近日，機械與電子工程學院宋月鵬教授團隊在《AGRICULTURE-BASEL》在線發(fā)表了題為“ Analysis of Operating Conditions for Vibration of a Self-Propelled Monorail Branch Chipper ”的研究論文。宋月鵬教授為該論文的通訊作者，研究生公彥晨為該文章的第一作者。

丘陵山區(qū)果品產業(yè)是鄉(xiāng)村振興、建設農村農業(yè)現(xiàn)代化重要組成部分，果樹管理過程中的剪枝與枝條疏除作業(yè)會產生大量生物質資源，由于地形條件及設備作業(yè)穩(wěn)定性差等因素限制，這些生物質資源不能得到有效利用。因此，亟需研制一種適用于丘陵果園遠程遙控自走式枝條粉碎還田的設備，并確保其穩(wěn)定作業(yè)。

目前，丘陵山區(qū)果園輸運系統(tǒng)一般采用絞輪式遠程遙控單軌牽引車，橫向尺寸小，對地面壓迫小，受軟質路面影響小；較履帶式作業(yè)機械適應能力強，受坑洼路面影響小；較雙軌牽引車占地面積小，布置更加靈活，但是功能比較單一，因此，團隊基于遠程遙控單軌輸運系統(tǒng)，開發(fā)了一套丘陵山區(qū)果園枝條粉碎機。

圖1. 自走式單軌枝條粉碎機的總體結構

研究表明，自走式單軌枝條粉碎機穩(wěn)定作業(yè)與軌道的節(jié)數(shù)有密切關系，計算機數(shù)值模擬仿真結果分析顯示，在支撐桿底部剛性固定條件下，軌道系統(tǒng)固有頻率與軌道節(jié)數(shù)相關，隨軌道節(jié)數(shù)增加，各階固有頻率降低，其中1-4節(jié)降低較為明顯，當達到一定數(shù)量時，振型變化趨于平緩。對于小于4節(jié)的遠端短軌分支，應增加側向枝桿數(shù)量以降低運行及作業(yè)振動性。

研制了遠程遙控單軌自走式枝條粉碎機樣機，并根據模態(tài)分析結果進行果園內軌道搭建，進行田間作業(yè)時的實際振動水平測試。振動測試結果表明，行走保護架處的振動幅度最大，最大值出現(xiàn)于沿橫軌左右方向，最大值為21.5 m/s2。根據試驗結果，應增加側向輔助支撐桿以進一步實現(xiàn)穩(wěn)定作業(yè)。

基于計算機數(shù)值虛擬仿真與田間試驗相結合，研制出適用于丘陵山區(qū)果園遠程遙控自走式單軌枝條粉碎機并進行了田間試驗，同時探究了其穩(wěn)定作業(yè)機制。據悉，該套設備已在青島市嶗山區(qū)北宅街道下葛場村建立了示范應用基地，使用效果良好。研究成果對提升丘陵山區(qū)農作物生物質資源利用，提高土壤有機質肥力，促進農業(yè)生產提質增效及綠色發(fā)展至關重要。

本研究受十三五國家重點研發(fā)計劃、山東省自然科學基金項目、山東省現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系創(chuàng)新團隊專項—果品創(chuàng)新團隊專項資金的支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.3390/agriculture13010101

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波