[01143757]智能化果树栽植原位挖坑混料回填一体机的研制

我国林果产业发展势头迅猛,在山东、陕西等省份成为当地支柱产业。近几年,果树品种和栽培制度更新完善,但是,老果园、苗圃地和新建果园的重茬、换茬及新栽果树面临的土传病害问题越来越突出,新植幼树成活率低,病害严重,产量质量下降,寿命短,这种现象极为普遍,并已造成了巨大经济损失。在树苗定植前,将树穴土与菌肥、杀菌剂等进行充分混掺,能极大地改善土壤质量,提高果树产量,实现有效抑制土传病害发生。混料不均匀,将严重影响其防治效果。 另一方面,优势产区果园规模化发展和规范化管理的要求日益提高,新建果园栽植机械化重要性日益突显。我国果园栽植机械研究起步较晚,特别是果园管理农艺需求发生了新变化,高效、省力化的果园栽植装备与技术缺乏,导致该环节用工量多、劳动强度大、时效性强和标准化要求高,难以实现机械化和自动化作业,已成为制约果园发展的技术瓶颈。我国现有的栽植机械主要为挖坑机,有悬挂式、手提式、背负式和自走式四种型式。其中手提式挖坑机和悬挂式挖坑机最为常见,主要是因为手提式挖坑机动灵活,适应性强,而悬挂式挖坑机功率大,效率高,但山地果园等地况复杂的地区使用不便。本项目研制的智能化果树栽植原位挖坑混料回填一体机装备,实现自动化作业,减少用工,提高效率,并提高果树成活率,增加果树产量和质量。 本项目完成了以下任务： （1）确定机器的整体结构和工作原理,对挖坑混肥回填装置、双四边形举升装置、动力传动系统展开相关设计。 （2）模拟在不同转速、不同掺混时间下菌肥和土壤颗粒在掺混区的掺混过程,阐述了肥土掺混机理,对掺混腔中的肥土混合物进行回填模拟,通过RSD法分析了坑穴中不同深度肥土混合物的掺混均匀度变异系数,得到最佳理论掺混作业参数。 （3）开发与机器相配套的基于Cortex-M3内核的栽植作业控制系统,实现挖坑、排肥、混肥、回填和浇灌的自动化作业,开展整机作业性能试验和掺混性能试验,验证机器作业性能。 （4）经国家再制造机械产品质量监督检测中心（山东）检验,样机性能参数达到相关国家标准及项目目标要求：果树挖坑、混料、回填作业速度：≤5 分钟/穴;挖坑深度：≤0.4 米;挖坑直径：0.46 米;混料均匀度：≥ 90%;最大消耗功率：≤11.2 千瓦. （5）在山东省临沂市进行整机作业性能试验,在山东省泰安市山东农业大学科技创新园进行肥土掺混性能试验。 （6）发表论文1篇（EI检索）,录用论文1篇（EI检索）,申报发明专利3项（均已经进入实审阶段）,授权实用新型2项。 该机有很广阔的市场需求,具有非常好的产业化前景,项目的顺利实施,将为山东省乃至全国的园林业果树栽植工作提供良好的作业机械,对我国果树栽植机械化与作业标准化起到关键作用,对果树产业可持续发展具有重要意义。因此其在先进性、经济性、实用性上均有明显优势,产业化前景广阔,具有较高经济效益。