摘 要：【目的】研究设计果园疏花作业主要参数可调装置，并采用软件优化参数，为果园机械疏花管理装备研发与优化提供参考。【方法】采用机械设计、理论受力分析、液压分析、疏花性能试验、数据分析优化相结合的方法。采集不同参数组合下的疏除率，运用DESIGN EXPERT响应曲面法分析各因素对疏除率影响效应，并优化回归模型的参数。【结果】疏花机整机尺寸为（2.2×1.7×3.5）m，疏花轴长1 m，疏花臂长度及2个疏花臂支撑架长度分别为1.8、1.5和1.5 m。疏花臂3个液压缸最大受力分别为980、1 450和3 600 N，并对液压系统中计算关键参数、设计和选型，满足疏花农艺要求。【结论】最优参数值组合为履带自走疏花机行进速度2.6～3.4 km/h、胶条转速 350～400 r/min、胶条间距为 5cm时效果最佳，疏除率为35%～40％；各试验因子对疏花的影响效应依次为胶条转速﹥胶条间距﹥行进速度，该机适用于的现代化标准果园。
关键词：果园管理；疏花装置；履带自走式；疏花臂；液压系统；疏花优化
中图分类号：S233.3 文献标志码：A 文章编号：1001-4330（2024）10-2514-13
收稿日期（Received）：2023-11-02
基金项目：新疆生产建设兵团农业领域重点科技攻关项目（2018AB016）；新疆生产建设兵团重大科技项目（2021AA0050302）；国家重点研发计划项目（2017YFD0701402）；新疆生产建设兵团科技创新人才计划（2020CB031）
作者简介：周艳（1970－），女，四川大竹人，研究员，博士，硕士生导师，研究方向为农业机械化，（E-mail） zhouyan683886@sina.com
通讯作者：何磊（1985－），男，河南周口人，研究员，博士，硕士生导师，研究方向为农业机械化，（E-mail） 123893162@qq.com
0 引 言
【研究意义】我国果园种植产业快速发展［1］，区域布局越发优化，优势产业越发突出，产业效益越发明显［2］，已成为推动农业结构调整、各区域经济发展的重要产业［3］。在各类水果中，以苹果、香蕉、柑橘、梨、葡萄为主要种植及生产品种［4］，同年苹果园面积占比18%［5］，苹果产量为4 139.0×104 t为全国水果种类产量最多［6］。【前人研究进展】Martin-Gorriz B等［7］设计了一种轻巧、操作简单的手持式树冠振动疏花器，该机在减少了大量作业时间，同时也将成本节约了88%，疏除率达到25%；Mcclure K A等［8］研发了一种利用喷雾进行疏花作业机器，可以有效减少花朵数，显著降低坐果率，疏除率可达60%以上；有设计研发一种通过拖拉机车载梳棒式疏花振动树冠装置，疏除率在40%以上［9］。Assirelli A［10］系列设计了一种车载柔性疏花装置，该机利用离心力使塑料条击打树冠进行疏花，疏除率达到65%以上；杨洲等［11］设计研发了一种手持式机械柔性疏花器，该机通过手动调节高度和角度可以实现不同树形的疏除作业；李群［12］研发了一种悬挂式电动柔性疏花装置，该机可以满足仿形作业要求，疏除率在50%以上；研发了一种针对矮密苹果栽培模式和主干形密植桃树栽培模式的疏花装置，疏除率达到30%～50%，疏花效果满足农艺要求［13］；雷晓辉 ［14］设计研发了一种自主研发的三节臂机载式疏花装置，可降低梨树的绝对坐果率。【本研究切入点】不同地区果树培育模式和农艺技术具有差异性［15］，传统人工作业方式越发不适应现代化果园管理，已经成为制约我国果园可持续发展的障碍［16］，疏花疏果阶段用工量大，人工费用高［17］。现有的机械化疏花不适用于大规模作业，而针对于规模化矮密果园使用的果园疏花装置少之甚少。需研究设计果园疏花作业主要参数可调装置。【拟解决的关键问题】采用机械设计、理论受力分析、液压分析、疏花性能试验、数据分析优化相结合的方法。研究设计果园疏花作业主要参数可调装置，并采用软件优化参数，为果园机械疏花管理装备研发与优化提供参考。
1 材料与方法
1.1 材 料
1.1.1 履带自走式疏花机
该机由动力装置、传动系统、工作部件、回转部件、行走装置、操纵部件、液压系统、电气控制系统和其他辅助设备等组成，履带行走装置由驱动轮、履带板、滚轮、拖带轮、负重轮及扭杆等六部分构成。
