[01094676]山地果园索轨运送装备技术及应用

广东果树大部分种植在丘陵山地，坡度大、道路崎岖、常规机械难以进入作业，肥料与水果等物品运送基本靠人工完成，劳动强度大、效率低、成本高，而且丘陵山区多数青壮年进城务工造成当地劳动力缺乏，山地果园物品运送已成为制约该省水果产业发展的瓶颈。该项目以轻简高效安全为目标，对山地果园索轨运送进行了系统研究，突破了一系列关键技术，研制出适合山地果园的索轨运送系列装备。主要内容与创新包括： (1)运送模式创新。根据山地坡度、果园地形、作业类型和水果特征，创新设计了钢索牵引式轨道运送、电动滑车吊挂式运送、循环链式索道运送、钢索牵引吊挂式运送等具有不同特点和适应性的山地物品运送模式。 (2)装备技术创新。针对山地大坡度物品机械化运送，研究了牵引式双轨运送关键技术，创制了排绳装置、松断绳制动装置、过载制动和超声波避障系统，提高了装备运送的安全性；针对易损水果的吊挂式运送，研究了索-轨结合吊挂式运送技术，创制了导向托索机构、驱动牵引装置和电动牵引滑车；针对机械化连续循环运送，研究了循环链式索道运送技术，创新了链索运送装备的垂直组合托索装置，实现链索减垂支承、防脱轨、易转弯运行。创新研制出单向牵引式双轨运送装备、双向牵引式双轨运送装备、钢索牵引吊挂式运送装备、电动滑车吊挂式运送装备、循环链式索道运送装备5种山地果园运送装备。单机单次运载能力为300至600kg，可在最大坡度40°的山地安全稳定作业。运送装备采用模块化设计与变轨组网方法，便于装备拆装，适于批量生产，并提高了装备的使用效率和效益。 (3)运行控制创新。为解决运送过程中因吊挂物品的摆动产生的作业稳定性与安全性问题，创新构建了吊挂式运送装备多运动质量系统动力学模型，提出了优化控制方法，设计了系统控制器。为抑制链式索道运送过程中因风载荷激励、多边形效应、时变索力等引起的链索横向振动，构建了链索系统动力学模型及非理想边界链索横向振动模型，分析了横向振动的参数影响机理，揭示了风载荷作用下链索振动特性，提出了非线性减振控制方法。针对运送装备及其作业智能化的要求，研究了多模式融合控制系统，设计了自动控制、远程遥控、手动控制和定点停车等多种工作模式。循环链式索道运送装备可以实现索道张紧力自动检测与智能调控。 运送装备既适用于山地果园运送肥料和果实等物品，也可搭载喷雾机和修剪机等进行作业，提高了装备利用率。牵引式双轨运送装备等技术成果已转让给农机企业批量生产，并在广东等12个省(市、自治区)推广应用山地果园运送装备及配套的轻型喷雾机、修剪机和挖穴施肥机等1000多台(套)，应用面积18万亩，近三年新增经济效益1.62亿元，培训农技人员和果农3000多人次。采用山地果园运送装备运送物品的工效是人工的13-16倍，比人工节省费用80％，大大减轻了果农劳动强度，节本增效，缓解了劳动力的短缺，提高了资源利用率和果品质量，促进了水果产业的可持续发展。 该成果已获授权发明专利24件，发表论文32篇，出版专著2部。农业部科技发展中心对该成果评价结论为“整体达到国际先进水平，在山地大坡度物品机械化运送安全性、机械化循环运送、香蕉无损机械化运送等方面达到国际领先水平”。“山地果园运送装备研制与应用”获2015年广东省农业技术推广奖一等奖，“一种具有安全装置的山地果园货运系统”获2016年广东专利奖优秀奖。 该成果为山地果园机械化生产提供了一种先进的轻简安全运送技术，经济社会效益显著，引领了中国山地果园机械化运送技术与装备的发展，有力地推动了行业的科技进步。