沈啟揚(yáng)，雷嘵暉，馬拯胞，李健

(1. 江蘇省農(nóng)機(jī)具開(kāi)發(fā)應(yīng)用中心，南京市，210017； 2. 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，南京市，210014)

0 引言

果園割草是果園管理的一項(xiàng)重要作業(yè)環(huán)節(jié)[1]，一年需要刈割3～5次[2]，用工量多，勞動(dòng)強(qiáng)度大。常見(jiàn)割草機(jī)有乘坐圓盤(pán)式、拖拉機(jī)旋耕式和人工背負(fù)式，但主要用于牧草收割和草坪管理。果園中的果樹(shù)均按照一定的行間距和株間距進(jìn)行栽植。果樹(shù)的行間距和株間距較大，使得果樹(shù)行間和株間的土地上生長(zhǎng)較多的草，而果園生草會(huì)吸收果園土壤中的營(yíng)養(yǎng)成分，影響果樹(shù)的生長(zhǎng)和果樹(shù)的產(chǎn)量，因此果樹(shù)收獲前需要多次對(duì)果園中的草進(jìn)行清除。除草有行間除草和株間除草之分，行間除草易于實(shí)現(xiàn)，株間除草較為困難，問(wèn)題集中在樹(shù)干的避障方法上。

國(guó)內(nèi)果園機(jī)械化割草起步晚，學(xué)術(shù)研究多集中在株間仿形割草上。徐麗明的籬架式葡萄株間自動(dòng)避障除草機(jī)[3-5]，株間除草作業(yè)覆蓋率在田間試驗(yàn)中高達(dá)97.5%。李善軍的柑橘園仿形割草機(jī)切割器[6]，通過(guò)與正交試驗(yàn)最優(yōu)值對(duì)比，切割器峰值扭矩可降低0.38%，一次切割整齊率上升5.43%。楊欣的果園壟面割草機(jī)[7]，割草機(jī)刀盤(pán)可隨壟面地形進(jìn)行仿形割草，經(jīng)田間試驗(yàn)：割茬高度為64.4 mm，割草機(jī)漏割率為5.6%，割茬高度標(biāo)準(zhǔn)差為5.15，變異系數(shù)為8.3%，穩(wěn)定系數(shù)為92.7%。除了機(jī)械化割草，還有防草布鋪設(shè)[8]、火焰滅草[9]和田間生草[10]等除草方法的研究。國(guó)外果園割草機(jī)市場(chǎng)化產(chǎn)品較多，但未在文獻(xiàn)中見(jiàn)到機(jī)具性能試驗(yàn)的相關(guān)報(bào)道。如意大利生產(chǎn)的多工序葡萄株間耕作機(jī)，集割草、松土、清掃功能于一體；美國(guó)Spraydome系列樹(shù)下除草機(jī)，封閉罩蓋式除草劑噴施作業(yè)；荷蘭DR系列變割幅割草機(jī)，行寬變距式作業(yè)。目前國(guó)外對(duì)于果園除草技術(shù)的研究主要集中在方法創(chuàng)新上，如Martinelli對(duì)比研究行間生草技術(shù)和除草劑對(duì)柑橘種植的影響[11]，Granatstein對(duì)比研究旋耕除草、除草劑除草和火焰除草在有機(jī)蘋(píng)果園和梨園中的作業(yè)效果[12]。其研究可為本文機(jī)具的田間試驗(yàn)方法提供參考。

借鑒上述國(guó)內(nèi)外機(jī)型的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，前期研發(fā)了一款F.US-UFO型果園聯(lián)合割草機(jī)[13]，用于果園行間樹(shù)下的自動(dòng)化聯(lián)合割草作業(yè)，但尚未開(kāi)展系統(tǒng)性的田間試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)割草機(jī)的田間作業(yè)性能。因此，本文對(duì)F.US-UFO型果園聯(lián)合割草機(jī)在江蘇省泰興市燁佳梨園、沛縣聚英閣水果種植家庭農(nóng)場(chǎng)和睢寧縣楸樹(shù)研發(fā)基地3所示范區(qū)進(jìn)行了作業(yè)性能試驗(yàn)和田間生產(chǎn)試驗(yàn)，以考查其在江蘇果園的可靠性、適用性與經(jīng)濟(jì)性。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理

