多功能果園和溫室作業(yè)車(chē)的設(shè)計(jì)

楊寶朔，李 斌，李 輝，譚長(zhǎng)樂(lè)，周智侔

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，湖北 武漢 430070）

近年來(lái)，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化調(diào)整，果園和溫室的生產(chǎn)管理有了飛速發(fā)展，結(jié)構(gòu)漸趨成熟，種植面積和產(chǎn)量穩(wěn)步提升。但我國(guó)果園生產(chǎn)機(jī)械化的歷史較短，受限于果樹(shù)種植環(huán)境和管理模式，適用于南方丘陵山地果園等復(fù)雜環(huán)境的設(shè)備較少，而與溫室管理作業(yè)機(jī)械相關(guān)的研究也不多。因此，研發(fā)一種適合丘陵山區(qū)作業(yè)的多功能果園和溫室作業(yè)車(chē)對(duì)于提高果園和溫室管理的機(jī)械化水平有著重要的意義。

1 整機(jī)方案設(shè)計(jì)

多功能果園和溫室作業(yè)車(chē)的整機(jī)主要由行走機(jī)構(gòu)、調(diào)平機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)組成，并配有相應(yīng)的液壓與自動(dòng)控制系統(tǒng)，其中機(jī)械部分的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 總體機(jī)械結(jié)構(gòu)

主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 多功能果園和溫室作業(yè)車(chē)尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)表

2 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）行走機(jī)構(gòu)。行走機(jī)構(gòu)采用小型履帶式機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)行走功能，其平穩(wěn)性和通過(guò)性好，可以在坡地、土地和砂石地面行走，對(duì)地面的壓強(qiáng)小，不會(huì)壓實(shí)果園土壤，更有利于果樹(shù)的生長(zhǎng)，同時(shí)附著性能好、爬坡能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)彎半徑小。

（2）調(diào)平機(jī)構(gòu)。調(diào)平機(jī)構(gòu)采用了基于萬(wàn)向軸原理設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)，如圖2所示，能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)行走機(jī)構(gòu)做全向的大角度偏轉(zhuǎn)，使安裝在其上的其它機(jī)構(gòu)能在工作時(shí)處于水平狀態(tài)，并起承載作用。同時(shí)設(shè)置有陀螺儀，能夠根據(jù)坡度變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)平，減輕操作負(fù)擔(dān)。

圖2 萬(wàn)向軸式調(diào)平機(jī)構(gòu)

（3）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的360°精確平穩(wěn)的回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有精確的傳動(dòng)系統(tǒng)，且重心較低，支承結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。因此采用回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)，由液壓馬達(dá)提供動(dòng)力。

（4）升降機(jī)構(gòu)。升降機(jī)構(gòu)采用了兩節(jié)折臂式結(jié)構(gòu)，第二節(jié)臂為伸縮臂，如圖3所示，以此擴(kuò)大工作臺(tái)的位置調(diào)節(jié)范圍。

圖3 折臂式升降機(jī)構(gòu)

（5）工作臺(tái)。工作臺(tái)主要由護(hù)欄框架1、控制臺(tái)2、收納箱3三部分組成，如圖4所示。操作者能夠在工作臺(tái)進(jìn)行采收、修剪、噴藥等多種果園和溫室管理作業(yè)，并通過(guò)控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的空間位置調(diào)節(jié)。（6）支撐機(jī)構(gòu)?？紤]到避障性和對(duì)各種環(huán)境的適應(yīng)性，支撐機(jī)構(gòu)采用了四條蛙式支腿避免極端環(huán)境下的翻車(chē)。

圖4 工作臺(tái)部分

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)國(guó)內(nèi)外果園和溫室作業(yè)存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種多功能果園和溫室多功能作業(yè)車(chē)。該作業(yè)車(chē)集成了機(jī)械、液壓和自動(dòng)控制等眾多技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、功能豐富，能夠適應(yīng)復(fù)雜的丘陵山區(qū)果園的地形；同時(shí)涵蓋輔助采摘、運(yùn)輸、修剪、噴藥等多種功能，有效解決果園和溫室內(nèi)作業(yè)范圍廣，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、人工成本高等問(wèn)題，具有良好的實(shí)用推廣價(jià)值。

［1］蔣蘋(píng)，胡文武，孫松林，等.水田作業(yè)機(jī)械無(wú)線遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2009，（6）：62-68.

［2］雷天覺(jué).新編液壓工程手冊(cè)［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2005.

［3］劉美麗，楊福增，張季琴.一種小型多功能田間管理機(jī)的設(shè)計(jì)［J］.拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)，2011，38（3）：82-84.

［4］李玉善.遙控工程車(chē)輛視頻監(jiān)視系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)［D］.淄博：山東理工大學(xué)，2004.

［5］孫開(kāi)鸞.多功能果園行走機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.技術(shù)研發(fā)，2012，19（5）：36-38.