团队于2021年通过对新疆生产建设兵团第五师81团新疆众致恒创农林科技有限责任公司和山东烟台市栖霞市苹果现代矮砧集约栽培关键技术集成示范基地、阿拉尔市、阿克苏市和霍尔果斯市等地，针对蜜脆苹果、芯心海棠和西梅等品种果园调研。果树树龄4～10 a，行距4 m 、 株距 2 m、 果树平均高度2.5～3.5 m、树干高0.85～1 m、树冠冠径1.9～2.4 m。图1
根据果园种植模式（行间距、株距以及果树生长）结合整机稳定性，确定疏花机整机尺寸（长×宽×高）（2.2×1.7×3.5）m，此时疏花机可在果园环境下前进、后退以及掉头等正常行驶；果树冠径1.9～2.4 m，根据单侧树枝花朵生长在距离树干0.3 m范围内，疏花轴长度取1 m，疏花轴可以完全覆盖待作业树枝，满足果树疏花作业农艺要求。
由于果树种类繁多，高低有别，传统的疏花支撑轴作业高度单一，局限性大，应用范围小，疏花作业效果差。因此，该机支撑轴采用高度可调的疏花臂；标准园果树高度为3.5～4 m，所以确定疏花臂及支撑架长度分别为1.8、1.5和1.5 mm，疏花臂作业高度范围0.9～4 m。该机在克服传统疏花支撑轴局限性大等问题的前提下，满足果树的疏花作业要求。表1
1.1.1.1 结构与工作原理
履带自走式式疏花装置由传动机构、连杆机构、液压缸、机架、液压马达、导向滑轨、转动轴、胶条、液压及控制系统组成［18］。
1.1.1.2 整机结构
该机包括行走装置和疏花装置，行走装置与疏花装置连接部件可拆卸；行走装置由柴油发动机提供动力，通过后面箱体操纵杆对整机行进速度、行进方向、液压输出控制，并且前端设有底部连接块分别与疏花支撑架、液压缸铰连接；疏花机构包括疏花臂3、支撑架9、10，支撑架10的下部与履带自走式底盘13铰接，同时支撑架10与液压缸12铰接。支撑架包括底部连接部件、两个液压缸连接部件、顶部连接部件；支撑架9的端部设有前L型连接架、后端设有铰连接部件、中端设有液压缸连接部件。前L型连接架支撑架连接架均位于支撑架9的内侧，前L型连接架的端部固设有疏花臂3安装部件。3个疏花轴分别与疏花臂3固定连接。图2
1.1.1.3 工作原理
疏花装置与履带自走式底盘连接成一体，作业时履带自走式底盘移动到待作业果树位置；通过调整机箱上操纵杆将液压动力传送至相衔接的3个液压缸以及3个液压马达，控制3个液压缸伸缩位移量实现疏花臂位置调整，达到整个疏花轴作业高度；随后液压系统将液压动能传输至液压马达，马达在转动时带动转轴旋转，固定在疏花轴上的胶条，随着转轴转动，击打树枝上的果树花朵。随着转速增加，胶条上的击打力大于花朵的最大承受力，花朵在胶条的作用下被打掉，通过调整液压马达的转速、不同的胶条间隔以及不同的胶条组数，整机行进速度等参数，从而达到不同的疏除效果。图3
1.1.1.4 关键部件设计
疏花装置的液压马达14，通过加装换向阀以实现疏花轴的正反转，若不加换向阀仅可实现单方向转动，换向阀的作用是通过切换A，B进油口，调整进油的连接口，来实现马达的顺时针、逆时针方向旋转。液压马达的正反转实现转动轴上胶条双向转动，满足疏花作业要求。
疏花转轴6上均匀设有连接孔，处于相同高度有四个对称布置连接孔，孔内均可装卸胶条，孔径为5 mm（胶条直径与转轴固定部分连接孔的直径为5 mm，实现胶条的固定，满足工作作业过程中支撑固定需求，防止工作过程中胶条脱掉）。疏花胶条为击打部分，可选直径3、4和5 mm不等，转轴四面有胶条安装孔，可以选择一面、两面、三面、四面对称安装或者呈90°安装等。
导向滑轨5可以实现疏花轴的运动轨迹的控制，使运动轨迹可调整，方便控制，加强疏花轴在路面不平的情况下保持预定的位置，起到固定的作用；同时可承受疏花作业时的冲击力。图4
1.1.2 试验地概述
试验果园为3～5棵苹果树，果园果树为主干形密植栽培模式，行间距为4 m，株距为2 m，树高2.5 m，单侧树枝长0.85～1 m，最低树枝离地0.6～0.9 m，最高树枝离地2.1～2.4 m。图5
1.1.3 仪器与设备
