蘋果園區履帶式多功能操作平臺試驗研究

李健 沈啟揚

0 引言

我國果園生產多采用單戶小面積栽植方式,普通農業機械在果園通過性差,作業效率低,直接影響果樹的生長、果實產量、果品質量及果農經濟效益。為節約勞動力成本，提高果樹種植效益，近幾年來，江蘇省一些新建果園逐步擴大種植規模，采用寬行矮砧密植型栽培模式,對傳統的喬砧密植型果園進行間伐提干改型,為果園機械化作業提供了發展條件[1]。為提升果園生產機械化水平，徐州豐縣大沙河集團果樹試驗站從日本引進2 臺果園自走履帶式操作平臺進行試驗研究，通過對果園履帶式操作平臺基本參數、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，評定其適應性、便捷性以及安全性等能否滿足本地農業技術要求。

1 試驗場地和果園基本情況

1.1 試驗場地

徐州豐縣大沙河集團果樹試驗站。

1.2 試驗果園基本情況

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。行株距設置為5 m×7 m。

1.2.4 產量及果品價格

1.2.4.1 產量

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

2）高垂掛喬化稀植園平均畝產500 kg。

1.2.4.2 果品價格

1）觀光旅游自摘園的自摘果一般為8 元/kg。

2）套紙袋優質全紅果的收購價一般為6 元/kg。

3）普通果收購價為2.4 元/kg。

4）250 g 以下小果及次果價格一般在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）果實套袋：每人每天120 元。3）授粉、疏花、蔬果、果實采摘：每人每天100 元。

2 試驗機具

試驗用2 臺果園履帶式多功能操作平臺均從日本引進，根據升降方式分為[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、直立式升降裝置、平行四邊升降裝置、剪叉式升降架、作業平臺和液壓控制系統組成，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，頂部安裝作業平臺，液壓控制系統提供動力。

圖2 果園履帶式多功能折臂式操作平臺

3 測試方法和內容

3.1 測量設備的基本參數

設備基本參數見表1。

表1 果園履帶式多功能操作平臺基本參數

3.2 額定載荷和空載兩種工況下測試設備的最大行駛速度

式中：v——行駛速度，m/s；

s——行駛距離，m；

t——行駛時間，s。

額定載荷和空載兩種工況下設備行駛速度分別見表2、表3。

3.3 測試機械臂左右擺動的最大角速度

式中：w——擺動角速度，rad/s；

a——擺動弧度，rad；

t——擺動時間，s。

額定載荷和空載兩種工況下機械臂左右擺動的角速度分別見表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 額定載荷工況下機械臂左右擺動角速度測量表

3.4 測量地面平整度

在2 m×2 m 的范圍內等間距四行四列取16個測量點，分別測出16 個點與最高點的高度差。見表6，計算平均值為7.8 cm。

3.5 測量設備行駛的最大速度和最大傾斜角

表5 空載工況下機械臂左右擺動角速度測量表

設備行駛的最大速度和最大傾斜角見表7。

4 結論

1）試驗機具基本滿足矮砧密植型蘋果園區作業需求。試驗測得機具在果園駛速度為0.38 m/s，平臺機械臂擺動角速度為0.23 rad/s，左右擺動距離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，結構緊湊，操作簡便，小巧靈活，能夠滿足蘋果園區作業需求。

2）試驗機具能夠省工節本增效，有效提升經濟效益。與人工作業相比，使用果園操作平臺每年每畝果園可節省勞工費用390 元，全園5.67 hm2果樹每年可減少勞務開支33 150 元。

3）履帶式平臺的優缺點。優點是履帶式平臺對復雜地貌的通過性和平穩性好，工作環境舒適，可有效提高工作效率，節省生產成本。缺點是行駛速度慢，不適應遠距離行走，且作業時噪音較大、油耗偏高。

表6 平整度測量表

表7 設備行駛的最大速度和最大傾斜角測量表