我國南方丘陵山區(qū)田間轉(zhuǎn)運車的研究進展

咸寧市農(nóng)業(yè)科學院 蔡克桐 段凱 梅軍 柳威

赤壁市華軍農(nóng)機專業(yè)合作社 祝江林 祝移婆

我國南方丘陵山區(qū)田間轉(zhuǎn)運車的研究進展

咸寧市農(nóng)業(yè)科學院 蔡克桐 段凱 梅軍 柳威

赤壁市華軍農(nóng)機專業(yè)合作社 祝江林 祝移婆

本文概述了我國南方丘陵山區(qū)簡易田間轉(zhuǎn)運車、牽引式田間轉(zhuǎn)運車和履帶式田間轉(zhuǎn)運車的現(xiàn)狀，綜述了它們的性能、使用條件和特色特點等，為解決南方丘陵山區(qū)田間糧食轉(zhuǎn)運最后1 km提供理論支撐。

南方丘陵；田間轉(zhuǎn)運車；研究

我國南方丘陵山區(qū)比例超過60%的省份有貴州、重慶、云南、四川、福建、廣西、浙江、江西、湖南、湖北和廣東，南方丘陵山區(qū)是我國水稻等糧食作物、油料作物、特色經(jīng)濟作物主產(chǎn)區(qū)[1-2]，有的省份耕種收機械化率達到60%左右，高的超過70%，而農(nóng)作物收獲后的機械化轉(zhuǎn)運研究較少。為加快推進南方丘陵山區(qū)農(nóng)作物收獲后轉(zhuǎn)運機械化，保障我國水稻、小麥、油菜等大宗糧油產(chǎn)品供應(yīng)，提升特色經(jīng)濟作物種植效益，促進農(nóng)民增產(chǎn)增收和農(nóng)業(yè)增效，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 田間轉(zhuǎn)運車概況

眾所周知，我國是世界上種植水稻面積最大的國家，水稻耕種收環(huán)節(jié)也普遍采用機械化，然而大型收割機械在收割谷物產(chǎn)品后需要將谷物產(chǎn)品轉(zhuǎn)運到倉庫，因此需要轉(zhuǎn)運設(shè)備，目前的轉(zhuǎn)運方式往往采用口袋將物料收集然后采用人工方式轉(zhuǎn)運到田邊的車輛上進行轉(zhuǎn)運，或者將收割機開到田邊上進行卸糧。這種轉(zhuǎn)運方式需要耗費大量人力或收割機停頓時間，非常不適合規(guī)模生產(chǎn)。這個時候田間轉(zhuǎn)運車就應(yīng)運而生，田間轉(zhuǎn)運車可隨收割機一起行走，收割機邊收割邊卸糧到田間轉(zhuǎn)運車上，可節(jié)省大量的勞力和搶收時間。田間轉(zhuǎn)運車主要是采用輪式拖拉機箱體式結(jié)構(gòu)，在拖拉機后置懸掛牽引一個運糧箱，運糧箱下面裝有輪胎行走；或履帶箱體焊接或連接式，可將箱體焊接或連接到底盤上，箱體內(nèi)部底板為傾斜式，后面做個可打開式倉門，從而起到儲糧放糧的作用，還有將箱體呈中間最低的形式，通過最低處螺旋推送器結(jié)構(gòu)把箱體的糧食輸送出來，排放到目的地[3]。