试验所采用的仪器和设备：履带自走式疏花机、转速仪、卷尺、皮尺、艾普数显推拉力记测力计、计算器、记号笔、标签机、进口蓝色耐磨MC901尼龙板、黑白色GF30+PA66尼龙棒、ABS赛钢板POM棒等。
1.2 方 法
1.2.1 疏花臂受力
机架伸降机构是该机重要组成部分，在果园疏花作业过程中，由液压系统完成对整个机架工作高低位置的调整 ［19］。
1.2.1.1 受力分析
在果园作业过程中疏花臂支撑转动轴，调整疏花作业高度，以及支撑轴上液压马达带动胶条旋转击打掉果树树枝多余的花朵［19］，在工作状态下负载与果树枝条对支架的阻力较小，因此只需考虑该装置在极限位置时的运动简图，对疏花部件整个机架进行分析。图6
不计摩擦分析：当支撑1杆摆动，当液压缸推杆AB摆到极限位置时，液压缸的压力最大。求∑MA（F ）=0，可求出支撑反力F1。当Φ=45°时液压缸的推力和压力最大，G1=0.25×3.14×（外径2-内径2）×L×钢铁比重7.8。图7
F1=tan a×G1=980 N.（1）
同理对疏花臂支撑2的受力分析：
根据平移框架受力简图以及力学分析的平衡方程可求∑ME（F）=0，重心越远（X值越大），F2越大，即油缸压力越大，也可以把E点约束反力求出。图8
∑ME（F）=G2×LX-F1′cosα×LBE+FAY×LAE=0.（2）
计算可得：F2=1 450 N。
同理对疏花臂3的受力分析：
液压缸推动疏花臂3摆动，当疏花臂3摆到极限位置时，油缸压力最大。根据平移框架受力简图以及力学分析的平衡方程可求：
∑MJ（F）=G3×12LEJ-F2×LEY′+LEJ×Lgj=0.（3）
计算可得F3=3 600 N。
1.2.1.2 分析结果
疏花臂支撑及疏花臂分别受力为980、1 450和3 600 N，由于疏花装置在果园作业过程中地势相对较为平坦，疏花作业时疏花臂支撑1受到转轴旋转时的少许震动冲击，冲击阻力较小，选取疏花臂中受力最大的疏花臂3进行各个零件的选型［20］。
1.2.2 液压系统的设计与选型
果园疏花机液压控制系统由液压泵、液压缸、集成块（或阀组合）液压阀、液压电机和液压油箱等组成，液压驱动设备质量小，可传递较大的力工作范围大，工作效率高；液压系统与电控系统结合工作，操作简单，控制便捷；液压系统中设有溢流阀保护系统，可靠性高，安全性高 ［21］。
1.2.2.1 液压缸的设计
采用双作用活塞杆液压缸，分别在缸体的上部和下部设有进油口，活塞杆油缸外缸顶端和低端通过铰连接安装在U型连接块上。
（1）计算负载力
该双作用液压缸的负载力：
Fty=Ftz+Ftf+Ftg.（4）
式中，Fty：额定速度作业过程中满载时液压缸的总阻力；
Ftz：双作用液压缸受到的载荷（N）；
Ftf：摩擦力（N）；
Ftg：惯性力（N）。
摩擦系数取0.15，由摩擦力
Ftf=6 030 N×0.15=904.5 N.（5）
Ftg=ma=603 N.（6）
液压缸3总负载。
Ftf=6 030 N+904.5 N+603 N=7 537.5 N.（7）
选取的公称压力：Ftf=10 MPa。
（2）损失量
油泵出口管路到油缸间管路的损失量0.9MPa，则实际压压力：
P=10-0.9=9.1 MPa.（8）
（3）确定液压缸内径
D=4Fπρη×10-3（m）.（9）
式中， D：液压缸内径，mm;
F：工作负载，N；
P：公称压力，MPa；
η：工作效率，取0.95。
可得D=31.8 mm。
取液压缸的内径D为32 mm。
工作压力选择推荐速比值ϕ=1.33，则：
d=Dϕ-1ϕ.（10）
求得活塞杆直径d=15.9 mm。
所以取活塞杆直径d=16 mm。
（4）确定导向套长度
导向套作用是支撑活塞杆 ［22］。
Hth≥L20+D2.（11）
式中，L：液压缸最大工作行程，L=70 mm；
D：液压缸内径，D=32 mm。
代入公式可得，Hth≥19.5 mm。最小导向长度为20 mm。
1.2.2.2 液压泵的选型
确定液压泵最大工作压力，液压泵的公称压力与选择的液压缸的公称压力相等，为10MPa。
液压泵工作的最大压力为：Pth
PP=Pth+∑ΔP.（12）
式中，PP：液压泵的最大工作压力，MPa；
Pth：液压缸的公称压力，MPa；
