果园管理机械

果园管理机械（精选七篇）

果园管理机械 篇1

1 果园管理机械发展概况

近年来,庆阳市果园管理机械化作业主要以围绕中耕除草、开沟施肥、种草、割草、病虫害防治、节水灌溉及果园运输等环节进行。

1.1 植保机械

庆阳市果园机械化始于植保机械。果园植保是各项果园管理作业中机械化水平最高的。在19世纪60年代,庆阳市就引进推广使用机械植保技术,开始应用人工喷雾喷粉器,随后应用背负式机动喷雾器,进入2000年,果园植保机械有了较大发展,出现以农用三轮车、手扶拖拉机为动力带动柱塞泵喷施农药和电动柱塞泵的喷雾器,拥有量逐年增加,应用比较普遍。近几年,果园喷雾机械有了长足发展,喷药质量也有了提升。主要有电动、汽油机、手扶拖拉机、小四轮拖拉机、三轮农用车配带的柱塞泵喷雾机、脉冲式喷雾器、背负式汽油机喷雾器,尤其是自走式、牵引式风送喷雾器逐渐得到应用,使果树病虫害防治环节的作业效率提高数十倍。果树喷雾机拥有量逐年在增加,2012年全市拥有喷雾机(器)8 844台,到2015年底,全市拥有喷雾机(器)11 342台,较3年前增加了2 498台,增长率为22%。

1.2 动力机械

19世纪末,果园采用了动力机械,主要应用的动力机械为手扶拖拉机,2012年全市拥有微耕机9 245台,2015年增加到10 106台,成为果园和菜棚耕作的主要动力机械。手扶拖拉机拥有27 878台,有果园的县(区)也在普遍应用。同时也有少量13.23~14.7 k W的小四轮拖拉机。专门用于果园的404型四轮拖拉机动力机械开始引进,随后350型拖拉机得以推广。国内现有的果园动力机械为350、404型等地果园四轮拖拉机,机具的特点为动力大、体积小,基本满足了果园作业的要求。个别果园基地采用了意大利生产的62.5 k W的轮式拖拉机,效益更为显著。

1.3 果树栽植机械

本市的果园栽植机械应用比较晚,随着国内生产企业逐步改进,挖坑机械逐渐成熟。自2000年以来,挖坑机械得到了推广和应用。目前主要机型有打孔直径为30~120 cm的挖坑机,与25-55型四轮拖拉机配套使用,截至2014年,全市拥有57台。有少量动力为小型汽油机的地钻机、电动挖坑机。

1.4 开沟施肥机械

目前,庆阳市果农多用人工或小型田园管理机(微耕机)配旋耕刀进行开沟施肥。但这种机具施肥深度达不到农艺要求。2013年以来,14.7~29.4 k W四轮拖拉机配套的开沟施肥机具、轮式履带式1KZ-30型自走式果园开沟施肥效果良好。

1.5 果园耕作除(割)草机械

果园耕作除(割)草机械主要为田园管理机(微耕机)或手扶拖拉机配套旋耕机进行除草、松土,目前在本市果园应用比较普遍。背负式割灌机也应用于果园割草作业环节。应用比较多的除草机为背负式割灌机和多功能微耕机配割草机。比较先进的有海升集团使用的牵引式意大利进口圆盘割草机,使用效果比较好。目前专门应用于果园割草的机具在国内很少有报道。

1.6 剪枝机械

剪枝机械目前主要有剪刀、油锯和气动剪刀。果树修剪机械拥有量2013年为189台,2014年为209台,2015年增加到5 027台。

1.7 灌溉机械

多数采用抽水灌溉等漫灌的方式灌溉,果园由机井配抽水泵,全市拥有抽水泵338台。仅有少量果园采用管道输水灌溉、滴灌、肥水一体滴灌方法及设备。2014年财政补贴投放微喷、滴灌及渗灌机械设备24台,2015年财政补贴投放微喷、滴灌及渗灌机械设备380台,应用于果园。

1.8 运输机械

有以电瓶为动力的平板车、三轮农用车、汽油机为动力的小型三轮车、手扶拖拉机及小四轮拖拉机,进行短距离果品、肥料运输。

1.9 冰雹防治机具

近年来,有个别果园推广使用果园防冰雹支架网、果园烟雾机等机械。

1.1 0 苹果分级机

引进的用于苹果分级的筛选分级机使用效果不佳。

1.1 1 其他机械

果园管理作业环节中的苗木移植、疏花、疏果、套袋、取袋、采摘、防漂移的弥雾机械以及果园防霜等机械在庆阳市还处在空白状态。本市引进2台山东生产的苹果升降平台,通过试验表明,使用性能和效益不尽如人意,不宜推广。

综上所述,随着果园面积的增加,现代矮化密植果园的蓬勃兴起,新型的园管理机械也在随之增加,果园管理机械呈现逐年增加的趋势,果园管理的机械化水平逐年上升,与国内大部分苹果园机械化作业水平基本同步,但苗木移植、疏花、疏果、套袋、取袋、采摘及防霜等机械还处在空白状态。

2 制约果园机械化发展的因素

2.1 适合果园管理特点的机械种类较少

庆阳市果园多为传统型的,由于乔砧稀植果园,树冠大,行间窄小,果树最低树枝与地面空间小。适合这种果园生产特点的机械应为外形小、功率大和操作方便。满足这些条件的机械少之又少。同时果园机械的引进、消化、吸收及创新工作滞后,目前果园机械的研究主要集中在中耕机械、施药机械及灌溉机械等方面,无论从机械类型和质量上都不能满足果园规模化、专业化和标准化的需要。适用于中型动力机械作业的现代矮化密植的果园兴起,配套的作业机械还处在研究过程中,虽有个别新机械已投入使用,但存在的问题较多,还需进一步改进。

2.2 果园生产模式多样以及果园种植规范程度低

种植方式存在架势过低、行距宽窄不一和行头间距过小的问题,使国内一些比较先进的果园管理机械难以得到推广应用,严重制约了果园机械化的发展。目前,果园生产管理机械化应用最多的为果园耕作、喷药及运输等几道相对简便作业。果树修剪、果实套袋、取袋及果品采摘分级仍然依靠人工完成。

2.3 果园机械化管理技术与果园农艺技术不协调

由于果园农机管理与农艺科学缺乏交流,果树种植和栽培管理模式与机械装备不能相互配套。果园标准化主要是以农艺角度开展,缺乏对机械装备和设施的考虑,没有预留机械装备和设施的安装使用空间,同时果园机械装备的研发也缺乏针对性,严重影响果园管理机械生产的推广应用。