割草機(jī)整機(jī)采用拖拉機(jī)3點(diǎn)懸掛方式作業(yè)，由機(jī)架、液壓系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、行間碎草機(jī)構(gòu)、株間割草機(jī)構(gòu)、鎮(zhèn)壓裝置組成。割草機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足果園割草農(nóng)藝技術(shù)要求，該機(jī)具通過(guò)行間和株間聯(lián)合割草實(shí)現(xiàn)果園割草環(huán)節(jié)的機(jī)械化作業(yè)。整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

圖1 整機(jī)結(jié)構(gòu)Fig. 1 Whole structure1.探測(cè)桿 2.液壓馬達(dá) 3.減振器 4.液壓換向閥 5.液壓油箱6.液路分配閥 7.齒輪泵 8.錐齒輪箱 9.懸掛架10.帶輪傳動(dòng)軸保護(hù)罩 11.傳動(dòng)皮帶罩殼 12.機(jī)架 13.鎮(zhèn)壓輪14.避障液壓缸 15.避障圓盤(pán)支架 16.避障圓盤(pán)

割草機(jī)為單邊避障型，拖拉機(jī)需配帶液壓輸出系統(tǒng)，通過(guò)側(cè)移液壓缸控制其側(cè)移位置。割草機(jī)工作時(shí)，拖拉機(jī)PTO通過(guò)萬(wàn)向傳動(dòng)軸帶動(dòng)動(dòng)力輸入軸旋轉(zhuǎn)，拖拉機(jī)輸出動(dòng)力經(jīng)錐齒輪箱傳送給帶輪傳動(dòng)軸和齒輪泵。帶輪傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速經(jīng)帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變速后，帶動(dòng)行間割草刀輥旋轉(zhuǎn)。齒輪泵將液壓油以一定的壓力，經(jīng)高壓油管和液路分配閥，輸送給液壓馬達(dá)和液壓換向閥。液壓馬達(dá)帶動(dòng)避障刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)作業(yè)，液壓換向閥通過(guò)控制避障液壓缸的伸縮，使得避障圓盤(pán)繞樹(shù)擺動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)避障功能。當(dāng)位于避障圓盤(pán)外緣輪廓的探測(cè)桿碰觸到樹(shù)干時(shí)，探測(cè)桿壓塊對(duì)液壓換向閥的頂針施壓，液壓換向閥控制避障液壓缸收縮，避障圓盤(pán)向后擺動(dòng)；當(dāng)探測(cè)桿未探測(cè)到樹(shù)干時(shí)，液壓換向閥頂針復(fù)位，避障液壓缸伸長(zhǎng)，避障圓盤(pán)向前擺動(dòng)。避障圓盤(pán)四周固定安裝有橡膠圈，可防止圓盤(pán)外緣鋼結(jié)構(gòu)與樹(shù)干發(fā)生碰擦。避障圓盤(pán)與轉(zhuǎn)動(dòng)支架之間由平行四邊形仿形機(jī)構(gòu)連接，在減振器彈力、避障圓盤(pán)重力和仿形滑盤(pán)的共同作用下，避障圓盤(pán)縱向位置能夠根據(jù)樹(shù)干四周地勢(shì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖杂烧{(diào)整，實(shí)現(xiàn)仿形割草。行間割草機(jī)構(gòu)后方安裝有鎮(zhèn)壓輪，用于對(duì)作業(yè)后的行間路面進(jìn)行壓實(shí)。

表1 主要結(jié)構(gòu)與性能參數(shù)Tab. 1 Main structure and performance parameters

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)地選用江蘇省泰興市燁佳梨園(泰興燁佳梨園)、沛縣聚英閣水果種植家庭農(nóng)場(chǎng)(沛縣聚英閣蘋(píng)果園)、睢寧縣楸樹(shù)研發(fā)基地官山示范區(qū)(睢寧官山楸樹(shù)園)。各園區(qū)試驗(yàn)面積、溫度、相對(duì)濕度、土壤緊實(shí)度、種植行間距及行道坡度等試驗(yàn)條件如表2所示。