∑ΔP：液压泵出口到入口过程的管路损失，∑ΔP=0.5 MPa。
PP =10+0.5=10.5 MPa.（13）
选型号PV2R2-53的叶片泵，泵的最高使用压力21 MPa，排量52.5 mL/r，配4级电机，转速1 480 r/min。
（1）确定流量
设备里面包括有多个液压缸同时工作时，系统内输出流量qh为Kh∑qv。
qh≥Kh×∑qv.（14）
式中，Kh：液压系统泄露修正系数。取1.1～1.3；
∑qv：全部装置一起工作时液压缸的总流量，L/min。
知活塞杆工作行程S=700 mm，横移一次时间为7s，可知最大行程的速度Vh=100 mm/s。
qv=π4Dth2×Vh.（15）
可得qv=156 160 mm3/s.
∑qv=2qv=312 320 mm3/s.
代入上式可得：
qh≥Kh×∑qv=343 552 mm3/s=20.61 L/min.（16）
（2）液压电机的选型
由机械设计手册得知电机功率：
PP=PP×qhnb.（17）
式中，PP：液压泵最大工作压力（Pa）；
qh：液压泵的输出流量（L/s）；
nb：泵体总效率，由手册得知齿泵0.6～0.7。
代入式中可得PP=10 KW。
1.2.2.3 液压马达选型
选叶片马达：型号为YM额定压力为6 MPa。表2
1.2.2.4 液压系统原理
驱动装置包括液压油箱、液压缸、液压马达、电机、液压控制阀、密封圈等部件，由于液压传动技术有前述诸多优势，更适合作为疏花设备的作业位置调整装备。表2，图9
开始作业时，液压系统中各个模块开始工作，疏花臂上的三个液压马达带动转动轴以及轴上的胶条旋转击打树枝上花朵进行疏除工作；溢流阀5主要是通过计算作业环境和工作负载下，设定液压系统的最高压力［23］；
可调节流量控制阀进行工作调整液压油的流量大小；三位四通换向阀处于左或者右导通状态，液压油液流入换向阀之后经过分流集成阀分流到待工作的液压缸任何一侧，推动液压缸活塞杆运动，当疏花臂运动到极限位置时，换向阀切换到中间位置。液压泵卸荷，液压缸的活塞杆停止伸出或者伸缩；
液压油液流入换向阀之后经过分流集成阀分流到液压马达时，控制三个马达；液压系统中的几个子回路并联，在疏花装置作业时泵承受的压力小，可以同时动作也可以单个动作，当均不动作时压力升高，到压力继电器的动作压力时，电磁阀6通电，溢流阀溢流泵卸荷，马达正反转均可调速，如需调整马达转速通过手把控制开口控制流量调速，此时并联回路子回路压力相等，动作回路的各流量和等于泵的流量。
1.3 数据处理
（1）测试履带行进速度、胶条转速和胶条间隔三因素组合下的疏除率，试验分为17个测试点，其中包含12个分析因子，5个零点估计误差，每个测验区长4 m，宽1.5 m。
（2）试验前，在各测试区内任意选定6个样本采集点，采集尺寸为2 m，由试验人员采集作业前以及履带自走式疏花机作业后的苹果花朵数，记录相应的数值。
（3）试验结束后，整理任意6个测试点记录疏除数值，整理计算由以下公式，得出疏除率C。
C=1-ba×100%.（18）
式中，C：疏除率；
a：疏花装置作业前的苹果花朵数；
b：疏花装置作业后的苹果花朵数。
2 结果与分析
2.1 试验设计与结果
研究表明，将疏除率C作为响应值，选取定行进速度X1、转轴上胶条转速X2、胶条间隔X3为影响因子，开展响应面试验研究。作业前首先将履带自走式疏花机进行静止试车，保证各个机构平稳正常运转；通过转速仪对转动轴进行转速测试，确保试验控制系统在预设位置达到预定目标，保证试验正常进行。图10
在果园随机选取17个长为4 m代表性测试点，且将17个测试点分为2组重复试验，分别为试验数据和验证试验数据，每组在3个影响因子不同参数下进行的17次疏花作业。对疏花测试前和测试后作业的果树进行标记，且对树枝花朵分别计数与记录。表3
计算17组其中6组随机测试点试验前后所测的果树花朵数，并根据上面公式计算得到疏花装置分别在随机6组的疏除率。2.2 试验数据与结果
研究表明，整理数据A组是当行进速度2 km/h、胶条转速为200～300 r/min、胶条间距为3 cm时的数据。表4
B组是当前进速度3 km/h、胶条转速为300～400 r/min、胶条间隔为4 cm时的数据。表5