2.4 果农对果园管理机械的购买能力仍然不够强

果园管理机械价格相对来说比较昂贵,虽然有国家政策补贴,但补贴后价格仍偏高,如1台比较好的微耕机财政补贴之后,果农仍然需要出资5 000多元,加上开沟施肥、除草、播种及施药等必备的配套机具,还需要果农出资1万余元,一些先进的机械价格更贵,果农一下拿出这笔款尚有困难。同时,果园规模小,机械利用仍比较低,影响农民购买果园管理机械的积极性。

3 果园管理机械发展对策

面对劳动力短缺使人工工资的不断上升以及果品市场竞争迫使果品品质提高的形势,果园管理必然选择机械化作业。相关部门应顺应这一客观要求,加快适用果园管理的机械化技术推广步伐,努力实现苹果生产各个作业环节的机械化,不断提高果园管理机械化水平。

3.1 加强多功能果园管理机械研发

果园机械的研究制造,要充分考虑影响机械化作业的因素。种植一般采用矮砧密植,对树型、行距、株距均有要求,需要一些大型的多功能管理机械。研发人员需在原有机具的平台上,不断地配套新的机具,增加新功能,机具平台能完成建园、移栽、修剪,除草、施肥、喷药、采摘及运输等一系列作业。将一些机电、光学科学技术运用到果园机械,实现机械的自动化,提高机具的使用方便性,减轻果农的劳动强度。

3.2 加快果园管理先进适用机械推广

现代果园的兴起,果园管理机具的研究开发也在同步展开,问世的新机具仍然存在适用性考查问题,尤其是农机推广部门,要认真做好各种作业环节机具的选型、试验工作,采取多点试验,优胜劣汰,给购机者推荐推广先进、适应性强的机具。尽可能采用国内现有的果园作业机具,在经济条件许可情况下,适度引进一些国外先进、适用的果园作业机具。

3.3 鼓励农机合作社经营果园机械

现代果园的种植,树型、行距及间距都比较规范,便于中型机械作业,效果好、效率高。但这些机具购买价格高,对于经营中小果园园主来讲,由于年使用率太低,购买机具得不偿失,除大型的果园公司外,机械的经营方式可从政策上鼓励农机大户或农机合作社来经营,最大限度地提高作业效率,降低果品生产成本。

3.4 加大对果园管理机具补贴的力度

经济适用的果园机械 篇2

一、实生苗播种机

1. 功能与适应性

果树苗圃中播海棠籽、山定子等实生苗种子。

2. 特点与技术性能

在深翻施足基肥的平整田地播种, 圆盘开沟器开沟, 可调型孔轮排种器排种, 单粒精密点播或多粒穴播。穴距可调, 播深可调, 单体仿形播深稳定均匀一致。开沟、播种、施肥、覆土、镇压一次完成。

3. 技术参数 (表1)

二、实生苗断根施肥机 (专利号:ZL200820180444.8)

1. 功能与适应性

对海棠、山定子等实生苗进行断根处理, 切断主根, 同时施肥, 结合灌溉, 促发侧根发育, 培育壮苗。

2. 特点与技术性能

在园艺要求的合理深度部位, 切断实生基苗主根, 切口整齐, 不产生土垡移动和翻转现象, 同时追肥, 促发侧根生长, 培育壮苗, 提高苗木根系发育质量。机架为整体焊合结构, 其前部悬挂机的上悬挂孔和下悬挂孔可调, 与拖拉机悬挂联接一起运动, 通过链传动地轮驱动排肥器, 排出肥料通过导肥管施入土壤。作业时, 在可调限深轮的调节支撑下保持设定的切割深度。

3. 技术参数 (表2)

三、起苗机——大苗起苗机 (Ⅱ型, 带振动松土装置专利号:ZL200920101750.2)

1. 功能与适应性

果树成品苗挖掘起苗。适用于苹果、梨、桃、樱桃、核桃等果树成品苗起苗作业。

2. 特点与技术性能

在第一代机型的基础上研制开发的第二代苹果苗起苗机。采用有限元分析等手段优化设计起苗铲, 增加机械传动式振动尾筛筛分土壤, 在提高起苗质量前提下, 有效减轻苗木捡拾时土壤阻力, 提高苗木捡拾劳动效率, 减轻捡拾工作强度。生产效率显著提高。

3.

创新果园小型实用新型机械设备 篇3

中国农科院果树研究所联合山东农业大学园艺科学与工程学院、农业部南京农业机械化研究所和高密市益丰机械有限公司,历经近5年的科研攻关,自主研发了果园行间碎草机、果园树盘碎草机、偏置式开沟机、偏置式搅拌回填一体机、偏置式开沟施肥搅拌回填一体机、偏置式振动深松化肥施肥机、往复式葡萄剪梢机、旋转式葡萄剪梢机、气力雾化风送式果园静电弥雾机、龙门架式喷雾机、埋藤防寒机、防寒土清除机、低地隙果园机械动力作业平台等系列农机装备,并于近日通过了由农业部组织的科技成果鉴定会,其中果园越冬防寒管理机械和果园基肥施用机械为世界首创。

果园采摘机械的现状及发展趋势 篇4

我国是世界第一大水果生产国和世界第一大水果消费国,2008年我国水果总产量已超过6 000万t,约占全球产量的14%。水果种植业的迅速发展提升了果园机械的市场需求。

采摘作业所用劳动力占整个生产过程所用劳动力的33%~50%,采摘作业比较复杂,季节性很强,若使用人工采摘,不仅效率低、劳动量大,而且容易造成果实的损伤。使用采摘机械不仅提高采摘效率,而且降低了损伤率,节省了人工成本,提高了果农的经济效益。因此,提高采摘作业机械化程度有重要的意义。随着农业从业者的减少及老龄化趋势不断加大,采摘机械的开发利用具有巨大的经济效益和广阔的市场前景。

1 国外果园采摘机械现状

1.1 机械式采摘

20世纪40年代初法国率先研制出人工操作的简易采摘器,40年代中期美国开始研究振摇式采摘机械,用来采摘胡桃和杏等水果;到50年代中期,利用振摇果树方式收获水果的采摘机械在欧美国家得到了发展和普遍应用,出现了拖拉机驱动的振摇采摘机[1]。20世纪60年代,振摇采摘机械的结构由单一的定冲程推摇机发展到惯性式振摇机、气力振摇机和使用动力驱动橡胶棒冲撞果枝振落果实的撞击式等多种类型的果园采摘机械;60年代中期,美国研究出液压升降平台车,配合采摘工具使用,使得采摘效率大大提高;从60年代后期开始,欧美一些国家将水果采摘机械与果树的培育和修剪结合起来研究,如修整树形使其适合机械化作业[2];70年代出现了各种动力切割式采摘机械,例如油锯、气动剪。比较著名的气动剪厂商有瑞士的FELCO公司,日本的ARS公司,意大利的CAMPAGNOLA公司,其产品有F系列和Star系列气动剪[3]。