表2 試驗(yàn)條件Tab. 2 Test condition

2.2 試驗(yàn)方法

2020年7月至8月依照《GB/T 10938—2008旋轉(zhuǎn)割草機(jī)》[14]、《GB/T 5667—2008農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)試驗(yàn)方法》[15]、《JB 8520—1997旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)安全要求》[16]在3所示范區(qū)對(duì)割草機(jī)進(jìn)行了作業(yè)性能試驗(yàn)和田間生產(chǎn)試驗(yàn)。作業(yè)性能試驗(yàn)包括應(yīng)收草質(zhì)量、割幅(行間割幅、避障割幅)、割茬高度(行間割茬高度、避障割茬高度)、漏割率(行間漏割、避障漏割)、避障損傷率、避障割草高度與行間高度最大差和最短避障距離的測(cè)定。田間生產(chǎn)試驗(yàn)包括使用可靠性系數(shù)、平均故障間隔時(shí)間、班次小時(shí)生產(chǎn)率、勞動(dòng)生產(chǎn)率和單位面積耗油量的測(cè)定。

2.2.1 性能試驗(yàn)方法

1) 應(yīng)收草質(zhì)量測(cè)定。在選定的試驗(yàn)田內(nèi)，用取樣框(邊長(zhǎng)為30 cm的正方形框)分別取5個(gè)樣點(diǎn)，按照15 cm的留茬高度將草全部割下，稱其重量，求平均后按照式(1)換算成單位面積平均收獲草的質(zhì)量。該質(zhì)量即為單位面積應(yīng)收草質(zhì)量。

(1)

式中：Gy30——取樣框?qū)嵤丈葙|(zhì)量，g；

Gy——單位面積應(yīng)收生草質(zhì)量，g/m2。

2) 割幅的測(cè)定。行間割幅是指組合機(jī)具中用于果園行間除草的甩刀式滅茬機(jī)作業(yè)的割幅，避障割幅是指組合機(jī)具中果園株間割草圓盤(pán)所對(duì)應(yīng)的割幅。鑒于行間樹(shù)下聯(lián)合避障割草機(jī)作業(yè)的特殊性，將割草機(jī)的割幅按照行間割幅和避障割幅分別進(jìn)行測(cè)量。每一行程在測(cè)區(qū)內(nèi)等距測(cè)定2點(diǎn)，重復(fù)3次試驗(yàn)。計(jì)算其平均值，即為實(shí)際平均割幅。

3) 割茬高度的測(cè)定。由于行間作業(yè)以除草為主，雜草留茬高度較低，樹(shù)下避障作業(yè)以割草為主，雜草留茬高度較高，割草機(jī)在果園行間和樹(shù)下的已作業(yè)區(qū)域會(huì)有明顯的割茬高度差，以此作為行間和樹(shù)下割草區(qū)域判別標(biāo)準(zhǔn)，在3個(gè)園區(qū)沿割幅方向在全割幅內(nèi)測(cè)量行間割茬高度和避障割茬高度。用1 m的鋼直尺放在地面上，等間隔測(cè)量20根后求平均值，每一行程等間隔測(cè)2點(diǎn)，作業(yè)行程重復(fù)3次。

4) 漏割率的測(cè)定。割草機(jī)在田間作業(yè)過(guò)程中，由于拖拉機(jī)行駛過(guò)快或者刀盤(pán)轉(zhuǎn)速過(guò)慢，會(huì)產(chǎn)生漏割現(xiàn)象，這會(huì)嚴(yán)重影響作業(yè)效果。而且，割草機(jī)行間和樹(shù)下刀盤(pán)的作業(yè)方式不同，行間屬于滾筒式打草，樹(shù)下屬于水平旋轉(zhuǎn)式切草，行間及樹(shù)下的漏割率也會(huì)不同。為此試驗(yàn)中進(jìn)行了行間及避障漏割率的測(cè)定，同樣使用30 cm×30 cm的取樣框在行間及樹(shù)下進(jìn)行單位面積漏割損失量的測(cè)定，總體數(shù)據(jù)求平均后進(jìn)行漏割率的計(jì)算。在測(cè)區(qū)內(nèi)，全割幅范圍內(nèi)測(cè)定未割生草去掉割茬后的質(zhì)量即單位面積漏割損失量。每點(diǎn)沿機(jī)組前進(jìn)方向測(cè)0.5 m長(zhǎng)(割幅小于2.5 m的測(cè)1 m長(zhǎng))，每一行程等間隔測(cè)2點(diǎn)，試驗(yàn)重復(fù)3次，漏割率按照式(2)計(jì)算。

