作業(yè)整機(jī)研究方法及其可行性

主要從4個(gè)方面進(jìn)行研究，分別是模塊化設(shè)計(jì)整機(jī)優(yōu)化、底盤及與其配套的整機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)、整機(jī)的智能控制和作業(yè)監(jiān)控功能。設(shè)計(jì)性能測(cè)試方案，研究出產(chǎn)品質(zhì)量的控測(cè)方法。研究整機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)，對(duì)整機(jī)進(jìn)行整體上的優(yōu)化并明確最終的需求，由此確定設(shè)計(jì)目標(biāo)。制訂設(shè)計(jì)方案，明確定義，進(jìn)行技術(shù)集成，形成一個(gè)整機(jī)設(shè)計(jì)集成平臺(tái)，最后對(duì)整機(jī)進(jìn)行輕量化處理，完成整機(jī)總體優(yōu)化。

研究底盤和與其配套的部件整機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)及相互之間的匹配程度，這需要在整機(jī)設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，對(duì)底盤和部件整機(jī)的穩(wěn)定性、持久性等進(jìn)行分析，最終集成技術(shù)，完成整機(jī)與底盤流暢安全的協(xié)作運(yùn)行。研究整機(jī)智能控制功能和作業(yè)監(jiān)控功能，主要是對(duì)整機(jī)的控制方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)人機(jī)交互頁(yè)面進(jìn)行易用性分析，將智能耕耘精準(zhǔn)施肥模塊、精準(zhǔn)施藥模塊、作業(yè)質(zhì)量的反饋與監(jiān)控模塊等進(jìn)行集成，形成整機(jī)的智能作業(yè)系統(tǒng)和質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，使整機(jī)的智能控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

對(duì)整機(jī)各方面的性能進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，形成測(cè)驗(yàn)方案并且研究產(chǎn)品質(zhì)量的控制方法，形成合適的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法。在測(cè)試平臺(tái)上對(duì)整機(jī)的各個(gè)功能，例如行駛速度、牽引能力、轉(zhuǎn)向靈活性、最大載重等進(jìn)行測(cè)試，最終形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

該研究方法對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行逐個(gè)研究，再將研究成果進(jìn)行集成，并建立整機(jī)和與其配套的裝置的仿真模型，分別模擬不同狀況下整機(jī)的工作狀態(tài)，對(duì)整機(jī)的各項(xiàng)工作性能進(jìn)行測(cè)試，在此基礎(chǔ)上對(duì)整機(jī)進(jìn)行優(yōu)化;在完成對(duì)各功能的部件模塊化設(shè)計(jì)和集成之后，使用測(cè)試平臺(tái)對(duì)整機(jī)的各方面性能進(jìn)行測(cè)試，得出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并據(jù)此進(jìn)行改進(jìn)。研究的過(guò)程中，應(yīng)用了虛擬仿真技術(shù)、整機(jī)測(cè)驗(yàn)技術(shù)等多種技術(shù)方法，各個(gè)環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系，將研究層層推進(jìn)，在研究計(jì)劃、技術(shù)路線等方面證明了研究方法的可行性，為研究順利進(jìn)行提供了保證。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)多功能底盤的研究可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)裝備的升級(jí)，提高作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量，可以填補(bǔ)我國(guó)在這方面的空缺。本文所介紹的對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，最后進(jìn)行集成和測(cè)試的方法在方案設(shè)計(jì)上證明了其可行性，有助于研究的順利進(jìn)行。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]伍賽特.汽車底盤技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研究及展望[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車，2019，46（5）：6-9.

[2]王立軍，靳曉燕，陳寶昌，等.多功能底盤技術(shù)研究方法可行性探索[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2019（8）：22-23.

[3]袁永偉，弋景剛，吳紅雷，等.多功能農(nóng)用底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（13）：173-176.