C组是当前进速度4 km/h、胶条转速为300～400 r/min、胶条间距为4 cm时的数据。表6
D组是当前进速度4 km/h、胶条转速为300～400 r/min、胶条间距为5 cm时的数据。表7
E组是当前进速度3 km/h、胶条转速为300～400 r/min、胶条间隔为5 cm时的数据。表8
F组是当前进速度3 km/h、胶条转速为350～400 r/min、胶条间距为5 cm时的数据。表9
2.3 试验设计方案及响应值
研究表明，果实坐果量均匀分布在枝条上，农艺疏除率为30%～50％，且疏除率为35%～40%时机械化疏花作业为最理想情况。表10
计算6组测试点前后所测的苹果花朵数值，并将试验前后所测数值计算得出各组的疏除率，进而确定当前进速度2.6～3.4 km/h、胶条转速 350～400 r/min、胶条间距为 5 mm，为最优疏除作业参数，疏除率为40%～45％。
2.4 回归模型建立与显著性检验
研究表明，建立疏除率对前进速度、胶条转速、胶条间隔三个自变量的响应曲面回归模型，参数优化前的回归方程（18）所示，对回归方程进行方差分析。表11
Y1=4.8+4.50X1+8.36×10-2X2+0X3-1X1X2-0X1X3-1X2X3-6.58X21+12.89X22-0.26X23. （19）
响应面模型中的疏除率 Y1模型 Plt; 0.000 1，表明回归模型高度显著。失拟项 P（P=0.671 6）gt; 0.05，表明回归方程拟合程度高；其决定系数 R2为0.902 9， 此数据模型可解释 90%以上的评价指标。该疏花装置的工作参数可由此模型来优化。
各参数对回归方程的影响作用可以通过 P值大小反应，Plt;0.01 表明参数对模型影响极显著，Plt;0.05 表明参数对模型影响显著。疏除率模型Y1中有3个回归项影响极显著（Plt;0.01），为X1、X2、X22；1个回归项对模型影响显著（P﹤0.05），为X21；模型中有5个回归项影响不显著（P﹥0.05），分别为X3、X1X2、X1X3、X2X3、X23，除去回归项模型中不显著的回归项，并在Design-Expert对模型优化。分析优化后的模型，优化后的模型方程如下所示。根据模型Y1的P值（P﹤0.000 1）与模型Y1的失拟项P值（P=0.127 1），模型可靠。
Y1=46.67+12.60X1+8.36×10-2X2- 1.8×10-2X21-4.30×10-2X22.（20）
利用Design-Expert 软件绘制3D-surface 响应面图，前进速度、胶条转速、胶条间距对疏除率Y1的影响。图11
3个因子影响效应依次为胶条转速﹥胶条间隔﹥行进速度，即胶条转速越大疏除率越高；胶条间隔越大，击打花朵量减少，疏除率降低；前进速度快可以防止果树树枝在胶条反复击打下受损影响果树生长，前进速度不能过高和过低。过高时，胶条击打树枝上花朵时间短无法完成疏花作业。过低时，胶条反复击打树枝造成果树受损，且击落花朵数量多从而造成疏除率过高。
对影响因子进行优化得出因素最优组合为：履带自走式疏花机行进速度2.6～3.4 km/h、转轴胶条转速 350～400 r/min、胶条间距为 5 mm，果树疏花疏除率预测值为 35%～40%。
随机选择3个测试点，进行重复试验，具体参数为履带自走式疏花机前进速度2.6～3.4 km/h、转轴胶条转速 350～400 r/min、胶条间距为 5 cm。表12
3次试验验值分别为34%～38％、36%～42％和35%～40％，平均值为35.33%～40％，上述得理论优化值为35%～40％相对误差均小于 4%，因此参数优化模型可靠。
可得疏花装置在进行疏花作业时，采用优化参数组合，即履带自走式疏花机行进速度2.6～3.4 km/h、胶条转速 350～400 r/min、胶条间距为 5 cm时，疏除率为35%～40％。表12
3 讨 论
