3EC-160B型电动果园管理机的性能试验与分析

闫志文 卞兆娟

0 引言

近年来，我国果园产业发展迅速，果树种植面积不断扩大，然而受限于国家的产业结构，果园生产规模普遍较小，管理模式缺乏规范性，果园生产机械化发展缓慢[1]。目前，果树修剪、果实套袋、采摘、打药等果园管理重要环节的作业都需要人工完成，不仅直接影响到水果的产量和品质[2]，而且存在劳动强度较大、生产成本高等问题[3-6]。加快果园管理机械研发步伐已成为果园产业发展的现实需要。目前，市场上的果园管理机械多以燃油为动力（如：刘大为[7]等设计的小型果园升降作业平台、樊桂菊[8]等针对丘陵山区设计的果园作业平台等），很少有文献介绍以电能为动力的果园作业机具。本文按照DG/T 212-2019《果园作业平台》的试验方法对3EC-160B 型电动果园管理机的性能指标进行试验分析，可为该类机具进一步推广应用提供参考。

1 机具的结构特征

1.1 机具主要结构和工作原理

电动果园管理机在果园内行走方便，可完成多种作业。该机主要由手把式转向机构、三轮车架、剪叉式升降机构（包括液压油缸）、电池、控制器、工作台等组成。其中，剪叉式升降机构由两组呈“X”形排列的臂架叠加而成，上臂架的上端机械连接作业平台底面的两端，下臂架的下端机械连接载车架的两端，在车架的中央部位设置液压机构，液压油缸的活塞杆连接在上臂架的支撑横档上。控制器安装在车架上，控制油缸活塞杆的运动，实现升降机构伸展和收缩，带动工作台平稳地上升和下降。详见图1。

图1 剪叉式升降机结构示意图

1.2 主要技术参数

结构型式：自走式、轮式。

驱动方式：两轮驱动。

升降机构类型：剪叉式。

转向型式：手把式。

配套动力型式：电动机。

配套动力：1.0 kW（电压60 V）。

整机外形尺寸（长×宽×高）：3 000 mm×1 170 mm×1 730 mm。

工作台最大尺寸（长×宽）：1 590 mm×1 100 mm。

额定载荷：500 kg。

举升负载量：300 kg。

升降高度范围：0～840 mm。

轮距：960 mm。

平台升降速度：23 m/s（额定举升负载状态起升）；25 m/s（额定举升负载状态下降）；25 m/s（空载状态起升）；27 m/s（空载状态下降）。

最大沉降量：5 mm。

行走速度：7.0 m/s（高速挡）；4.5 m/s（低速挡）。

2 作业技术要求

DG/T 212-2019《果园作业平台》的作业性能指标要求见表1。

表1 机具的作业技术要求

3 试验概况

3.1 机具条件

试验机具为3EC-160B 型电动果园管理机，见图2。

3.2 实验条件

试验地为平整的硬化场地，长100 m，宽8 m，试验过程中地面完好、无塌陷。

图2 3EC-160B 型电动果园管理机

3.3 试验方法

按照DG/T 212-2019《果园作业平台》中的作业性能要求，主要测试工作平台升降速度、最大沉降量和行走速度三项性能指标。

3.3.1 平台升降速度

将样机的工作台下降到最低位置，分别选择空载和额定举升负载300 kg 状态，启动电动机，升起工作台，分别测试工作台由最低位置升高到最高位置以及由最高位置下落到最低位置所需要的时间，并观察升降的平稳性。分别按照公式（1）、公式（2）计算平台起升速度和下降速度。共测试3 次，取平均值。

式中：V1——平台起升速度，m/s；

V2——平台下降速度，m/s；

Hmax——工作台最高位置，m；

Hmin——工作台最低位置，m；

t1——平台起升所用时间，s；

t2——平台下降所用时间，s。

3.3.2 最大沉降量

样机在额定举升负载300 kg 状态下进行试验。将工作台起升到最大高度处后切断电源，测量其升起高度，10 min 后检查各部位变形情况，并测量其最低位置处的高度，计算沉降量。测试3 次，取平均值。

3.3.3 行走速度

在平整的硬路面上测试行走速度。高速挡时测试距离为50 m，低速挡时测试距离为20 m，测定在额定载荷500 kg 状态下以最高行驶速度匀速通过测区的时间，计算行驶速度。分别按照公式（3）、公式（4）计算高速挡速度和低速挡速度。测定3 次，取平均值。

式中：Vg——高速挡速度，m/s；

Vd——低速挡速度，m/s；

Sg——高速挡测试距离，m；

Sd——低速挡测试距离，m；

tg——高速挡所用时间，s；

td——低速挡所用时间，s。

3.4 试验数据

3.4.1 平台升降速度

平台升降速度包括机具在空载和额定举升负载状态下的起升速度和下降速度。测定结果见表2。

3.4.2 最大沉降量

最大沉降量的测定结果见表3。

3.4.3 行走速度

行走速度包括机具在高速和低速挡的行走速度，测定结果见表4。

表2 平台升降速度的测定结果

表3 最大沉降量的测定结果

表4 行走速度的测定结果

4 结论

经作业性能试验测试得出结论：3EC-160B 型电动果园管理机的工作台在升降、行驶过程中运行平稳；在额定举升负载状态起升、额定举升负载状态下降、空载状态起升和空载状态下降时的速度分别为 21.0 mm/s、24.1 mm/s、23.2 mm/s 和24.9 mm/s，最大沉降量为2.3 mm，机具在高速挡和低速挡的行走速度分别为7.1 m/s 和4.6 m/s，各项指标均满足DG/T 212-2019《果园作业平台》的要求。该电动果园管理机具有使用方便、移动灵活、沉降量小和升降平稳等特点，适用于果园作业。