2 南方丘陵山地田間轉(zhuǎn)運車現(xiàn)狀

改革開放前，中國農(nóng)村運輸主要依靠輪式拖拉機，1980～1983年逐漸出現(xiàn)運輸型小拖拉機等變型拖拉機和農(nóng)用機動三輪車，三輪農(nóng)用轉(zhuǎn)運車主要參數(shù)：功率在8.0～9.7 kW，轉(zhuǎn)速在2 000～2 200 r/min，整車質(zhì)量在600 kg，載重質(zhì)量在500～750kg，最高時速37～38 km/h，爬坡度10°，變速擋位有1個。1985年以后，主要是四輪農(nóng)用轉(zhuǎn)運車。四輪農(nóng)用轉(zhuǎn)運車主要參數(shù)：功率在10～15 kW，轉(zhuǎn)速在2 200～2 600 r/min，整車質(zhì)量在800～900 kg，載重質(zhì)量在500～750kg，最高時速50 km/h，爬坡度10°，變速擋位1個[4-6]。目前，中國輪式農(nóng)用轉(zhuǎn)運車尤其是四輪轉(zhuǎn)運車的發(fā)展，不斷追求汽車化與大型化。發(fā)動機功率越來越大，從最初8.8 k W的195型柴油機和11 kW的1100型柴油機到后來功率更大的385、485、490等型號柴油機；速度也越來越快，如今已使用5擋變速箱；貨箱越來越長，配置越來越高，總質(zhì)量達到900～2 500 kg；價格一般為2～5萬元。中國大陸的農(nóng)用輪式轉(zhuǎn)運車主要適用于公路平地上的運輸，很少應(yīng)用到丘陵山地運輸。

2.1 簡易田間轉(zhuǎn)運車

簡易田間轉(zhuǎn)運車結(jié)構(gòu)較為簡單，整體結(jié)構(gòu)分為懸掛框架和糧箱2部分組成，懸掛框架可用40 mm的角鐵和80 m m槽鋼或矩形管等型材焊接而成，農(nóng)戶也可用其它舊農(nóng)具改裝，堅固就行。主要結(jié)構(gòu)形式為對應(yīng)機車三點懸掛有一框架，在該架后邊焊接一個80 cm×180 cm糧箱架。該機架在秋收時可運糧箱，春澇時可運其它農(nóng)用物資。糧箱用0.5～1 mm的鍍鋅鐵皮鉚合制成80 cm×180 cm×120 c m糧箱體，糧箱體底部有傾斜角度便于卸糧徹底，糧箱后下部為一活門，可開啟卸糧。該種轉(zhuǎn)運車每次可運小型履帶式收割機一倉糧，運到田間高地或田間路堆放卸糧，不用收割機帶糧，大大提高了收割機作業(yè)效率，而且制作成本相對較低[7]，受到廣大農(nóng)戶的青睞。

2.2 牽引式田間轉(zhuǎn)運車

牽引式糧食轉(zhuǎn)運車主要由螺旋輸送系統(tǒng)、抬升裝置和旋轉(zhuǎn)裝置、車架和車廂組成。螺旋輸送系統(tǒng)包括底部輸送裝置、側(cè)部輸送裝置和出糧臂，旋轉(zhuǎn)裝置包括側(cè)部輸送裝置外側(cè)的第二齒輪、安裝在車架上的旋轉(zhuǎn)電機、以及與旋轉(zhuǎn)電機連接的傳動齒輪，傳動齒輪與所述第二齒輪嚙合連接；抬升裝置包括支撐桿、液壓缸，支撐桿和液壓缸的上端以同一個轉(zhuǎn)軸共同鉸接在出糧臂上，支撐桿的下端與連接頭側(cè)部鉸接，液壓缸下端與連接頭側(cè)部鉸接。該轉(zhuǎn)運車由拖拉機牽引，跟隨水稻收割機下田接收轉(zhuǎn)運至主路裝車、卸糧，可在15～20 cm稀泥田正常使用。1臺轉(zhuǎn)運車可配2臺收割機使用，在主路2 000 m范圍內(nèi)不影響收割速度，裝滿糧食約2 500 kg，可在5～7 min內(nèi)卸完，無需人工下車清理糧倉等，卸完糧食即走，操作簡便，省時省力，工作效率高[8]。

