苹果园区履带式多功能操作平台试验研究

李健 沈启扬

0 引言

我国果园生产多采用单户小面积栽植方式,普通农业机械在果园通过性差,作业效率低,直接影响果树的生长、果实产量、果品质量及果农经济效益。为节约劳动力成本，提高果树种植效益，近几年来，江苏省一些新建果园逐步扩大种植规模，采用宽行矮砧密植型栽培模式,对传统的乔砧密植型果园进行间伐提干改型,为果园机械化作业提供了发展条件[1]。为提升果园生产机械化水平，徐州丰县大沙河集团果树试验站从日本引进2 台果园自走履带式操作平台进行试验研究，通过对果园履带式操作平台基本参数、行驶速度、升降速度、平台离地面距离、地面平整度、地面行驶速度和倾斜角测量，以及对过沟过埂能力等测试，评定其适应性、便捷性以及安全性等能否满足本地农业技术要求。

1 试验场地和果园基本情况

1.1 试验场地

徐州丰县大沙河集团果树试验站。

1.2 试验果园基本情况

1.2.1 种植品种

种植品种包括烟富3、烟富10、红玛瑙、红将军富士、首红、阿斯、2001、金帅、寒富、绿帅、澳洲青萍等。主栽品种为烟富3 和烟富10。

1.2.2 种植规模

四年生T337 自根砧矮化密植园4.67 hm2、四年生高垂挂乔化稀植园1 hm2。

1.2.3 栽培模式

1）T337 自根砧矮化密植园。行株距设置为4 m×1 m、4 m×1.2 m、4 m×1.5 m 和4 m×2 m 四种模式，以4 m×2 m 为主。

2）高垂挂乔化稀植园。行株距设置为5 m×7 m。

1.2.4 产量及果品价格

1.2.4.1 产量

1）矮化密植园中，行株距为4 m×1 m 的果园平均亩产2 500 kg，行株距为4 m×2 m 的果园平均亩产1 500 kg。

2）高垂挂乔化稀植园平均亩产500 kg。

1.2.4.2 果品价格

1）观光旅游自摘园的自摘果一般为8 元/kg。

2）套纸袋优质全红果的收购价一般为6 元/kg。

3）普通果收购价为2.4 元/kg。

4）250 g 以下小果及次果价格一般在0.6～0.8 元/kg 之间。

1.2.5 人员工资

1）果树修剪：每人每天150 元。

2）果实套袋：每人每天120 元。3）授粉、疏花、蔬果、果实采摘：每人每天100 元。

2 试验机具

试验用2 台果园履带式多功能操作平台均从日本引进，根据升降方式分为[2]剪叉式操作平台（见图1）和折臂式操作平台（见图2）。剪叉式操作平台由底盘系统、直立式升降装置、平行四边升降装置、剪叉式升降架、作业平台和液压控制系统组成，底盘后方安装直立式升降装置，前方安装平行四边形升降装置，剪叉式升降架底部安装在底盘上，顶部安装作业平台，液压控制系统提供动力。

图2 果园履带式多功能折臂式操作平台

3 测试方法和内容

3.1 测量设备的基本参数

设备基本参数见表1。

表1 果园履带式多功能操作平台基本参数

3.2 额定载荷和空载两种工况下测试设备的最大行驶速度

式中：v——行驶速度，m/s；

s——行驶距离，m；

t——行驶时间，s。

额定载荷和空载两种工况下设备行驶速度分别见表2、表3。

3.3 测试机械臂左右摆动的最大角速度

式中：w——摆动角速度，rad/s；

a——摆动弧度，rad；

t——摆动时间，s。

额定载荷和空载两种工况下机械臂左右摆动的角速度分别见表4、表5。

表2 额定载荷行驶速度测量表

表3 空载行驶速度测量表

表4 额定载荷工况下机械臂左右摆动角速度测量表

3.4 测量地面平整度

在2 m×2 m 的范围内等间距四行四列取16个测量点，分别测出16 个点与最高点的高度差。见表6，计算平均值为7.8 cm。

3.5 测量设备行驶的最大速度和最大倾斜角

表5 空载工况下机械臂左右摆动角速度测量表

设备行驶的最大速度和最大倾斜角见表7。

4 结论

1）试验机具基本满足矮砧密植型苹果园区作业需求。试验测得机具在果园驶速度为0.38 m/s，平台机械臂摆动角速度为0.23 rad/s，左右摆动距离2.43 m，平台上升高度3.5 m，行驶最大速度为0.97 m/s（约3.49 km/h），行驶最大倾斜角为30°。履带式平台外形尺寸较小，结构紧凑，操作简便，小巧灵活，能够满足苹果园区作业需求。

2）试验机具能够省工节本增效，有效提升经济效益。与人工作业相比，使用果园操作平台每年每亩果园可节省劳工费用390 元，全园5.67 hm2果树每年可减少劳务开支33 150 元。

3）履带式平台的优缺点。优点是履带式平台对复杂地貌的通过性和平稳性好，工作环境舒适，可有效提高工作效率，节省生产成本。缺点是行驶速度慢，不适应远距离行走，且作业时噪音较大、油耗偏高。

表6 平整度测量表

表7 设备行驶的最大速度和最大倾斜角测量表