日本在20纪90年代初着手研究陡坡地果园的机械化。四国农业试验场研制的采用枢轴式摆动悬挂机构作为行走部分的自走式采摘车,使用电视摄像机和无线电控制组合。该采摘车的轮距宽,重心低,故爬坡能力强;采用就地车轮正反转机构,故回转能力好;采用枢轴悬挂机构,因而使机体摆动小、行走稳定,适合在坡度15°~30°的地区使用[4]。

1.2 机器人采摘

目前国外对采摘机械的研究是以采摘机器人为主。20世纪70年代末期,随着计算机和自动控制技术的迅速发展,美国首先开始研究各种农业机器人。

自1983年第一台采摘机器人在美国诞生以来,历经了20多年的研究和试验,以日本为代表的发达国家,包括美国、法国、荷兰、英国、西班牙等国相继试验成功了多种采摘机器人,如苹果、柑橘、番茄、西瓜和葡萄等果实采摘的具有人工智能的机器人[5]。

采摘机器人主要由机械手、末端执行器、视觉识别系统和行走装置等4大系统组成。在日本首先是京都大学Noboru Kawamura等人在20世纪80年代中期研制了五自由度关节型机械手,但这种机械手的工作空间并没有包含所有果实的位置,而且机械手末端执行器的可操作度也低。同时韩国研制的苹果采摘机器人采用了极坐标机械手,旋转关节可左右移动,丝杆关节可以上下移动,从而工作空间可达3m。20世纪90年代,日本岗山大学Naoshi Kondo等人在番茄采摘机器人上设计出了具有7个自由度的能够指定采摘姿态的机械手[6]。自由度越高,其手部运动越灵活,控制越复杂。

末端执行器类似于人的手指,其设计采用仿生学,即末端执行器结构取决于采摘对象的生物特性、理化特性,手指的数量和形状与果实的外形特征密切相关。对于摘取方式,多数采摘机器人使用剪刀剪断果柄或直接用手爪拧断果柄。荷兰农业环境工程研究所(IMAG)发明了一种电极切割法,利用特殊电极产生高温(1 000℃)切割,可防止断口的感染[7]。

行走装置有3种形式:车轮式、履带式、人形结构,其中车轮式应用最广泛。车轮式行走机构转弯半径小、转向灵活,但轮式结构对于松软地面和坡陡地面适应性差,会影响机器手的运动精度。如日本岗山大学Naoshi Kondo等人在番茄、草莓和柑橘采摘机器人的研制中使用轮式行走机构。而履带式行走机构恰恰相反,对地面适应性强,缺点是转弯半径过大,转向不灵活,目前日本有葡萄、甘蓝采摘机器人使用履带式行走机构。采用智能导航技术的无人驾驶自主式小车是智能采摘机器人行走装置的发展趋势。

视觉识别系统主要解决果实的识别和定位问题。20世纪90年代,日本岗山大学Naoshi Kondo等人在番茄、草莓采摘机器人上用彩色摄像头和图像处理卡组成的视觉识别系统来寻找和识别成熟果实,利用双目视觉方法对目标进行定位。该系统从识别到采摘完成的速度大约是15s/个,成功率在70%左右。日本国立农业研究中心的Murakami等人在甘蓝、茄子采摘机器人中采用CCD视觉识别系统,工作中利用人工神经网络(NN算法)提取果实的二维图像,采用模板匹配的方法识别合格的果实。试验表明,采摘成功率为43%~62.5%,工作速度为55~64.1s/个[5]。

2007年,美国加州柑橘研究委员会和华盛顿苹果委员会合作研发一种水果采摘机器人。工作过程就是先将一台机械化扫描机器送入果园,装备有数字成像技术设备的机器人能够生成一张三维地图,显示位置、成熟度和水果质量。采摘机器人按照这些画面,使用他们的长机械臂仔细地采集成熟了的水果[8],大幅提高了采摘效率和成功率。机器人采摘示意图如图1所示。

由于工作环境的复杂性和不确定性,目前采摘机器人的智能化水平还没有达到农业生产的要求,离实用化和商品化还存在一定距离。其主要问题在于其灵巧性有待提高、果实的平均采摘周期较长、果实识别率偏低、损伤率较高、制造成本过高。随着传感器及计算机视觉等技术的发展,采摘机器人的研究还需在以下几个方面进行努力:一是要找到一种可靠性好、精度高的视觉系统技术,能够检测出所有成熟果实,精确对其进行定位;二是提高机械手和末端执行器的设计柔性和灵巧性,成功避障,提高采摘的成功率,降低果实的损伤率;三是要提高采摘机器人的通用性和利用率。

2 国内果园采摘机械现状

我国从20世纪70年代开始研究果园采摘机械,先后研制出与手扶拖拉机配套的机械振动式山楂采果机、气囊式采果器和手持电动采果器。20世纪80年代后,开始研究和制造切割型采摘器,果园采摘也从人工使用剪刀采摘发展到使用机械装置采摘。如人工剪枝采摘器,它夹口上方有切刀,下方有夹钳可以将果柄先钳住后剪断;电机式采摘器利用果柄引导突片将果柄引向切刀,再用微型电机带动的切刀作往复运动把果柄切断;还有一种振摇式采摘器,用拨叉伸入果枝用电机摆动拨叉而振落果实。我国还曾经研制出吹气式采摘机,由于其风机功率要求大,气流容易损伤果枝果实,虽然分选效果较好,但是采摘效果不佳,使其很快就被市场淘汰。水果采摘器如图2所示。

20世纪90年代开始,市场的因素带动了果树种植的热潮,众多中小种植户的需求带动了简易采摘器的市场。其后气动剪枝机、辅助升降平台等机具相继进入了市场。国内气动剪著名厂商有台湾郁馨公司的ST-360型气动剪。气动低枝剪如图3所示。

1992年,浙江金华农机所研究了由拖拉机操作的用于采摘水果的升降机,上升高度可达7m。2007年新疆机械研究院研制了我国第一台多功能果园作业机,即LG-1型多功能果园作业机[9]。这是一种集采摘、修剪、喷药、运输、动力发电等功能的自走式作业机。该作业机的研制成功标志着我国果园单一的采摘机械进入到了多功能作业机械时代,示意图如图4所示。

我国南方果园大部分处于丘陵山区地带,受限于坡地地形,合适的采摘机械很少,机械化作业基本处于空白,而且在费工以及作业危险性方面的问题比平地采摘机械更突出。我国台湾省为了在坡地果园上实施机械化省工经营,改良发展了适合坡地作业特性的农机具,研制成功了一种自走式牵引振动采果机。