2.3 履帶式田間轉(zhuǎn)運車

2.3.1 改良履帶式田間轉(zhuǎn)運車

由收割機改裝而成的田間轉(zhuǎn)運車最初形式是將淘汰機型的收割臺和過橋部分整體拆除，同時將后部脫谷部件和清選部件拆除，保留糧倉整體、顆粒推運器、顆粒升運器，且在后部機殼上部開口，使機殼成為一個卸糧倉，工作時，收割機先將糧食卸在運糧車的卸糧倉內(nèi)，運糧車將卸糧倉的糧食由顆粒升運器搗至保留的原有糧箱內(nèi)，待運到地頭再依次搗卸到拉糧拖車內(nèi)。該形式基本保持原機結(jié)構(gòu)，改裝簡單，但卸糧時較繁瑣，且重心較高，過埂時操作性能欠佳。較成功形式是只保留發(fā)動機、變速箱、行走部分，將發(fā)動機前置至變速箱前，駕駛座后部為2 m×2 m×2 m一個糧箱，糧箱后部有一個自動卸糧裝置。糧箱底部有一油缸支撐可使糧箱后傾一個角度，便于糧箱卸糧徹底。該形式糧箱大、重心低、運糧效率高。

經(jīng)改裝后的聯(lián)合收割機有一定的優(yōu)勢，不需要集糧員隨車作業(yè)，減少因長期作業(yè)疲勞。但因改裝產(chǎn)生的安全隱患也隨之產(chǎn)生，一是容易造成側(cè)翻。因集糧倉安裝在收割機一側(cè)，破壞了聯(lián)合收割機整體平衡和穩(wěn)定，滿倉時增加了聯(lián)合收割機一側(cè)的重量，易造成側(cè)翻危險；二是影響機械性能。改裝企業(yè)資質(zhì)良莠不齊，改裝標準不一，改裝后容易破壞收割機整機穩(wěn)定性，糧倉一側(cè)長期負重，軸承、部件、履帶等部位磨損、受壓影響機械正常性能發(fā)揮和運轉(zhuǎn)[9]。

2.3.2 履帶輪式田間轉(zhuǎn)運車

傳統(tǒng)研發(fā)的履帶式轉(zhuǎn)運車貨箱一般是固定不動的，轉(zhuǎn)運車在上、下坡時貨箱會傾斜而引起貨物自滑動、側(cè)翻甚至翻車，尤其在坡度較大時，貨箱會嚴重傾斜使運輸車在上坡時耗能增大，爬坡性能下降；相反，在下坡時會增加制動系統(tǒng)的負擔，使制動困難。目前，我國研發(fā)的丘陵山地履帶式轉(zhuǎn)運車，在原來的基礎(chǔ)上增設(shè)液壓控制，通過前后和左右調(diào)平油缸上活塞桿的伸縮，使轉(zhuǎn)運車在上下坡時保持貨箱各個方向上的水平，能有效彌補原有履帶式轉(zhuǎn)運車的缺陷，防止貨物的側(cè)翻與滑動，避免制動系統(tǒng)的失效，提高了爬坡性能與安全性。丘陵山地履帶式運輸機操作方便、適應(yīng)性好，橡膠履帶附著力強，可在多石地、濕軟地等復(fù)雜山地上行駛并有較好的越障能力。然而履帶式運輸機成本相對較高，可能需要預(yù)先鋪設(shè)道路系統(tǒng)，運輸速度較慢，爬坡度不大于20°，不適合在陡山地中運行[10-12]。

東方地球物理公司在對履帶輪結(jié)構(gòu)調(diào)研的基礎(chǔ)上研制了履帶輪轉(zhuǎn)運車產(chǎn)品，該轉(zhuǎn)運車主要由橡膠履帶、機架、驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、支撐輪、張緊輪、張緊機構(gòu)和內(nèi)部懸架等組成。其履帶表面與粗糙的橡膠塊狀花紋，不僅耐磨，而且增加轉(zhuǎn)運車的牽引力，具有縱向柔順、橫向剛韌、轉(zhuǎn)向靈活、接地面積大等特點，從而提高了對于復(fù)雜丘陵山地地形的通過能力，而對于可更換三角形履帶輪的機架，通過有限元分析方法的拓撲優(yōu)化設(shè)計，使機架在提高結(jié)構(gòu)強度的同時能夠有效降低結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提高零件總體性[13-15]。

