單軌式果園運(yùn)輸車(chē)行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

郭紀(jì)斌

（湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，410200，湖南長(zhǎng)沙）

我國(guó)自20 世紀(jì)90 年代中期起，水果產(chǎn)量和種植面積一直穩(wěn)居世界首位。我國(guó)是柑橘的重要原產(chǎn)地，種植面積居世界第一，其種植范圍主要在我國(guó)南方。柑橘產(chǎn)業(yè)作為南方農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的一大支柱產(chǎn)業(yè)，在農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位。在我國(guó)柑橘生產(chǎn)四大優(yōu)勢(shì)帶（長(zhǎng)江中上游柑橘帶、贛南-湘西-桂北柑橘帶、湘南-閩西-粵東柑橘帶及鄂西-湘西柑橘帶），柑橘是當(dāng)?shù)毓r(nóng)脫貧致富的依賴(lài)，柑橘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r直接影響到當(dāng)?shù)氐木蜆I(yè)和收入增長(zhǎng)狀況。

然而，我國(guó)柑橘大多種植在山坡和岡地上，現(xiàn)有的一些半機(jī)械化農(nóng)機(jī)具不能或不方便使用，特別是在坡地果園運(yùn)輸方面，機(jī)械應(yīng)用率很低，幾乎所有的作業(yè)環(huán)節(jié)都是靠人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，勞動(dòng)力成本逐年上漲，所以柑橘人工運(yùn)輸成本越來(lái)越高，再以傳統(tǒng)運(yùn)輸方式作業(yè)，將減少果農(nóng)收入，不利于柑橘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。單軌式果園運(yùn)輸車(chē)主要包括運(yùn)輸車(chē)系統(tǒng)、行走軌道系統(tǒng)兩大部分，在山區(qū)建設(shè)方便，投入少，擁有廣闊發(fā)展前景。相比修建山區(qū)運(yùn)輸公路，其具有建設(shè)成本低、使用費(fèi)用低、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，明顯降低柑橘生產(chǎn)成本，增加了果農(nóng)家庭經(jīng)濟(jì)收入，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

本研究對(duì)單軌式果園運(yùn)輸車(chē)行走系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其更加符合我國(guó)山地果園運(yùn)輸需求，降低建造成本，提高生產(chǎn)效率，對(duì)提高果園運(yùn)輸機(jī)械化水平，助力湖南湘西地區(qū)精準(zhǔn)扶貧，推動(dòng)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 行走機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案及工作原理

單軌式果園運(yùn)輸車(chē)是騎跨在一條軌道上輸送物料的運(yùn)輸機(jī)械。軌道運(yùn)輸車(chē)具有獨(dú)立運(yùn)行，運(yùn)輸一體化、流程化的特點(diǎn)，而單軌式果園運(yùn)輸車(chē)采用了單條軌道的設(shè)計(jì)，相較多軌道設(shè)計(jì)其投入成本較少；但是單軌式果園運(yùn)輸車(chē)還是存在運(yùn)輸穩(wěn)定性不高、運(yùn)輸承載量低等缺點(diǎn)。為了改善上述情況，特此優(yōu)化設(shè)計(jì)一種單軌式果園運(yùn)輸車(chē)行走機(jī)構(gòu)。

通過(guò)調(diào)研對(duì)比，優(yōu)化設(shè)計(jì)后的單軌式果園運(yùn)輸車(chē)行走機(jī)構(gòu)（如圖1 所示），包括多輪道軌道、承載行走輪、承載運(yùn)輸車(chē)架。承載行走輪設(shè)有若干組，等間距設(shè)置，上與承載運(yùn)輸車(chē)架底部連接，下與多輪道軌道連接，可在多輪道軌道上沿軌道滾動(dòng)。

圖1 優(yōu)化設(shè)計(jì)后的行走機(jī)構(gòu)總體外觀

承載運(yùn)輸車(chē)架由車(chē)體主框架、主承重輪橋、防傾側(cè)支臂、側(cè)輪連接鼓等組成（如圖2 所示）。主承重輪橋設(shè)有若干組，等間距排列設(shè)在車(chē)體主框架的底面中心；防傾側(cè)支臂呈對(duì)稱(chēng)地分別設(shè)在主承重輪橋的兩側(cè)，也設(shè)有若干組，等間距地設(shè)在車(chē)體主框架的底面兩側(cè)；側(cè)輪連接鼓設(shè)有若干組，呈對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)在防傾側(cè)支臂的內(nèi)端底側(cè)。車(chē)體主框架、主承重輪橋、防傾側(cè)支臂、側(cè)輪連接鼓一體成形，主承重輪橋的底側(cè)開(kāi)設(shè)有軸槽，承載行走輪連接在主承重輪橋和側(cè)輪連接鼓底側(cè)。

