蘋(píng)果園區(qū)履帶式多功能操作平臺(tái)試驗(yàn)研究

李健 沈啟揚(yáng)

0 引言

我國(guó)果園生產(chǎn)多采用單戶小面積栽植方式,普通農(nóng)業(yè)機(jī)械在果園通過(guò)性差,作業(yè)效率低,直接影響果樹(shù)的生長(zhǎng)、果實(shí)產(chǎn)量、果品質(zhì)量及果農(nóng)經(jīng)濟(jì)效益。為節(jié)約勞動(dòng)力成本，提高果樹(shù)種植效益，近幾年來(lái)，江蘇省一些新建果園逐步擴(kuò)大種植規(guī)模，采用寬行矮砧密植型栽培模式,對(duì)傳統(tǒng)的喬砧密植型果園進(jìn)行間伐提干改型,為果園機(jī)械化作業(yè)提供了發(fā)展條件[1]。為提升果園生產(chǎn)機(jī)械化水平，徐州豐縣大沙河集團(tuán)果樹(shù)試驗(yàn)站從日本引進(jìn)2 臺(tái)果園自走履帶式操作平臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)研究，通過(guò)對(duì)果園履帶式操作平臺(tái)基本參數(shù)、行駛速度、升降速度、平臺(tái)離地面距離、地面平整度、地面行駛速度和傾斜角測(cè)量，以及對(duì)過(guò)溝過(guò)埂能力等測(cè)試，評(píng)定其適應(yīng)性、便捷性以及安全性等能否滿足本地農(nóng)業(yè)技術(shù)要求。

1 試驗(yàn)場(chǎng)地和果園基本情況

1.1 試驗(yàn)場(chǎng)地

徐州豐縣大沙河集團(tuán)果樹(shù)試驗(yàn)站。

1.2 試驗(yàn)果園基本情況

1.2.1 種植品種

種植品種包括煙富3、煙富10、紅瑪瑙、紅將軍富士、首紅、阿斯、2001、金帥、寒富、綠帥、澳洲青萍等。主栽品種為煙富3 和煙富10。

1.2.2 種植規(guī)模

四年生T337 自根砧矮化密植園4.67 hm2、四年生高垂掛喬化稀植園1 hm2。

1.2.3 栽培模式

1）T337 自根砧矮化密植園。行株距設(shè)置為4 m×1 m、4 m×1.2 m、4 m×1.5 m 和4 m×2 m 四種模式，以4 m×2 m 為主。

2）高垂掛喬化稀植園。行株距設(shè)置為5 m×7 m。

1.2.4 產(chǎn)量及果品價(jià)格

1.2.4.1 產(chǎn)量

1）矮化密植園中，行株距為4 m×1 m 的果園平均畝產(chǎn)2 500 kg，行株距為4 m×2 m 的果園平均畝產(chǎn)1 500 kg。

2）高垂掛喬化稀植園平均畝產(chǎn)500 kg。

1.2.4.2 果品價(jià)格

1）觀光旅游自摘園的自摘果一般為8 元/kg。

2）套紙袋優(yōu)質(zhì)全紅果的收購(gòu)價(jià)一般為6 元/kg。

3）普通果收購(gòu)價(jià)為2.4 元/kg。

4）250 g 以下小果及次果價(jià)格一般在0.6～0.8 元/kg 之間。

1.2.5 人員工資

1）果樹(shù)修剪：每人每天150 元。

2）果實(shí)套袋：每人每天120 元。3）授粉、疏花、蔬果、果實(shí)采摘：每人每天100 元。

2 試驗(yàn)機(jī)具

試驗(yàn)用2 臺(tái)果園履帶式多功能操作平臺(tái)均從日本引進(jìn)，根據(jù)升降方式分為[2]剪叉式操作平臺(tái)（見(jiàn)圖1）和折臂式操作平臺(tái)（見(jiàn)圖2）。剪叉式操作平臺(tái)由底盤系統(tǒng)、直立式升降裝置、平行四邊升降裝置、剪叉式升降架、作業(yè)平臺(tái)和液壓控制系統(tǒng)組成，底盤后方安裝直立式升降裝置，前方安裝平行四邊形升降裝置，剪叉式升降架底部安裝在底盤上，頂部安裝作業(yè)平臺(tái)，液壓控制系統(tǒng)提供動(dòng)力。

圖2 果園履帶式多功能折臂式操作平臺(tái)

3 測(cè)試方法和內(nèi)容

3.1 測(cè)量設(shè)備的基本參數(shù)

設(shè)備基本參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 果園履帶式多功能操作平臺(tái)基本參數(shù)

3.2 額定載荷和空載兩種工況下測(cè)試設(shè)備的最大行駛速度

式中：v——行駛速度，m/s；

s——行駛距離，m；

t——行駛時(shí)間，s。

額定載荷和空載兩種工況下設(shè)備行駛速度分別見(jiàn)表2、表3。

3.3 測(cè)試機(jī)械臂左右擺動(dòng)的最大角速度

式中：w——擺動(dòng)角速度，rad/s；

a——擺動(dòng)弧度，rad；

t——擺動(dòng)時(shí)間，s。

額定載荷和空載兩種工況下機(jī)械臂左右擺動(dòng)的角速度分別見(jiàn)表4、表5。

表2 額定載荷行駛速度測(cè)量表

表3 空載行駛速度測(cè)量表

表4 額定載荷工況下機(jī)械臂左右擺動(dòng)角速度測(cè)量表

3.4 測(cè)量地面平整度

在2 m×2 m 的范圍內(nèi)等間距四行四列取16個(gè)測(cè)量點(diǎn)，分別測(cè)出16 個(gè)點(diǎn)與最高點(diǎn)的高度差。見(jiàn)表6，計(jì)算平均值為7.8 cm。

3.5 測(cè)量設(shè)備行駛的最大速度和最大傾斜角

表5 空載工況下機(jī)械臂左右擺動(dòng)角速度測(cè)量表

設(shè)備行駛的最大速度和最大傾斜角見(jiàn)表7。

4 結(jié)論

1）試驗(yàn)機(jī)具基本滿足矮砧密植型蘋(píng)果園區(qū)作業(yè)需求。試驗(yàn)測(cè)得機(jī)具在果園駛速度為0.38 m/s，平臺(tái)機(jī)械臂擺動(dòng)角速度為0.23 rad/s，左右擺動(dòng)距離2.43 m，平臺(tái)上升高度3.5 m，行駛最大速度為0.97 m/s（約3.49 km/h），行駛最大傾斜角為30°。履帶式平臺(tái)外形尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)便，小巧靈活，能夠滿足蘋(píng)果園區(qū)作業(yè)需求。

2）試驗(yàn)機(jī)具能夠省工節(jié)本增效，有效提升經(jīng)濟(jì)效益。與人工作業(yè)相比，使用果園操作平臺(tái)每年每畝果園可節(jié)省勞工費(fèi)用390 元，全園5.67 hm2果樹(shù)每年可減少勞務(wù)開(kāi)支33 150 元。

3）履帶式平臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是履帶式平臺(tái)對(duì)復(fù)雜地貌的通過(guò)性和平穩(wěn)性好，工作環(huán)境舒適，可有效提高工作效率，節(jié)省生產(chǎn)成本。缺點(diǎn)是行駛速度慢，不適應(yīng)遠(yuǎn)距離行走，且作業(yè)時(shí)噪音較大、油耗偏高。

表6 平整度測(cè)量表

表7 設(shè)備行駛的最大速度和最大傾斜角測(cè)量表