在机器人采摘研究方面,我国才刚刚起步。2006年出台的“十一五”国家高技术研究发展计划(863计划),提出了高技术项目《果树采摘机器人关键技术研究》。近年来国内许多高校如中国农业大学、东北林业大学、浙江大学、江苏大学、南京农业大学、沈阳农业大学等高校积极投入农业机器人领域的研究,通过跟踪国外先进技术,在机器人采摘领域内也取得了初步的成果,但是都处于实验阶段,投入农业生产实际仍需时日[10]。

3 制约因素

1)长期以来果树生产存在着采摘、修枝、植保、施肥等4大难题,虽然近些年我国采摘机械得到迅速发展,在机械产品方面有采摘器、动力剪枝采摘工具、多功能果园作业机械等;但总的来说,国内果园作业机械,大多功能单一,只能做果园土壤管理和果园植保作业,不能解决果园生产以上4大难题。

各种水果之间的差异、种植区域的地理条件的不同,果实品种的变换,会对采摘机械提出不同的要求。

2)果园生产方式落后,农机农艺之间不协调[11]。我国主要是分散栽培,分户管理,真正集中成片统一管理的大型现代化果园很少。这种小农经济式的种植方式,由于生产规模小和农民技术素质偏低等原因,使果园的生产管理停留在传统经验式的基础上,规范、科学的生产管理方法难以实施,果园机械化程度普遍偏低。

3)农业劳动力大量向社会其他产业转移,导致农机技术人员缺乏,而且随着人口的老龄化,使得果业生产成本不断提高,降低了果农的种植积极性。

4 果园采摘机械的发展趋势

1)多功能化。即该机械不仅具有采摘果实的功能,还兼具其他作业功能,如中耕、施肥、剪枝、植保等,以实现一机多用,减少购机投入。

2)操作简便、可靠性高。机器的操作者是农民,不是具有机电知识的工程师,这就要求结构设计合理可靠,使用方法简单,维修维护方便。

3)通用性好。在各种不同的条件下:不同地形如平地、山地,不同的作业地表如沙质土、泥泞地带,不同的作业对象如水果、坚果,不同的品种如柑橘、苹果、梨、柚等情形下,均能适用。

4)自动化和智能化。随着现代科学技术的进步和广泛应用,机械化、自动化、智能化水平将进一步提高。例如,日本研制的自走式采摘车,在20°以上的陡坡地使用电视摄像机和无线电遥控组合控制方式,实现无人驾驶操作。

在机器人采摘研究方面,未来的采摘机器人朝着以下几个方向发展:

1)高精度的视觉系统和图像处理技术,如使用视觉传感器配合测距仪来精确定位,使用模糊神经网络对图像进行智能化处理。

2)研发具有多指以及冗余自由度的机械手爪,发挥其柔性和灵巧性的特点。

3)采用合适的轨迹规划,使得行走和采摘时能够绕过障碍物而不发生碰撞。使用神经网络系统,机器人就能通过前次轨迹而自我学习,下次自动采用最近似的轨迹运动。

4)利用率高。根据不同对象来更换末端执行器进行作业,可大大提高机器人的利用率。

5)低成本的机器人,便于推广普及,果农买得起,也用得起。

5 结束语

果实的采摘是一个季节性较强和劳动密集型的工作,由于人口老龄化和农村劳动力越来越少,在单调、繁重、危险的果实采摘作业上急需高效、通用、低成本的采摘技术,机械式采摘方式相比机器人采摘更有优势。因此,研究开发以多功能作业机械为代表的新一代果园采摘机械,对果业的发展更有现实意义。

摘要：介绍了果实机械化采摘的意义和机械采摘的主要方式;阐述了国内外果园机械式采摘和机器人采摘的发展历程、研究现状;同时,描述了部分采摘机械及其工作原理,指出了制约我国果园采摘机械发展的因素,最后分析了果园采摘机械的发展趋势。

关键词：果园采摘机械,制约因素,发展趋势

参考文献

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[3]陈翊栋,刘轶.果树气动剪枝机工作原理及现状[J].农业机械,2008(9):54-56.

[4]蔡殿选.陡坡地果园的机械化及课题[J].热带作物机械化,1992(2):41-43.

[5]宋健,张铁中,徐丽明,等.果蔬采摘机器人研究进展与展望[J].农业机械学报,2006(5):158-162.

[6]姜丽萍,陈树人.果实采摘机器人研究综述[J].农业装备技术,2006(1):8-10.

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[9]刘西宁,朱海涛,巴合提.牧神LG-1型多功能果园作业机的研制[J].新疆农机化,2009(1):42-44.

[10]鲍官军.浙江工业大学青年学术带头人和学术骨干支持计划申请表[EB/OL].2010-01-01.http://www.rsc.zjut.edu.cn/2008/学术骨干/机电学院/鲍官军.doc.

国内外果园开沟施肥机械现状分析 篇5

我国已成为世界上最大的水果生产国, 2010年水果产量12 865.2万t, 2011年水果产量14 083万t, 2012年水果产量15 105万t, 产量排前5位的水果是苹果、柑桔、梨、香蕉和葡萄。水果种植业的迅速发展提升了对果园机械的市场需求。

施肥是水果种植过程的一个重要环节, 是水果高产优质的重要措施。长期以来, 果园施肥靠人工施肥, 尤其是固体肥料的深施很麻烦, 需人工挖沟、施肥、填土, 这样不仅费时费力, 而且对所施肥量不好控制, 容易造成浪费, 劳动强度也大, 工作效率低, 已不符合现代水果种植的要求。因此, 需要解决人工作业效率低、开沟施肥浪费大、肥效低的问题。随着果园栽植的标准化、规模化程度越来越高, 实现果园机械化施肥的条件已经成熟。近些年来, 果园施肥机械得到了快速发展, 出现了一些施肥机械装置, 但这些施肥机基本是由农田施肥机或播种施肥机改进而来, 而果园专用的开沟施肥机械很少见。

1 国外果园开沟施肥机械现状

首先出现的果园开沟施肥机械是开沟机械, 早在20世纪50年代初, 美国就出现了以铧式犁为主要工作部件的开沟机械, 其开沟深度为30~50 cm, 其结构简单, 开沟速度快, 效率高[1]。缺点是不宜在较坚硬的土壤里进行开沟作业, 所开沟形很不规则, 且靠拖拉机的牵引动力开沟, 功率消耗非常大。到了20世纪50年代后期, 随着大功率拖拉机的出现, 旋转式开沟机械已有生产, 开沟深度30~100 cm, 其所需的牵引力较小, 适应性强, 能够破除土块, 所开沟形稳定规则。缺点是结构复杂, 行走速度慢, 生产率偏低, 功率消耗较高。到了20世纪70年代, 出现了链式开沟机, 可开深而窄的沟槽, 其结构简单, 所开沟形稳定, 开沟深度调节范围广, 作业效率高。缺点是刀具磨损较快, 易破坏树木深层根系。