圖2 運(yùn)輸車(chē)架連接承載行走輪示意圖

承載行走輪由防傾橫置側(cè)輪、豎向輪軸、主承載輪、橫向輪軸組成（如圖3 所示）。防傾橫置側(cè)輪左右各一，對(duì)稱(chēng)形式分布在主承載輪的兩側(cè)，通過(guò)豎向輪軸連接在側(cè)輪連接鼓的底側(cè)；橫向輪軸連接在主承載輪的中心；主承載輪通過(guò)橫向輪軸連接在主承重輪橋底側(cè)的軸槽內(nèi)。

在多輪道軌道上設(shè)計(jì)有主輪槽、側(cè)輪槽（如圖3 所示）。主輪槽設(shè)計(jì)在多輪道軌道的頂面中心；側(cè)輪槽設(shè)計(jì)成左右各一，呈對(duì)稱(chēng)形式設(shè)計(jì)在多輪道軌道頂面的主輪槽兩側(cè)。兩組防傾橫置側(cè)輪分別連接在兩組側(cè)輪槽內(nèi)，且防傾橫置側(cè)輪可在側(cè)輪槽內(nèi)水平沿軌道軸向滾動(dòng)；主承載輪連接在主輪槽內(nèi)，且主承載輪可在主輪槽內(nèi)可沿軌道軸向滾動(dòng)。

圖3 行走輪連接多輪道軌道示意圖

多輪道軌道、車(chē)體主框架、主承重輪橋、防傾側(cè)支臂、側(cè)輪連接鼓均由高錳鋼材料制成，防傾橫置側(cè)輪、豎向輪軸、主承載輪、橫向輪軸均由高強(qiáng)度高碳鋼材料制成。

2 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)

與現(xiàn)有單軌式果園運(yùn)輸車(chē)行走系統(tǒng)相比，本優(yōu)化設(shè)計(jì)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)化了單軌式果園運(yùn)輸車(chē)行走機(jī)構(gòu)的整體設(shè)置，將傳統(tǒng)單軌道運(yùn)輸車(chē)的側(cè)面斜置軌道輪改進(jìn)為一種多輪組合的機(jī)構(gòu)，主承載輪承擔(dān)承重和行走功能，側(cè)輪起到平衡和防傾功能，讓單軌式果園運(yùn)輸車(chē)運(yùn)行更加穩(wěn)定，不容易傾倒，相較于傳統(tǒng)的單軌式果園運(yùn)輸車(chē)，運(yùn)行穩(wěn)定性不高和承載量低等問(wèn)題有所改進(jìn)；軌道車(chē)采用模塊化設(shè)計(jì)，整體結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行快速的拆卸和安裝，使用方便，宜推廣使用。

采用本優(yōu)化方案的單軌式果園運(yùn)輸車(chē)使用方式簡(jiǎn)單，具體可分為安裝和運(yùn)行兩個(gè)階段。一為安裝階段，安裝的時(shí)候首先需要將主承載輪、防傾橫置側(cè)輪安裝在多輪道軌道的主輪槽和側(cè)輪槽內(nèi)，并且調(diào)試運(yùn)行檢測(cè)是否正常滾動(dòng)行走，然后安裝承載運(yùn)輸車(chē)架在主承載輪和防傾橫置側(cè)輪的頂側(cè)，讓橫向輪軸連接在軸槽的底側(cè)，然后讓豎向輪軸連接在側(cè)輪連接鼓的內(nèi)底側(cè)，調(diào)試檢測(cè)是否能夠正常轉(zhuǎn)動(dòng)。二為運(yùn)行階段，運(yùn)行設(shè)備的時(shí)候，設(shè)備的主承載輪主要承載整個(gè)承載運(yùn)輸車(chē)架和貨物的重量，并且負(fù)責(zé)主要的行走任務(wù)，而側(cè)面的防傾橫置側(cè)輪在側(cè)輪槽內(nèi)滾動(dòng)，可以讓車(chē)架保持一個(gè)正常穩(wěn)定的狀態(tài)，防止車(chē)架傾倒，保障車(chē)架正常運(yùn)行和行走，防傾側(cè)支臂起到了主要的支撐作用。

優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案保證了單軌式果園運(yùn)輸車(chē)在拐彎時(shí)抵消側(cè)傾對(duì)重心的影響，同時(shí)在運(yùn)動(dòng)架架體上端的螺栓處安裝有橡膠墊塊，橡膠墊塊有一定的緩震性能，保證了單軌式果園運(yùn)輸車(chē)在運(yùn)輸過(guò)程中的穩(wěn)定性。

3 結(jié)語(yǔ)

本研究從單軌運(yùn)輸車(chē)的行走系統(tǒng)入手，優(yōu)化設(shè)計(jì)了單軌運(yùn)輸車(chē)的結(jié)構(gòu)、工作原理和傳動(dòng)方案等，且進(jìn)一步研究了行走系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案。在現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外單軌運(yùn)輸車(chē)的行走方式和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對(duì)運(yùn)輸車(chē)行走系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使之更加符合我國(guó)山地果園運(yùn)輸需求，從而降低使用成本，增強(qiáng)安全性，提高生產(chǎn)效率，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。