閆志文 卞兆娟

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)果園產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，果樹(shù)種植面積不斷擴(kuò)大，然而受限于國(guó)家的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，果園生產(chǎn)規(guī)模普遍較小，管理模式缺乏規(guī)范性，果園生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展緩慢[1]。目前，果樹(shù)修剪、果實(shí)套袋、采摘、打藥等果園管理重要環(huán)節(jié)的作業(yè)都需要人工完成，不僅直接影響到水果的產(chǎn)量和品質(zhì)[2]，而且存在勞動(dòng)強(qiáng)度較大、生產(chǎn)成本高等問(wèn)題[3-6]。加快果園管理機(jī)械研發(fā)步伐已成為果園產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要。目前，市場(chǎng)上的果園管理機(jī)械多以燃油為動(dòng)力（如：劉大為[7]等設(shè)計(jì)的小型果園升降作業(yè)平臺(tái)、樊桂菊[8]等針對(duì)丘陵山區(qū)設(shè)計(jì)的果園作業(yè)平臺(tái)等），很少有文獻(xiàn)介紹以電能為動(dòng)力的果園作業(yè)機(jī)具。本文按照DG/T 212-2019《果園作業(yè)平臺(tái)》的試驗(yàn)方法對(duì)3EC-160B 型電動(dòng)果園管理機(jī)的性能指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)分析，可為該類(lèi)機(jī)具進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供參考。

1 機(jī)具的結(jié)構(gòu)特征

1.1 機(jī)具主要結(jié)構(gòu)和工作原理

電動(dòng)果園管理機(jī)在果園內(nèi)行走方便，可完成多種作業(yè)。該機(jī)主要由手把式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、三輪車(chē)架、剪叉式升降機(jī)構(gòu)（包括液壓油缸）、電池、控制器、工作臺(tái)等組成。其中，剪叉式升降機(jī)構(gòu)由兩組呈“X”形排列的臂架疊加而成，上臂架的上端機(jī)械連接作業(yè)平臺(tái)底面的兩端，下臂架的下端機(jī)械連接載車(chē)架的兩端，在車(chē)架的中央部位設(shè)置液壓機(jī)構(gòu)，液壓油缸的活塞桿連接在上臂架的支撐橫檔上?？刂破靼惭b在車(chē)架上，控制油缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)升降機(jī)構(gòu)伸展和收縮，帶動(dòng)工作臺(tái)平穩(wěn)地上升和下降。詳見(jiàn)圖1。

圖1 剪叉式升降機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

結(jié)構(gòu)型式：自走式、輪式。

驅(qū)動(dòng)方式：兩輪驅(qū)動(dòng)。

升降機(jī)構(gòu)類(lèi)型：剪叉式。

轉(zhuǎn)向型式：手把式。

配套動(dòng)力型式：電動(dòng)機(jī)。

配套動(dòng)力：1.0 kW（電壓60 V）。

整機(jī)外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：3 000 mm×1 170 mm×1 730 mm。

工作臺(tái)最大尺寸（長(zhǎng)×寬）：1 590 mm×1 100 mm。

額定載荷：500 kg。

舉升負(fù)載量：300 kg。

升降高度范圍：0～840 mm。

輪距：960 mm。

平臺(tái)升降速度：23 m/s（額定舉升負(fù)載狀態(tài)起升）；25 m/s（額定舉升負(fù)載狀態(tài)下降）；25 m/s（空載狀態(tài)起升）；27 m/s（空載狀態(tài)下降）。

最大沉降量：5 mm。

行走速度：7.0 m/s（高速擋）；4.5 m/s（低速擋）。

2 作業(yè)技術(shù)要求

DG/T 212-2019《果園作業(yè)平臺(tái)》的作業(yè)性能指標(biāo)要求見(jiàn)表1。

表1 機(jī)具的作業(yè)技術(shù)要求

3 試驗(yàn)概況

3.1 機(jī)具條件

試驗(yàn)機(jī)具為3EC-160B 型電動(dòng)果園管理機(jī)，見(jiàn)圖2。

3.2 實(shí)驗(yàn)條件

試驗(yàn)地為平整的硬化場(chǎng)地，長(zhǎng)100 m，寬8 m，試驗(yàn)過(guò)程中地面完好、無(wú)塌陷。

圖2 3EC-160B 型電動(dòng)果園管理機(jī)