(2)

式中：Sl——漏割率，%；

Gl——單位面積漏割損失量，g/m2；

Gy——單位面積應(yīng)收生草質(zhì)量，g/m2。

5) 避障損傷率的測(cè)定。在割草機(jī)株距避障作業(yè)過(guò)程中，避障圓盤(pán)會(huì)與樹(shù)干發(fā)生碰擦，從而會(huì)出現(xiàn)撞(劃)傷、脫皮、折斷等受傷現(xiàn)象。受傷果樹(shù)數(shù)量除以總測(cè)量數(shù)量的比值即為避障損傷率。每50 m測(cè)量1次，共3次，按式(3)計(jì)算避障損傷率。試驗(yàn)中測(cè)量割草機(jī)避讓50棵果樹(shù)所發(fā)生的樹(shù)干損傷數(shù)量，試驗(yàn)重復(fù)3次后取平均值。

(3)

式中：Ss——避障損傷率，%；

n——損傷樹(shù)干的數(shù)量；

N——被測(cè)樹(shù)干的數(shù)量。

6) 避障割草高度與行間高度差。避障刀盤(pán)割茬高度與行間刀盤(pán)割茬高度差，每一行程等間隔測(cè)2點(diǎn)，試驗(yàn)重復(fù)3次，按式(4)計(jì)算避障割草高度與行間高度差。

Z=H-B

(4)

式中：Z——避障割草高度與行間高度差，cm；

H——行間刀盤(pán)平均割茬高度，cm；

B——避障刀盤(pán)平均割茬高度，cm。

7) 最短避障距離的測(cè)定。避障刀盤(pán)依靠液壓缸圍繞樹(shù)干工作，在果樹(shù)行間與株間來(lái)回?cái)[動(dòng)，對(duì)果樹(shù)株距有一定的要求，試驗(yàn)中為了精確的測(cè)量割草機(jī)避障圓盤(pán)的最短避障距離，在一段平坦的空地上，用3根等間距排列的竹竿進(jìn)行避障試驗(yàn)，竹竿間距以0.1 m的間隔從3 m逐漸遞減排列，每次距離變動(dòng)后試驗(yàn)3次。

2.2.2 生產(chǎn)試驗(yàn)方法

每個(gè)果園測(cè)試3天，1天1班次。對(duì)割草機(jī)在3個(gè)試驗(yàn)果園的使用可靠性系數(shù)、平均故障間隔時(shí)間、工作效率、單位面積耗油量4項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了系統(tǒng)規(guī)范的測(cè)試，試驗(yàn)使用37.3 kW大鵬王拖拉機(jī)，每個(gè)果園試驗(yàn)面積皆不小于3 hm2。

使用可靠性系數(shù)：在生產(chǎn)考核期間，機(jī)具有效作業(yè)時(shí)間總和占考核時(shí)間的百分比，按式(5)計(jì)算。

(5)

式中：K——使用可靠性系數(shù)，%；

Tz——機(jī)具班次作業(yè)時(shí)間，h；

Tg——機(jī)具班次故障時(shí)間，h。

平均故障間隔時(shí)間：在生產(chǎn)考核期間，機(jī)具有效作業(yè)時(shí)間總和比上機(jī)具累計(jì)故障次數(shù)，按式(6)計(jì)算。

(6)

式中：MTBF——平均故障間隔時(shí)間，h；

r——機(jī)具累計(jì)故障(輕度故障除外)次數(shù)。

工作效率：在生產(chǎn)考核期間，機(jī)具作業(yè)面積比上作業(yè)時(shí)間，按式(7)計(jì)算。

(7)

