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        山地果園雙履帶爬山機的設計

        中國是水果生產大國,2016年我國水果種植面積約為1547萬hm2,水果總產量為28319萬t,其中柑橘產量占到全年全國水果總產量的14。23%,僅次于蘋果,位居第二位。目前,我國90%的柑橘種植在丘陵山區,傳統的人工挑擔搬運等方式不僅使得勞動強度大,而且生產成本高。當前是我國從傳統農業向現代農業轉型的關鍵時期,而柑橘果園強壯勞動力越來越少,因此,實現柑橘果園運輸機械化顯得越來越迫切。國內丘陵山區柑橘種植立地條件差,作業環境復雜,山地坡度大,迫切需要一種越野通過性能強的運輸機械來實現農資和果品的短距離運輸。
      山地果園雙履帶爬山機的設計
        目前,國內外使用的運輸車主要可分為三類。一是大型農用運輸車,采用現有的拖拉機掛接載重箱,貨運量大且越障性能好,但體積大,無法在復雜的山地果園靈活運行。二是輪式三輪車,結構輕巧、轉彎靈活且經濟性好,但由于采用橡膠輪胎,對地面要求較高,在山地果園的適應性和越障性能差。三是履帶爬山機,采用單履帶作為行駛機構,結構輕簡、操作方便,但穩定性差、載荷小。采用雙履帶作為行駛機構,接地面積和載荷大,但由于采用剛性底盤,底盤離地間隙較低,其平順性和通過性都比較差;尤其是遇到丘陵山地果園凸起或者凹坑時,由于底盤為剛性連接,使得車身傾斜角度過大,導致車廂內的貨物會隨之移動甚至掉出車外,嚴重者可造成整車側翻。研究表明,雙履帶運動底盤通過性能好,適合于山地果園運輸作業。馬曉波等利用UG設計了一臺履帶式剩余物運輸車,運動仿真結果顯示履帶底盤具有良好的環境適應性。歐陽益斌等研制了一款適用于油茶林的履帶撫育機,并通過實地樣機試驗驗證了該機優越的過溝通過性。

        現有的柑橘和蘋果等果園中果樹樹冠的行間距和株距一般為1。2m左右,空間狹小,路面復雜,常用的農用運輸車輛難以在果園內進行貨物的運輸。為解決山地果園的運輸難題,開發一種動力性能強、載荷大的運輸車已成為當地果園發展的迫切需要。針對山地果園這一特殊運輸環境,筆者所在團隊設計了一種柔性底盤的微型雙履帶輪轂電動運輸車,并對運輸車關鍵結構如底盤行駛機構進行仿真分析和整車的主要性能進行試驗分析,可為山地果園運輸裝備的設計和研發提供參考依據。
      山地果園雙履帶爬山機的設計
       。痹O計目標與總體技術參數

        綜合考慮果園環境因素,主要設計目標:一是結構緊湊輕簡,人工操作方便,經濟性好,綠色環保,載荷大,越障性能強,能在山地果園復雜的地形中靈活機動行駛;二是滿足山地果園果樹行距和株距的種植要求,最大載荷為250kg,最大爬坡度為20°,最小轉向半徑為0。7m,最高車速1。8m/s。1。2電源、驅動電機功率及減速比選擇

       。保╇娫催x擇?紤]在山地等復雜路況下使用以及運輸車的使用對象一般是農戶等情況,要求電池必須具有較高的可靠性,且整車的價格應在農戶能接受的范圍之內,最后選用鉛酸蓄電池為電機供電,

       。玻寗与姍C的功率選擇。根據設定的指標參數,計算雙履帶爬山機在極限工況以及一般工況下所需要的功率。
      山地果園雙履帶爬山機的設計
        雙履帶爬山機在以最大爬坡角滿載爬坡運行時,所需驅動力更大,相應的輪轂電機輸出功率也應更大才滿足其動力性要求。因此,所配備的輪轂電機的額定功率應當不小于0。872kW?紤]到功率儲備和極限工況,選用額定功率均為1。5kW的輪轂直流無刷電機作為雙履帶動力驅動源。

        該雙履帶爬山機主要由動力系統、傳動系統、減速系統、制動系統、行駛機構、車廂組成,選用48V額定電壓的輪轂式無刷直流電機。其中,傳動系統與減速系統由鏈輪及鏈條構成;制動系統主要由液壓油管、上壓泵、下壓泵和制動盤等組成;底盤行駛機構主要由推進機構和懸掛系統兩部分組成。該雙履帶爬山機的結構,前、后車橋通過鋼板彈簧懸架與車架相連,驅動電機放置在車架前部兩側,通過鏈輪傳動方式驅動后橋上的驅動輪,從而帶動履帶運轉。整車結構緊湊、輕簡,操作方便

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