设计的履带自走式疏花机，采用爬坡性能强，稳定性高，动力足的履带式行走装置与前期本团队研制的牵引式疏花机［24］相比，在疏除率保持一致的情况下，机具的爬坡性和稳定性有了显著提升，提高了疏花工作效率；李君等［12］在柔性疏花器设计与试验中表明，机械柔性疏花方式下，胶条转速和胶条间距均对疏花时间、疏花率有显著影响，胶条转速越大、胶条间距越小，疏花时间越短，疏花率越高，与研究结果等同；当机具行走速度为0.55 m/s，疏花臂转速在200～300 r/min时，疏除率为20%左右，与雷晓辉等［14］设计的三节臂式疏花机与本设计在行走方式和控制方式存在不同；汪强等［13］设计的矮密疏花装置在桃园田间的试验，区别在于本设计具有高度可调性。袁常伟［25］在桃树疏花机设计与性能试验中研究表明，当疏花轴转速在360～400 r/min、 机具前进速度2 km/h时，疏花效率最高，与试验研究结果接近。
4 结 论
4.1 设计了一种履带自走式疏花机，确定了关键部件的结构和尺寸；根据疏花作业需要，对疏花装置的液压系统进行设计与选型。
4.2 各试验因子对疏花的影响效应依次为胶条转速﹥胶条间距﹥行进速度。优化分析各影响因子间的最优组合参数为履带自走式疏花机前进速度2.6～3.4 km/h、转轴胶条转速 350～400 r/min、胶条间距为 5cm时效率最高，疏除率为35%～40％。
4.3 履带自走式疏花机可一次完成果园行间单侧不同树高、不同树龄、不同角度的果树疏花作业，对于大面积种植标准果园的疏花作业有良好的推广应用前景。
参考文献（References）
［1］苹果产业技术体系.果产业经济发展年度报告［R］. 北京：农业部苹果产业经济研究室， 2018.
Apple Industrial Technology System. Annual Report on Economic Development of fruit industry ［R］. Beijing： Research Office of Apple Industry Economy， Ministry of Agriculture， 2018.
［2］ 佚名.我国水果产业发展状况及柑橘产销形势分析［J］.果农之友， 2011，（1）： 3-5.
Unknown author. Analysis on the development status of Chinas fruit industry and the situation of citrus production and marketing ［J］. Fruit Growers Friends， 2011，（1）： 3-5.
［3］ 赵鹏飞，邵建柱，孙建设. 现代化苹果园的技术构成与益分析［D］. 保定：河北农业大学， 2015.
ZHAO Pengfei， SHAO Jianzhu， SUN Jianshe. Technical structure and benefit analysis of modern apple orchards ［D］. Baoding： Agricultural University of Hebei， 2015.
［4］ 薛晓敏， 王金政， 丛培建， 等. 苹果花果管理技术研究进［J］. 江西农业学报， 2013， 25（12）： 36-39.
XUE Xiaomin， WANG Jinzheng， CONG Peijian， et al. Research advances in flower and fruit management for apple tree ［J］. Acta Agriculturae Jiangxi， 2013， 25（12）： 36-39.
［5］ 王学府， 孟玉平， 曹秋芬， 等. 苹果化学疏花疏果研究进展［J］.果树学报， 2006， 23（3）： 437-441．
WANG Xuefu1， MENG Yuping， CAO Qiufen， et al. Advances in research on chemical thinning for apple trees ［J］. Journal of Fruit Science， 2006， 23（3）： 437-441．
［6］ 苏红波， 郭新宇， 陆声链， 等. 苹果花序几何造型及可视化研究［J］. 中国农学通报， 2009， 25（2）： 272-276.