最早的施肥机是以拖车装固液态肥料, 通过输送轮、输送链条等简单的施肥装置进行施肥作业。20世纪50年代初, 化肥的大规模应用促进了施肥机械的产生, 但那时的施肥机械主要是用在农业方面, 如采用输送管、气泵与喷嘴这种方式施肥, 之后又出现了排肥器等, 这些果园机械适合在地面平坦的果园内作业。

国外很早就开始进行了果园施肥机的研究, 如美国、日本、意大利和法国等, 并且得到了广泛的应用。随着科学技术的进步和应用范围的扩大, 对果园施肥机械的要求也越来越高, 施肥机械装备研究工作步入一个新时代, 先进的新型设备不断涌现。

2 国内果园开沟施肥机研究现状

我国对果园施肥机械的研究开发起步较晚, 起步是从开沟机的研究开始的, 经历了从犁铧式开沟机、圆盘式开沟机和链式开沟机的发展历程。1975年, 我国农垦系统引进了意大利菲恶特公司FLAT系列旋转圆盘挖沟机;20世纪80年代中期, 国家引进小量挖沟机, 主要用于农业暗管排水工程, 这是早期的技术引进。但由于有机肥的应用还不广泛, 只是停留在小农经济水平上, 此时的开沟机主要用于农田水利工程以及地下电缆、自来水工程等。

近年来, 随着国家对绿色农业的大力倡导, 有机肥在农业上得到广泛应用, 特别是在果园的应用, 使开沟机的研究方向逐渐向果园开沟施肥机方向发展, 研制出适用于果园开沟施肥的机械, 对减少人力和物力资源的浪费、提高劳动生产率具有重要意义。下面对国内果园开沟施肥机做进一步介绍。

(1) 2008年, 新疆农科院农业机械化研究所研制的1KF-35型果园开沟深施肥机, 如图1所示[2]。施肥装置为外槽轮排肥器, 其动力由地轮提供, 主要用于果园开沟施肥、植树开沟, 配套动力18.5~25.9 k W四轮拖拉机, 开沟深度30~50 cm, 生产率0.26~0.67 hm2/h。存在问题是, 该机的施肥量较小, 不能适应较大量的施肥要求;该机施肥方式为整条沟施肥, 而不是在树木根系附近定向施肥, 即不能实现在施肥方向上树木根部前后一段范围内施肥, 在两树木之间的一段范围内不施肥, 因此肥料利用率不高;该机地轮没有仿形装置, 在平地上作业问题不大, 但在南方丘陵山区, 因地形凹凸不平和机具前进时的颠簸导致地轮不能连续转动, 使得施肥的连续性得不到保证[3]。

1.悬挂架 2.侧边传动箱 3.开沟刀盘 4.侧刀 5.开沟刀6.肥箱 7.铲刀 8.地轮

2009年2月, 新疆农机所在1KF-35型果园开沟深施肥机的基础上研制出1K-40型偏置式果园开沟机, 如图2所示, 主要用于果园施肥开沟、种树开沟。该机针对果园的土壤特点及开沟位置的要求, 刀盘和铲刀采用右偏置式设计, 作业时拖拉机行间行走可将施肥沟开在距树干0.5~1.5 m处, 避免作业时伤及树冠树枝。该机部分解决了在树根附近开沟的问题, 但没有施肥装置。

1.悬挂架焊合 2.中间齿轮箱总成 3.侧边齿轮箱总成 4.偏置式刀盘组合 5.横梁铲刀组合

(2) 陕西富平县悦达机械制造有限公司2011年研制出富平悦达1KFL-30型自走式果园开沟施肥机, 如图3所示。该机实现了开沟、施肥和覆土一次性完成, 采用14.7~16.2 k W (20~22 hp) 电力启动柴油机, 利用加强履带传动, 以适应恶劣地形和泥泞地表的作业, 可将开沟、施肥、覆土和旋耕等作业一次性完成。存在的问题是, 座椅靠近开沟的旋耕刀, 作业安全性差;肥箱小, 添加肥料麻烦;排肥是依靠外槽轮排肥器, 排肥量小。

(3) 中国农科院果树研究所与高密益丰机械有限公司2012年研制的开沟施肥搅拌回填机, 如图4所示[4]。该机主要用于果园施肥, 肥箱分为有机肥箱和化肥箱, 前者用搅龙装置单向输肥, 后者用外槽轮排肥装置, 结构较复杂, 肥箱空间利用率不高。作业时先开沟, 然后用搅拌器在沟内将肥料和土壤搅拌混合, 最后用搅龙回填浮土。搅拌可以提高肥料的吸收效率和利用率, 但该机不能靠近树根开沟, 不能定向施肥。2013年, 南京农机所对该机进行改进, 设计成偏置式开沟形式, 提高了肥料利用率, 但也不能定向施肥。

(4) 淮阴工学院研制的果园开沟施肥机, 如图5所示[5]。该机由轮式拖拉机牵引, 由提升机构实现对果园开沟施肥机工作中的提、放和牵引工作, 通过万向节与拖拉机动力输出轴连接, 使果园开沟施肥机获得所需工作动力。该机具的优点是, 果园生产中的开沟、施肥、土回填整平和压实等工作一次性完成, 其结构简单, 使用灵活, 生产效率高, 劳动强度低。存在问题是, 肥箱较小, 添加肥料麻烦, 外槽轮排肥器施肥量小;不能偏置开沟, 且该机是沟内连续施肥而不是定向施肥, 肥料利用率不高。

1.搅龙架 2.回填搅龙 3.连接器 4.搅拌传动箱 5.搅拌器 6.开沟齿 7.开沟轮 8.开沟器传动箱 9.挡土板10.中间传动箱 11.有机肥箱 12.化肥箱 13.化肥排肥器 14.有机肥排肥器 15.导向槽

1.拉杆 2.机架 3.输入轴 4.变速箱 5.刀盘轴 6.带轮7.胶带 8.刀盘 9.开沟刀 10.加肥器 11.离合胶带轮12.土回填板 13.加压弹簧 14.压实辊 15.挡板

(5) 西北农林科技大学研制的自动导航果园智能开沟施肥机, 如图6所示, 主要包括自动导航装置、行走装置和施肥装置。自动导航装置用于实施自动导航和果树位置的确定。施肥装置主要由施肥装置变速箱、旋耕刀具、限深轮、开沟器、覆土器、机架、肥料箱、排肥器、施肥装置步进电机和施肥装置电机驱动器等组成, 通过激光扫描仪确定位置信息, 控制施肥装置电机驱动器带动施肥装置步进电机实施果园环境下定点定量施肥。本机具的优点是, 采用传感器和伺服电机实现对树木的精准施肥, 开沟、施肥和覆土作业一体化完成, 肥料利用率较高。缺点是, 单套成本高, 结构复杂, 不是偏置式开沟, 无镇压装置会导致雨水冲刷损失肥料。