式中：Wb——工作效率，hm2/h；

U——作業(yè)面積，hm2；

Tb——作業(yè)時(shí)間，h。

單位面積耗油量：在生產(chǎn)考核期間，機(jī)具作業(yè)總耗油量比上作業(yè)面積，按式(8)計(jì)算。

(8)

式中：Q——單位面積耗油量，kg/hm2；

Qr——總耗油量，kg。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 割草機(jī)性能試驗(yàn)

3.1.1 應(yīng)收草質(zhì)量測(cè)定結(jié)果分析

采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)如表3所示。表3中3個(gè)園區(qū)單位面積應(yīng)收生草質(zhì)量相差較大，按照從大到小的排序?yàn)樘┡d燁佳梨園、睢寧官山楸樹(shù)園、沛縣聚英閣蘋(píng)果園。因沛縣聚英閣蘋(píng)果園雜草以狗尾草為主，相對(duì)于其它草種單位面積質(zhì)量最輕，故其單位面積應(yīng)收生草質(zhì)量只有258.9 g/m2，而泰興燁佳梨園主要為早熟禾和水花生，相對(duì)于其它草種單位面積質(zhì)量最重，其單位面積應(yīng)收生草質(zhì)量為1 867.8 g/m2。而且從表3中可以看出沛縣聚英閣蘋(píng)果園樣本點(diǎn)間雜草質(zhì)量波動(dòng)較小，即雜草生長(zhǎng)分布較其它2個(gè)果園均勻。

表3 單位面積應(yīng)收草質(zhì)量的數(shù)據(jù)Tab. 3 Data of grass mass per unit area

3.1.2 割幅、割茬高度測(cè)定結(jié)果分析

各園區(qū)6個(gè)采樣點(diǎn)割幅、割茬高度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖2所示。為了能夠反映單個(gè)園區(qū)間割幅、割茬高度的穩(wěn)定性，按照式(9)、式(10)、式(11)對(duì)各樣本點(diǎn)割幅、割茬高度的變異系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表4所示。割草機(jī)行間割幅、避障割幅、行間割茬高度、避障割茬高度分別為1.54 m、0.61 m、0.11 m和0.15 m。睢寧官山楸樹(shù)園4個(gè)指標(biāo)的變異系數(shù)均比其他果園小，這與其平坦的地勢(shì)有關(guān)，園區(qū)地勢(shì)越平坦，行間坡度越小，割草機(jī)割幅、割茬高度的變異性越小。泰興燁佳梨園坡度角雖然較沛縣聚英閣蘋(píng)果園大，但割茬高度變異系數(shù)較沛縣聚英閣蘋(píng)果園小，這是因?yàn)榕婵h聚英閣蘋(píng)果園單位面積應(yīng)收草質(zhì)量遠(yuǎn)小于泰興燁佳梨園，行間雜草的相對(duì)稀少影響割茬高度的采樣。由此可知，割草機(jī)盡量選擇在行間坡度小，路面地勢(shì)較為平坦的果園作業(yè)。

(9)

式中：ai——各樣本點(diǎn)割幅、割茬高度，m。

(10)

式中：sa——各樣本點(diǎn)割幅、割茬高度標(biāo)準(zhǔn)差，%。

(11)

式中： CV——各樣本點(diǎn)割幅、割茬高度變異系數(shù)，%。

(a) 泰興燁佳梨園

(b) 沛縣聚英閣蘋(píng)果園

(c) 睢寧官山楸樹(shù)園圖2 割幅和割茬高度試驗(yàn)結(jié)果Fig. 2 Test results of cutting width andstubble height

表4 割幅、割茬高度的變異系數(shù)結(jié)果Tab. 4 Coefficient variation of cutting width and stubble height

3.1.3 漏割率測(cè)定結(jié)果分析

漏割損失量測(cè)定結(jié)果如圖3所示，經(jīng)計(jì)算泰興燁佳梨園、沛縣聚英閣蘋(píng)果園和睢寧官山楸樹(shù)園的漏割率分別為3.8%、4.2%和1.6%。

