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        蘋果園區(qū)履帶式多功能操作平臺試驗(yàn)研究

        2021-02-24 09:47:16李健沈啟揚(yáng)
        江蘇農(nóng)機(jī)化 2021年1期
        關(guān)鍵詞:傾斜角株距角速度

        李健 沈啟揚(yáng)

        0 引言

        我國果園生產(chǎn)多采用單戶小面積栽植方式,普通農(nóng)業(yè)機(jī)械在果園通過性差,作業(yè)效率低,直接影響果樹的生長、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,提高果樹種植效益,近幾年來,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)果樹試驗(yàn)站從日本引進(jìn)2 臺果園自走履帶式操作平臺進(jìn)行試驗(yàn)研究,通過對果園履帶式操作平臺基本參數(shù)、行駛速度、升降速度、平臺離地面距離、地面平整度、地面行駛速度和傾斜角測量,以及對過溝過埂能力等測試,評定其適應(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)場地和果園基本情況

        1.1 試驗(yàn)場地

        徐州豐縣大沙河集團(tuán)果樹試驗(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)全紅果的收購價(jià)一般為6 元/kg。

        3)普通果收購價(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 臺果園履帶式多功能操作平臺均從日本引進(jìn),根據(jù)升降方式分為[2]剪叉式操作平臺(見圖1)和折臂式操作平臺(見圖2)。剪叉式操作平臺由底盤系統(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,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

        3 測試方法和內(nèi)容

        3.1 測量設(shè)備的基本參數(shù)

        設(shè)備基本參數(shù)見表1。

        表1 果園履帶式多功能操作平臺基本參數(shù)

        3.2 額定載荷和空載兩種工況下測試設(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)備行駛速度分別見表2、表3。

        3.3 測試機(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)的角速度分別見表4、表5。

        表2 額定載荷行駛速度測量表

        表3 空載行駛速度測量表

        表4 額定載荷工況下機(jī)械臂左右擺動(dòng)角速度測量表

        3.4 測量地面平整度

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

        3.5 測量設(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)角速度測量表

        設(shè)備行駛的最大速度和最大傾斜角見表7。

        4 結(jié)論

        1)試驗(yàn)機(jī)具基本滿足矮砧密植型蘋果園區(qū)作業(yè)需求。試驗(yàn)測得機(jī)具在果園駛速度為0.38 m/s,平臺機(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°。履帶式平臺外形尺寸較小,結(jié)構(gòu)緊湊,操作簡便,小巧靈活,能夠滿足蘋果園區(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,使用果園操作平臺每年每畝果園可節(jié)省勞工費(fèi)用390 元,全園5.67 hm2果樹每年可減少勞務(wù)開支33 150 元。

        3)履帶式平臺的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是履帶式平臺對復(fù)雜地貌的通過性和平穩(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 平整度測量表

        表7 設(shè)備行駛的最大速度和最大傾斜角測量表

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