1.开沟刀 2.齿轮箱 3.万向轴 4.速度传感器 5.拉线位移传感器 6.激光扫描仪 7.方向盘电机驱动器 8.方向盘伺服电机 9.控制器 10.电源

3 果园开沟施肥机存在的问题

目前的一些果园开沟施肥机在果树生产中给人们带来了极大方便, 大大减轻了劳动强度, 但还存在以下问题。

(1) 不是偏置式开沟, 因而所开沟距根系远, 有些机型开沟深度不够, 这些因素导致肥料利用率低。开沟时易出现激烈振动、跑偏和走直性能差等问题。开沟刀磨损快。一些松软土质条件下, 所开沟形不稳定, 影响施肥效果。

(2) 多采用整条沟施肥料, 不能定向施肥, 肥料利用率不高, 而且两树之间的肥料易被杂草灌木吸收, 影响树木尤其是幼株的生长。

(3) 肥箱内易有肥料堆积, 如果是铁制肥箱, 肥料受潮后不但易粘在肥箱表面, 而且极易腐蚀肥箱。

(4) 大多采用外槽轮式排肥装置, 排肥量小, 1个排肥器转动1圈仅能排肥60~150 g, 不能满足施有机肥和专用肥的施肥量要求 (一般1.5~2.5 kg/ 株) , 不能兼顾小量施肥和大量施肥, 不能排某些粉状肥。外槽轮与阻塞套易在轴上窜动, 脱离排肥盒。外槽轮上易粘附肥料, 易堵塞, 排肥盒内也易残留, 清理麻烦。其工作部件一般为塑料件, 不耐磨, 容易坏, 可靠性不高, 更换麻烦。

(5) 缺乏适合南方丘陵山区的果园开沟施肥机, 在有较大坡度及凹凸不平地表作业时, 所开沟形和深度无法保证, 作业困难, 也缺少合适的施肥装置。

4 结语

近几年来, 果园开沟施肥机发展迅速, 新型的机械和装备不断涌现, 大大提升了果园施肥的作业效率, 减轻了劳动人员的负担。然而, 在开沟施肥机的研发和使用中, 仍存在许多急需解决的问题, 需要科研人员面对不同的地形土壤条件, 根据不同果树的施肥要求, 找到合适的施肥方法, 改进、创新施肥技术, 设计出通用性高、集成度高、性价比高、操作简单和维修方便的机型, 推动我国果园开沟施肥机械的发展, 提升果园作业的机械化水平。

摘要：我国的果园开沟施肥机械远远不能满足现代果园对施肥机械的需求。该文介绍了国内外果园开沟施肥机械的发展历史和现状, 并以目前几种果园开沟施肥机械为例, 分析其结构、性能和作业效果, 对比后总结目前果园开沟施肥机存在的问题, 并展望了果园开沟施肥机械的发展前景。

关键词：果园,开沟施肥机械,现状,存在问题

参考文献

[1]李德胜, 郭辉.果园施肥开沟机的研究现状[J].农业科技与装备, 2011 (6) :53-55.

[2]阿布里孜·巴斯提, 兰秀英, 贡献等.1KF-35型果园开沟深施肥机的研制[J].新疆农机化, 2009 (1) :44-46.

[3]苏子昊, 蓝峰, 黎子明等.1KFY-20型油茶偏置式开沟施肥机的研制与试验[J].南方农机, 2012 (4) :42-45.

[4]王海波, 郝志强, 刘凤之等.开沟施肥机搅拌回填机[P].中国专利:CN201210339145.5, 2013-01-02.

果园机械液位自动监控报警系统开发 篇6

果园机械在进行开沟、施药、施肥等作业时,由于工况的特殊性,其油箱及药箱的液位受到路面、车身速度、坡度、大坑以及车体自身振动等多种因素影响。为此,高灵敏低误差传感器与对数据的精确处理成为液位监控系统准确无误显示和监测液位信息的关键。当前果园机械和汽车上使用的燃油表大都采用指针式仪表,仅能反映燃油量从低位到高位间的大致变化,只供驾驶员辅助观察[1,2,3,4,5,6,7,8,9]。针对复杂工况油量实时监测报警及作业保护,这种指针式表头难于达到要求。

针对液位的准确监测问题,吴晓男[10,11]、彭克顺[12]等利用飞行姿态及油箱规则建立飞机油位波动模型,提出最优油量计算方法,修正了由飞机的倾斜带来的误差。尹海[13]针对汽车的燃油波动进行了数学建模,分析典型路面对燃油波动的影响。但是,上述研究仅针对单一因素下液位波动带来的误差及干扰。本文针对在果园机械多种因素的复合干扰下,液位的精确监控与正确报警问题,进行了果园机械液位监控系统的开发,并依据不同工况下对液位的干扰规律,提出了复杂工况下的复合滤波方法,实现了多因素干扰下液位的准确滤波,并通过实验验证了方法的有效性。

1 监控系统的构成

1. 1 系统构成

整个系统包括信号采集部分、控制中心部分及元件执行部分,如图1所示。信号采集部分由液位变送器和信号处理电路组成;控制中心由AVR单片机和维控人机界面构成;元件执行部分由继电器及药阀组成。液位变送器采集油液及药液高度信号,单片机对信号进行滤波处理,在人机界面上实时显示当前液位,并对设定液位值进行报警和停机处理。

图1 液位自动监测系统组成

1. 2 液位变送器及其标定

WMY型扩散硅液位变送器利用差压法测量液位高度,其精度达到0. 5%。把液位变送器分别安装于油箱和药箱的正中间,并插入箱底固定,如图2所示。

本液位传感器的标定公式由样本给定为

式中Vn—液位在n点时数据采集卡采集的电压值(mV);

hmax—油箱或药箱的高度(cm)。

根据液位传感器的量程,在hmax为60cm范围内测量了26个点,并拟合得到实际标定曲线,如图3所示。其最大相对误差仅有0.71%。

图3 液位变送器线性标定

2 液位数字滤波处理

实际果园机械中的油箱和药箱与车身固连,当果园机械以不同速度行驶、车体倾斜或遇到大坑及障碍物的干扰时,会导致油箱和药箱的上下振动和前后倾斜,必然引起油位及药液的波动。因此,液位变送器的测量结果反映的是油箱或药箱内剩余油量和波动的状况,故必须对液位变送器测量的数据进行处理,使计算结果能真实地反映实际剩余油量或药量信息。