3 問題與展望

簡易式田間轉(zhuǎn)運車只適合于旱地里使用，若遇到水田收獲，也只能在田邊轉(zhuǎn)運，轉(zhuǎn)運效率低。改良的履帶箱體式轉(zhuǎn)運車，可以解決水田作業(yè)，但是安全性得不到保障。履帶式轉(zhuǎn)運車，既能解決旱地水田的問題，也能解決安全的問題，但價格偏高，農(nóng)民趨之若鶩。

目前田間轉(zhuǎn)運車要易于操作、輕簡靈活、運行速度慢、具備一定超載能力與價格便宜等特點，才能得到丘陵山區(qū)農(nóng)民廣泛的支持。牽引式田間轉(zhuǎn)運車對于南方丘陵低山區(qū)糧食轉(zhuǎn)運應(yīng)用前景非常廣泛，它利用合作社已有的拖拉機，在現(xiàn)有箱體和輪胎等技術(shù)環(huán)節(jié)上進行了改進，既可打開倉門翻斗卸糧，也可以在箱底下自動放糧，還可以通過360°旋轉(zhuǎn)螺旋推進器抽糧，抽糧速度快，糧食載重大，效率高，價格實惠，真正解決了節(jié)省勞動力的問題，而且安全有保障。隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)性供給側(cè)改革推進，自主經(jīng)營的家庭農(nóng)場主和合作社，尤其是在南方丘陵山區(qū)地帶的家庭農(nóng)場主和合作社，對田間轉(zhuǎn)運車的需求會越來越大，且田間轉(zhuǎn)運車將在糧食、蔬菜、特色經(jīng)濟作物、飼料等領(lǐng)域?qū)l(fā)揮越來越重要的作用。

[1]易中懿等.南方丘陵山區(qū)農(nóng)機化發(fā)展研究[J].農(nóng)機科技推廣，2009（7）.

[2]張小明.我國丘陵山地農(nóng)業(yè)機械化的現(xiàn)狀與發(fā)展[C].全國丘陵山地農(nóng)機化技術(shù)發(fā)展高層論壇論文集.貴州：2011.

[3]曹康等.一種多功能運糧車箱體[P],2016-08-18:2.

[4]荊層層.四輪農(nóng)用運輸車兩極分化大趨勢[J].農(nóng)機大市場，1998（2）:10.

[5]李晉善等.拖拉機與農(nóng)用運輸車的實用設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社.

[6]吳偉斌.丘陵山地果園運輸機的研究進展[J].華中農(nóng)業(yè)大學學報，2013（7）:135-140.

[7]麻德林.水田抗?jié)尺\糧機的改裝[J].農(nóng)民致富之友，2014（5）:99.

[8]祝江林.一種牽引式糧食轉(zhuǎn)運車：中國CN105905020A[P].2016-08-31.

[9]徐興松.淺析聯(lián)合收割機改裝接糧倉的危害與應(yīng)對措施[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2015（10）：111.

[10]黎志中.履帶式山地運輸車：中國CN201951572U[P].2011-08-31.

[11]朱余清等.山地果園自走式履帶式運輸車抗側(cè)翻設(shè)計與仿真[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2012,43（Z1）：19-23.

[12]張德文.日本履帶式林業(yè)運輸車簡介[J].林業(yè)機械，1993（3）:45.

[13]王永芳等.一種擺動式支重輪三角履帶輪系介紹[J].物探裝備，2009,19（2）:83-85.

[14]楊立浩等.裝載機可更換三角形履帶輪基架的拓撲優(yōu)化設(shè)計[J].工程機械，2011,42:48-51.

[15]楊立浩等.履帶輪轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.2011,24（2）:80-82.

2017-08-23）