教師在小學(xué)階段的數(shù)學(xué)學(xué)科課程中，合理地使用數(shù)字化的教學(xué)資源，能夠有效地?cái)U(kuò)充數(shù)學(xué)課堂的容量性。數(shù)字化的這些資源能夠在一定程度上，刺激學(xué)生各種感官，促使學(xué)生主動(dòng)吸收知識(shí)，縮短了對(duì)知識(shí)的接受時(shí)間。由于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式嚴(yán)重束縛了課堂的容量，因此，教師應(yīng)利用數(shù)字化的教學(xué)資源打破這一局面，加快教學(xué)的進(jìn)程，減少大量的課堂時(shí)間浪費(fèi)在課堂的板書(shū)上，從而優(yōu)化課堂的結(jié)構(gòu)[2]。

(a) 泰興燁佳梨園

(b) 沛縣聚英閣蘋(píng)果園

(c) 睢寧官山楸樹(shù)園圖3 漏割損失量試驗(yàn)結(jié)果Fig. 3 Test results of miss cutting weight

睢寧官山楸樹(shù)園漏割率最小，沛縣聚英閣蘋(píng)果園的數(shù)據(jù)波動(dòng)的振幅較其它果園小，這與果園行間地勢(shì)及雜草生長(zhǎng)量的分布有關(guān)。睢寧官山楸樹(shù)園路面平整，行間及避障漏割損失量零值較多(無(wú)漏割)，割草機(jī)漏割量少。沛縣聚英閣蘋(píng)果園雖然雜草分布均勻，樣本點(diǎn)漏割損失量間的差距小，但是漏割率最大，這是因?yàn)闃颖军c(diǎn)雜草生長(zhǎng)旺盛，園區(qū)整體漏割損失量大。泰興燁佳梨園和睢寧官山楸樹(shù)園雖然漏割率較沛縣聚英閣蘋(píng)果園小，但其有草樣本點(diǎn)的漏割損失量較沛縣聚英閣蘋(píng)果園大，這是由于泰興燁佳梨園和睢寧官山楸樹(shù)園整體漏割率被無(wú)漏割樣本點(diǎn)均分，使得整體漏割率降低。圖4為割草機(jī)作業(yè)前后對(duì)比。

(b) 作業(yè)后圖4 割草機(jī)作業(yè)前后對(duì)比Fig. 4 Before and after lawn mower operation

3.1.4 避障損傷率測(cè)定結(jié)果分析

避障損傷率測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)如圖5所示，受傷根數(shù)除以總測(cè)量根數(shù)的比值即為避障損傷率，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

圖5 損傷主干Fig. 5 Damaged trunk

從表5可以看出，3個(gè)果園的避障損傷率皆在6%以下，割草機(jī)避障效果較好。避障損傷率為睢寧官山楸樹(shù)園2.6%、泰興燁佳梨園4.6%、沛縣聚英閣蘋(píng)果園5.4%。睢寧官山楸樹(shù)園行間地勢(shì)平坦，且楸樹(shù)株距較其他果園大，故其割草機(jī)作業(yè)的避障損失率最小。泰興燁佳梨園和沛縣聚英閣蘋(píng)果園都有坡度，二者避障損失率較大，又因?yàn)榕婵h聚英閣蘋(píng)果園的株距相對(duì)最小，割草機(jī)樹(shù)下避障作業(yè)較其它果園困難，故其避障損失率在3個(gè)果園中最大。由此可知，果園行間地勢(shì)越平坦，果樹(shù)株距越大，行間坡度越小，割草機(jī)避障損傷率越低。

表5 損傷率結(jié)果Tab. 5 Damage rate

3.1.5 最短避障距離測(cè)定結(jié)果分析

在園區(qū)機(jī)耕道路上用3根等間距排列的竹竿進(jìn)行避障試驗(yàn)，竹竿間距以0.1 m的間隔從3 m逐漸遞減排列，圖6為割草機(jī)避最短避障距離測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)。

圖6 避障距離測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)Fig. 6 Measurement site of obstacle avoidance distance

3.2 田間生產(chǎn)試驗(yàn)