2. 1 液位随不同工况影响变化规律

2. 1. 1 车身速度影响下的液位变化规律

在平坦路面上量出一段100m的路程,果园机械分别以不同的速度行驶,测出液位的变化规律。果园机械行走速度在0. 04 ~ 0. 53m/s之间、采样频率为50Hz时,液位信号的频率范围如图4所示。由图4可以看出,叠加在油位及药液中噪声大多数集中在低频区。

图4 不同速度下液位信号频率分布

2. 1. 2 路况影响下的液位变化规律

设定水泥、沙土、田园3种不同的路面,量出一段50m的路程,以恒定的速度行驶测出液位变化规律。分别对各路面的液位数据进行频谱分析,如表1所示。从表1中可得出,3种路面下的噪声频率均分布在低频区。

2. 1. 3 障碍物影响下的液位变化规律

在平坦的水泥路面,量出一段50m的路程,路面等间隔设置4个障碍物,以恒定速度行驶,测出液位变化规律。对实验结果进行分析,其时域图如图5所示。由图5可以看出,受障碍物的影响,液位出现了很大的脉冲干扰,如原始信号不经任何处理,直接监测显示,则自动监控系统会产生误报警和误操作,使喷雾机停止作业。

2. 1. 4 车体倾斜下的液位变化规律

实验室内,在0° ~32°之间随机设定15个不同倾斜状态,测量并记录的倾斜角度,并测量当前的液位变化规律。根据实验结果分析可知,测的液位高度低于实际高度,可得出角度与液位高度之间的关系,如图6所示。

图6 不同角度下水位理论值与实测值之间的关系

2. 2 液位滤波处理方法

2. 2. 1 车身速度及路况影响的液位滤波处理

试验得出,液位频率的波动规律与路况的平整度有关,路面的平整度与车身速度对液位影响是相似的,其频率范围集中在低频区。根据实验结果得出的规律,可以设计一个低通滤波器,对由车身速度及路况产生的噪声干扰进行过滤。利用椭圆滤波器的低阶、运算量小等特性,通过MATLAB信号处理工具箱设计椭圆滤波器[15],并计算出频率响应函数的系数。

由输入输出递归差分方程过滤掉高频噪声,则有

2. 2. 2 障碍物影响的液位滤波处理

本文考虑到单片机运算能力及内存空间的限制,采用中位值滤波器对大脉冲进行过滤。由于中位值滤波对长脉冲的限制,滤波器的窗口宽度是设计的关键。由图5可以看出,最大脉冲的持续时间为5×50ms = 0. 25s。在设计滤波器时,可以根据单片机采样时间算出窗口宽度,公式为

其中,tpulse为最大脉冲持续时间;T为单片机采样时间。

在滤波算法里,中位值滤波器的窗口宽度必须大于或等于L,才能有效地滤除大脉冲干扰噪声。

2. 2. 3 车体倾斜的液位信号修正

假如药箱倾斜角为α,通过液位体积的不变性,可以计算出实际水位应为传感器方向上的高度;但实际上液位变送器测的是大气压力垂直至箱底的高度[14],可以标定实际高度与实测高度之间的关系式为

为了验证以上公式与在实际工况下得到的结论相一致,通过随机设定15个不同倾斜状态,测量在当前角度下的液位高度,并采用修正公式计算出理论值。对两组数据进行比较并进行线性拟合,如图7所示。由图6、图7可以看出,测量值与计算的理论值非常接近,而且拟合系数R2达到0.991 2。由此说明,利用修正公式来标定倾斜角度与水位之间的关系是很合理的。

图7 不同角度下水位理论值与实测值线性拟合

2. 2. 4 多因素影响的液位滤波复合处理

综合上述不同工况下的滤波处理,可以推导出在所有工况综合影响下的处理方法。通过波形分析可知,实际上它是所有单独工况影响下的叠加,只需采用低通滤波、中位值滤波、液位修正对原始号进行滤波处理。为此,提出一种多因素影响下椭圆低通与中位值结合的复合滤波方法。液位修正的角度参数可以通过系统进行输入,最后利用软件算法实现最终滤波的处理。

3 监控系统软件设计

3. 1 人机界面的设计

本系统采用维控人机界面,它是一款组态触摸屏,内部集成Modbus协议,只需在单片机内编写Modbus - rtu协议就可与单片机进行通信。其具有灵活人性化的界面编辑软件Levi Studio,编辑好界面后可以通过USB线直接编译下载到触摸屏内使用。通过Levi Studio设计后的界面如图8所示。

3. 2 监控系统软件的设计

系统采用AVR单片机集成开发环境Atmel Studio6. 0编程,系统工作的流程如图9所示。主系统工作流程如下:

1) 单片机和触摸屏上电后,人机界面与单片机通信成功,进入系统的监控界面;之后,进行系统参数的设定,如液位设定报警值、坡度等。

2) 界面集成施药系统启停按钮,点击人机界面施药按钮,可直接对果园进行施药作业。

3) 系统采用动态浮动的方式,实时准确显示当前油量及药量,驾驶人员能直接观察油量及药量状态。

4) 当油位和药位低于设定值10cm时,表明油箱或药箱内余量不足,触摸屏界面进行黄光预警,并伴有轰鸣声提醒驾驶人员进行停机补油或补液。

5) 当油位和药位低于阈值5cm时,人机界面不但进行红色声光报警,此时系统自动切断药阀,停止施药作业。

图8 油量及药量自动监控界面

3. 3 实际液位信号的辨识与处理

3. 3. 1 试验材料与方法

1) 试验材料。试验于2014年4月在江苏大学校内柏油马路上进行,路面条件为没有坡度和有较大坡度的柏油路面,液体为纯净的自来水。

2) 试验设备。试验装置主要包括水箱 (25L) 和WMY型扩散硅液位变送器。

3) 试验方法。用皮尺(50m) 分别在水平柏油路面和较大坡度路面上量出一段50m的长度,在路面上等间隔设置4个障碍物,并用数显角度仪(精度到0. 01°) 测量当前水箱的倾斜角度。维持恒定的车速,从水平路面到坡度路面行驶。液位变送器实时监测水位,并由数据采集卡采样保存,采样频率为50Hz。

3. 3. 2 实际液位信号滤波处理结果

图10为试验测量的结果,原始数据时域图清晰地表征了各个工况因素对液位的影响。采用多因素液位滤波复合处理方法对液位处理的结果如图11所示。从图11中可以看出,通过该滤波方法消除了大部分的低频噪声及大脉冲扰动,同时还修正了由坡度带到的误差,速度、路面、坑洞及坡度的影响得到有效消除。

