單軌式果園運輸車行走系統結構優化設計

郭紀斌

（湖南信息職業技術學院，410200，湖南長沙）

我國自20 世紀90 年代中期起，水果產量和種植面積一直穩居世界首位。我國是柑橘的重要原產地，種植面積居世界第一，其種植范圍主要在我國南方。柑橘產業作為南方農業經濟的一大支柱產業，在農村經濟發展中占有重要地位。在我國柑橘生產四大優勢帶（長江中上游柑橘帶、贛南-湘西-桂北柑橘帶、湘南-閩西-粵東柑橘帶及鄂西-湘西柑橘帶），柑橘是當地果農脫貧致富的依賴，柑橘產業的發展狀況直接影響到當地的就業和收入增長狀況。

然而，我國柑橘大多種植在山坡和岡地上，現有的一些半機械化農機具不能或不方便使用，特別是在坡地果園運輸方面，機械應用率很低，幾乎所有的作業環節都是靠人工完成，勞動強度大。隨著我國經濟的發展，勞動力成本逐年上漲，所以柑橘人工運輸成本越來越高，再以傳統運輸方式作業，將減少果農收入，不利于柑橘產業的發展。單軌式果園運輸車主要包括運輸車系統、行走軌道系統兩大部分，在山區建設方便，投入少，擁有廣闊發展前景。相比修建山區運輸公路，其具有建設成本低、使用費用低、運行安全可靠等優點，明顯降低柑橘生產成本，增加了果農家庭經濟收入，具有可觀的經濟效益。

本研究對單軌式果園運輸車行走系統進行優化設計，使其更加符合我國山地果園運輸需求，降低建造成本，提高生產效率，對提高果園運輸機械化水平，助力湖南湘西地區精準扶貧，推動鄉村振興戰略，具有一定的現實意義。

1 行走機構優化設計方案及工作原理

單軌式果園運輸車是騎跨在一條軌道上輸送物料的運輸機械。軌道運輸車具有獨立運行，運輸一體化、流程化的特點，而單軌式果園運輸車采用了單條軌道的設計，相較多軌道設計其投入成本較少；但是單軌式果園運輸車還是存在運輸穩定性不高、運輸承載量低等缺點。為了改善上述情況，特此優化設計一種單軌式果園運輸車行走機構。

通過調研對比，優化設計后的單軌式果園運輸車行走機構（如圖1 所示），包括多輪道軌道、承載行走輪、承載運輸車架。承載行走輪設有若干組，等間距設置，上與承載運輸車架底部連接，下與多輪道軌道連接，可在多輪道軌道上沿軌道滾動。

圖1 優化設計后的行走機構總體外觀

承載運輸車架由車體主框架、主承重輪橋、防傾側支臂、側輪連接鼓等組成（如圖2 所示）。主承重輪橋設有若干組，等間距排列設在車體主框架的底面中心；防傾側支臂呈對稱地分別設在主承重輪橋的兩側，也設有若干組，等間距地設在車體主框架的底面兩側；側輪連接鼓設有若干組，呈對稱設計在防傾側支臂的內端底側。車體主框架、主承重輪橋、防傾側支臂、側輪連接鼓一體成形，主承重輪橋的底側開設有軸槽，承載行走輪連接在主承重輪橋和側輪連接鼓底側。

圖2 運輸車架連接承載行走輪示意圖

承載行走輪由防傾橫置側輪、豎向輪軸、主承載輪、橫向輪軸組成（如圖3 所示）。防傾橫置側輪左右各一，對稱形式分布在主承載輪的兩側，通過豎向輪軸連接在側輪連接鼓的底側；橫向輪軸連接在主承載輪的中心；主承載輪通過橫向輪軸連接在主承重輪橋底側的軸槽內。

在多輪道軌道上設計有主輪槽、側輪槽（如圖3 所示）。主輪槽設計在多輪道軌道的頂面中心；側輪槽設計成左右各一，呈對稱形式設計在多輪道軌道頂面的主輪槽兩側。兩組防傾橫置側輪分別連接在兩組側輪槽內，且防傾橫置側輪可在側輪槽內水平沿軌道軸向滾動；主承載輪連接在主輪槽內，且主承載輪可在主輪槽內可沿軌道軸向滾動。

圖3 行走輪連接多輪道軌道示意圖

多輪道軌道、車體主框架、主承重輪橋、防傾側支臂、側輪連接鼓均由高錳鋼材料制成，防傾橫置側輪、豎向輪軸、主承載輪、橫向輪軸均由高強度高碳鋼材料制成。

2 優化設計方案的優點

與現有單軌式果園運輸車行走系統相比，本優化設計方案具有以下優點：優化了單軌式果園運輸車行走機構的整體設置，將傳統單軌道運輸車的側面斜置軌道輪改進為一種多輪組合的機構，主承載輪承擔承重和行走功能，側輪起到平衡和防傾功能，讓單軌式果園運輸車運行更加穩定，不容易傾倒，相較于傳統的單軌式果園運輸車，運行穩定性不高和承載量低等問題有所改進；軌道車采用模塊化設計，整體結構可以進行快速的拆卸和安裝，使用方便，宜推廣使用。

采用本優化方案的單軌式果園運輸車使用方式簡單，具體可分為安裝和運行兩個階段。一為安裝階段，安裝的時候首先需要將主承載輪、防傾橫置側輪安裝在多輪道軌道的主輪槽和側輪槽內，并且調試運行檢測是否正常滾動行走，然后安裝承載運輸車架在主承載輪和防傾橫置側輪的頂側，讓橫向輪軸連接在軸槽的底側，然后讓豎向輪軸連接在側輪連接鼓的內底側，調試檢測是否能夠正常轉動。二為運行階段，運行設備的時候，設備的主承載輪主要承載整個承載運輸車架和貨物的重量，并且負責主要的行走任務，而側面的防傾橫置側輪在側輪槽內滾動，可以讓車架保持一個正常穩定的狀態，防止車架傾倒，保障車架正常運行和行走，防傾側支臂起到了主要的支撐作用。

優化后的設計方案保證了單軌式果園運輸車在拐彎時抵消側傾對重心的影響，同時在運動架架體上端的螺栓處安裝有橡膠墊塊，橡膠墊塊有一定的緩震性能，保證了單軌式果園運輸車在運輸過程中的穩定性。

3 結語

本研究從單軌運輸車的行走系統入手，優化設計了單軌運輸車的結構、工作原理和傳動方案等，且進一步研究了行走系統優化設計的方案。在現有國內外單軌運輸車的行走方式和結構基礎上，對運輸車行走系統進行優化設計，使之更加符合我國山地果園運輸需求，從而降低使用成本，增強安全性，提高生產效率，具有一定的現實意義。