3.3 試驗(yàn)方法

按照DG/T 212-2019《果園作業(yè)平臺(tái)》中的作業(yè)性能要求，主要測(cè)試工作平臺(tái)升降速度、最大沉降量和行走速度三項(xiàng)性能指標(biāo)。

3.3.1 平臺(tái)升降速度

將樣機(jī)的工作臺(tái)下降到最低位置，分別選擇空載和額定舉升負(fù)載300 kg 狀態(tài)，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，升起工作臺(tái)，分別測(cè)試工作臺(tái)由最低位置升高到最高位置以及由最高位置下落到最低位置所需要的時(shí)間，并觀(guān)察升降的平穩(wěn)性。分別按照公式（1）、公式（2）計(jì)算平臺(tái)起升速度和下降速度。共測(cè)試3 次，取平均值。

式中：V1——平臺(tái)起升速度，m/s；

V2——平臺(tái)下降速度，m/s；

Hmax——工作臺(tái)最高位置，m；

Hmin——工作臺(tái)最低位置，m；

t1——平臺(tái)起升所用時(shí)間，s；

t2——平臺(tái)下降所用時(shí)間，s。

3.3.2 最大沉降量

樣機(jī)在額定舉升負(fù)載300 kg 狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)。將工作臺(tái)起升到最大高度處后切斷電源，測(cè)量其升起高度，10 min 后檢查各部位變形情況，并測(cè)量其最低位置處的高度，計(jì)算沉降量。測(cè)試3 次，取平均值。

3.3.3 行走速度

在平整的硬路面上測(cè)試行走速度。高速擋時(shí)測(cè)試距離為50 m，低速擋時(shí)測(cè)試距離為20 m，測(cè)定在額定載荷500 kg 狀態(tài)下以最高行駛速度勻速通過(guò)測(cè)區(qū)的時(shí)間，計(jì)算行駛速度。分別按照公式（3）、公式（4）計(jì)算高速擋速度和低速擋速度。測(cè)定3 次，取平均值。

式中：Vg——高速擋速度，m/s；

Vd——低速擋速度，m/s；

Sg——高速擋測(cè)試距離，m；

Sd——低速擋測(cè)試距離，m；

tg——高速擋所用時(shí)間，s；

td——低速擋所用時(shí)間，s。

3.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.4.1 平臺(tái)升降速度

平臺(tái)升降速度包括機(jī)具在空載和額定舉升負(fù)載狀態(tài)下的起升速度和下降速度。測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

3.4.2 最大沉降量

最大沉降量的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。

3.4.3 行走速度

行走速度包括機(jī)具在高速和低速擋的行走速度，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。

表2 平臺(tái)升降速度的測(cè)定結(jié)果

表3 最大沉降量的測(cè)定結(jié)果

表4 行走速度的測(cè)定結(jié)果

4 結(jié)論

經(jīng)作業(yè)性能試驗(yàn)測(cè)試得出結(jié)論：3EC-160B 型電動(dòng)果園管理機(jī)的工作臺(tái)在升降、行駛過(guò)程中運(yùn)行平穩(wěn)；在額定舉升負(fù)載狀態(tài)起升、額定舉升負(fù)載狀態(tài)下降、空載狀態(tài)起升和空載狀態(tài)下降時(shí)的速度分別為 21.0 mm/s、24.1 mm/s、23.2 mm/s 和24.9 mm/s，最大沉降量為2.3 mm，機(jī)具在高速擋和低速擋的行走速度分別為7.1 m/s 和4.6 m/s，各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足DG/T 212-2019《果園作業(yè)平臺(tái)》的要求。該電動(dòng)果園管理機(jī)具有使用方便、移動(dòng)靈活、沉降量小和升降平穩(wěn)等特點(diǎn)，適用于果園作業(yè)。