2020年8月份，對(duì)各園區(qū)進(jìn)行田間生產(chǎn)試驗(yàn)，表6為各果園班次作業(yè)時(shí)間利用情況查定表，油耗測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)如圖7所示。經(jīng)計(jì)算，表6中割草機(jī)使用可靠性系數(shù)k為泰興燁佳梨園99.6%、沛縣聚英閣蘋(píng)果園99.64%、睢寧官山楸樹(shù)園100%，割草機(jī)平均故障間隔時(shí)間MTBF為泰興燁佳梨園10.96 h、沛縣聚英閣蘋(píng)果園9.3 h，割草機(jī)工作效率Wb為泰興燁佳梨園0.43 hm2/h、沛縣聚英閣蘋(píng)果園0.46 hm2/h、睢寧官山楸樹(shù)園0.59 hm2/h，割草機(jī)單位面積耗油量Q為泰興燁佳梨園14.69 kg/hm2、沛縣聚英閣蘋(píng)果園9.18 kg/hm2、睢寧官山楸樹(shù)園10.36 kg/hm2。

表6 各果園班次作業(yè)時(shí)間利用情況查定表Tab. 6 Investigation table of mower working

割草機(jī)使用可靠性系數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)表明，F(xiàn).US-UFO割草機(jī)能夠很好地在3個(gè)試驗(yàn)園區(qū)進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。3個(gè)試驗(yàn)園區(qū)割草機(jī)平均故障間隔時(shí)間均大于8 h，證明其能夠順利的完成1天的工作，不會(huì)因?yàn)闄C(jī)具的故障問(wèn)題耽誤白天的割草工作。同時(shí)田間生產(chǎn)試驗(yàn)也測(cè)試出了割草機(jī)在3個(gè)試驗(yàn)園區(qū)的平均工作效率為0.49 hm2/h、單位面積耗油量為11.41 kg/hm2，這可為果園管理者對(duì)機(jī)具盈利面積[15]的計(jì)算提供參考，以保證其生產(chǎn)利潤(rùn)。

圖7 油耗測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)Fig. 7 Fuel consumption measurement

4 結(jié)論

本文對(duì)F.US-UFO型果園避障割草機(jī)進(jìn)行田間試驗(yàn)，該機(jī)具能夠?qū)崿F(xiàn)行間割草、株間割草、樹(shù)下割草、拋草、等功能，機(jī)具行進(jìn)過(guò)程中能自動(dòng)避讓樹(shù)干、水泥(鋼筋)立柱等障礙物，適合在梨園、蘋(píng)果園和楸樹(shù)園等林果園區(qū)割草作業(yè)。

1) 割草機(jī)行間割幅為1.54 m，避障割幅為0.61 m，行間割茬高度為0.11 m，株間割茬高度為0.15 m；3家果園平均割草機(jī)漏割率為3.2%，平均避障損傷率為4.2%，平均故障間隔時(shí)間為10.13 h，能夠較好地完成行間和株間割草作業(yè)。

2) 果園行間坡度越小，園間路面越平坦，果樹(shù)株行距越大，割草機(jī)作業(yè)質(zhì)量越高。結(jié)果顯示楸樹(shù)機(jī)械化避障割草效果最好，梨樹(shù)和蘋(píng)果樹(shù)次之。

3) 割草機(jī)工作效率為0.49 hm2/h，單位面積耗油量為11.41 kg/hm2，這可為果園管理者對(duì)機(jī)具盈利面積的計(jì)算提供參考，以保證其生產(chǎn)利潤(rùn)。

4) 在割草機(jī)作業(yè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，個(gè)別果樹(shù)第一主枝離地面距離過(guò)矮造成不同程度的擦碰傷，而割草機(jī)液壓油箱的設(shè)計(jì)置于前進(jìn)方向的右側(cè)，油箱頂面離地距離0.9 m。經(jīng)測(cè)量受傷的第一主枝距地最短距離0.42 m，離樹(shù)干中心最短距離0.38 m，建議割草機(jī)液壓油箱設(shè)計(jì)選擇前進(jìn)方向左側(cè)。