图10 工况实验采集水箱水位高度

图11 信号滤波处理前后水箱水位高度关系

4 结论

1) 设计了基于果园机械油量和药量的自动监控系统,以Atmega128作为主控芯片,通过与工业组态人机界面进行通信,在人机界面上实时显示当前液位值及状态,并在液位达到阈值时进行声光报警,提醒驾驶员进行人工补油和补液,有效提高了作业效率和可靠性。

2) 探明了不同速度、不同角度及障碍物的干扰下液位波动规律,提出一种在复杂工况下的高通、中位值、坡度修正的滤波方法。信号自动辨识和滤波处理,实现了人机界面准确实时显示油量及药量信息,减少了误报警及误操作,提高了系统的准确性。

摘要：针对目前农业机械受到复杂工况的影响而导致油箱和药箱液位测量不准确与误报率高的缺陷,开发出一套基于组态人机界面的果园机械油量及药量自动监控系统。利用精确度高的液位变送器采集数据,由AVR单片机标定转换,最后在人机界面上实时显示液位值及状态。同时,对液位在不同工况影响下进行试验,得出液位波动规律,设计了一种在多因素复杂工况影响下处理液位信号的数字滤波方法。试验结果表明,此方法是有效可行的。

多功能果园行走机械的结构设计 篇7

1 果园行走机械的现状

我国果园生产机械化的历史较短。20世纪70年代, 在引进国外机械的同时, 陆续研制成功果树栽植时用的挖坑机、果园中耕割草机、果园风送弥雾机等。由于土地等诸多因素的限制, 据调查, 目前果业生产过程机械化水平很低, 果园土壤耕作、施肥、割草多采用铁锹、锄头等工具进行人工作业。少数采用传统的拖拉机进行, 但由于机身太高, 影响了操作效率, 甚至破坏果树的生长。修剪果树主要凭借凳子、梯子人工进行修剪。果园采用的喷药机械主要是人工喷雾器和机动喷雾器, 还有的以拖拉机为动力带动柱塞泵喷施农药, 拖拉机放在地头, 用长胶管线和可调螺旋芯式喷头, 人手持喷头穿梭行间对树喷药, 工作效率低, 每小时约2~3亩, 劳动强度大, 影响了果品的产量和质量, 增加了果业生产成本。据一份苹果园调查, 果园土壤耕作、施肥、割草、灌溉、喷药等工作占苹果生产成本的43.7%。提高机械化率, 降低田间管理用工的投入, 是降低苹果生产成本的重要方法之一。

果农急需的果园作业辅助农机具, 一是土壤耕作机具。园行间作业的旋耕机、除草机或便携式割草机等。二是先进的喷药机械, 适用于不同立地条件的小型植保机械。三是果实采收、修剪用升降梯、修剪工具。四是方便在果园行走的机械。针对传统型果园需要研发推广的果园机械。总体要求是:机型小、功率大, 适应不同立地条件, 方便行间操作、节省人力、经济性好。

2 多功能果园行走机械产品简介

多功能果园行走机械采用了S195型柴油机、立式变速器和手扶式转向等结构设计, 降低了高度, 缩小了整体尺寸, 方便在矮化的果园里行走。它可以在柴油机动力上增加耕犁、割草器、储液器、升降机和拖车等辅助机械, 实现土壤翻耕、割草、喷药、采摘和运输作业。它具有机型小、功率大、多功能、适用性强, 经济性好等特点, 可以满足果农在果园里进行的行走作业。

3 多功能果园行走机械结构的设计

本机采用车轮式行走机构, 转弯半径小, 转向灵活。动力为S195型号的柴油机, 小型卧式柴油机, 单缸、四冲程, 具有结构轻巧、安装简单、运转平稳、操作简易和工作可靠等特点。最大功率12马力, 提供了足够的动力。动力由带轮传给立式变速器, 立式变速器的使用降低了车辆的高度。变速箱体采用球墨铸铁精铸毛坯加工, 强度更高, 使用寿命更长。变速器上有手握式离合器和换挡杆。离合方式为摩擦片式离合器, 可轻松实现换档、倒档等功能。本机采用手扶式转向, 使转向机构更加简化, 降低了车身的重量。主机和拖车中间有辅助轮, 如果不带拖车作业, 可以由辅助轮着地进行短距离的移动, 增加了灵活性。辅助轮上面设计了座椅, 即使不带拖车作业, 驾驶员可以通过自身的重量提高翻耕的质量。辅助轮后面的拖车可以携带储液箱, 喷药的动力可以由柴油机提供。 (结构如图1所示)

1、柴油机2、大带轮3、变速箱4、小带轮5、驱动轮6、牵引架7、辅助轮8、拖车9、储液箱10、喷头11、储肥箱12、扶手13、离合器14、换挡杆

4 工作过程

4.1 耕地、施肥

柴油机1启动, 将动力传给大带轮2, 由V型皮带传送给小带轮4, 然后由离合器13传给变速箱3, 由变速箱3传给驱动轮5。在牵引架6处悬挂耕犁。将储肥箱11打开, 用链条将驱动轮5的动力传给储肥箱11, 拨动肥料下落到土壤里。如果不施肥, 可将储肥箱11关闭。

4.2 割草

在牵引架6处悬挂割草机, 用链条将驱动轮5的动力传给割草机, 带动滚刀转动, 完成割草工作。

4.3 喷药

在牵引架6处悬架拖车8, 用皮带将小带轮4的动力传给喷雾机, 带动喷雾剂工作, 实用喷头10完成喷药工作。

4.4 采摘

在牵引架6处悬架拖车8, 将升降机固定在拖车8上, 由柴油机1提供动力, 通过液压实现升降机的升降, 由机械手完成采摘工作。

4.5 运输

在牵引架6处悬架拖车8, 前轮驱动, 就是一台手扶拖拉机。如果不带拖车, 也可以通过辅助轮着地来行进。

5 工作效果

由于采用紧凑的结构设计, 使整机高度控制在700 mm以内, 宽度控制在800 mm以内, 大大提高了其通过性。使本机在低矮的果园中能有效地完成工作。本机在牵引架处设计了辅助轮, 提高了其日常行走的能力。本机采用多功能设计, 牵引、驱动兼用, 具有外形美观, 结构紧凑合理, 操作灵活、适应性强等特点, 能满足南北方农业地区多方面的使用要求, 共享了动力来源, 配备相应农机具, 可进行耕地、施肥、割草、果树林喷洒农药、采摘平台和果园运输等多种作业, 提高了效率。本机基本采用通用件, 结构设计合理, 价格便宜。

6 结语

我国正处在经济结构调整时期, 以果业为代表的经济类作物种植将迎来更广阔的发展空间, 果园机械的研发是一个系统工程, 期望在广大农业工程工作者的共同努力下, 农业现代化能早日实现。

参考文献

[1]付荣利.果园采摘机械的现状及发展趋势[J].农业开发与装备, 2011 (5) .