SU Hongbo， GUO Xinyu， LU Shenglian， et al. The Study for agriculture machinery vision guidance system technique ［J］. Chinese Agricultural Science Bulletin， 2009， 25（2）： 272-276.
［7］ Martin-Gorriz B， Torregrosa A， Brunton J G. Feasibility of peach bloom thinning with hand-held mechanical devices ［J］. Scientia Horticulturae， 2011， 129（1）： 91-97.
［8］ Mcclure K A， Cline J A. Mechanical blossom thinning of apples and influence on yield， fruit quality and spur leaf area ［J］. Canadian Journal of Plant Science， 2014， 95（5）： 150608044237005.
［9］ Schupp J R ， Baugher T A， Miller S S， et al. Mechanical Thinning of Peach and Apple Trees Reduces Labor Input and Increases Fruit Size ［J］. Hort Technology， 2008， 18（4）： 660-670.
［10］ Assirelli A， Giovannini D， Cacchi M， et al. Evaluation of a New Machine for Flower and Fruit Thinning in Stone Fruits ［J］. Sustainability， 2018， 10（11）.
［11］ 102217492. 便于手调作业高度与角度的电动疏花疏果机及其使用方法［P］.
102217492. Southern Agricultural University. An electric flower thinning and fruit thinning machine convenient for manual adjustment of working height and Angle and its application method ［P］.
［12］ 李君， 陆华忠， 杨洲， 等. 荔枝柔性疏花器设计与试验研究［J］. 华南农业大学学报， 2013， 34（3）： 431-435.
LI Jun， LU Huazhong， YANG Zhou， et al. Design and experimental study of litchi flexible thinning mechanism ［J］. Journal of South China Agricultural University， 2013， 34（3）： 431-435.
［13］ 汪强. 矮密果树疏花装置设计及研究［D］. 保定：河北农业大学， 2018.
WANG Qiang. Design and research of mechanical blossom thinning device for the dwarf dense fruit trees ［D］. Baoding： Agricultural University of Hebei，2018.
［14］ 雷晓晖， 吕晓兰， 张美娜， 等. 电动甩绳式疏花装置在翠冠梨园中的试验研究［J］. 中国农机化学报， 2020， 41（9）： 47-52.
LEI Xiaohui， LV Xiaolan， ZHANG Meina， et al. Test and research on electric rotating rope blossom thinner inCuiguanpear orchard ［J］. Journal of Chinese Agricultural Mechanization， 2020， 41（9）： 47-52.
［15］ 胡彩旗， 孙传海， 纪晶. 果树机械疏花装置执行机构性能试验研究与分析［J］. 中国农机化学报， 2015， 36（5）： 24-28.
HU Caiqi， SUN chuanhai， JI Jing. Performance experiment and analysis on mechanical thinning flower actuator ［J］. Journal of Chinese Agricultural Mechanization， 2015， 36（5）： 24-28.
［16］ 孙传海， 胡彩旗， 侯庆松， 等.基于ADAMS的机械柔性疏花装置执行机构仿真分析［J］.农机化研究， 2015， 37（12）： 70-73.
SUN Chuanhai， HU Caiqi， HOU Qingsong， et al. Simulation of mechanical thinning flower actuator based on ADAMS ［J］. Journal of Agricultural Mechanization Research， 2015， 37（12）： 70-73.
［17］ 陈国帅， 陈艳艳， 罗红卫， 等. 不同花穗疏剪方法对桂味荔枝花果发育的影响［J］. 中国热带农业， 2017，（1）： 65-68，45.
CHEN Guoshuai， CHEN Yanyan， LUO Hongwei， et al. Effect of different flower ear thinning methods on fruit development of Mandarin litchi ［J］. China Tropical Agriculture， 2017，（1）： 65-68，45.
［18］ 聂佩显， 路超， 薛晓敏， 等. 不同时期一次性疏花疏果对苹果花序坐果率和果实品质的影响［J］. 河北农业科学， 2013， 17（2）： 27-29.
NIE Peixian， LU Chao， XUE Xiaomin， et al . Effects of one-time-thinning flowers and fruits of different periods on fruit setting rate and fruit quality of apple ［J］. Journal of Hebei Agricultural Sciences， 2013， 17（2）： 27-29.
［19］ Schupp J R， Kon， et al. Mechanical Blossom Thinning of GoldRush/M.9 Apple Trees with Two String Types and Two Timings ［J］. Journal American Pomological Society， 2014， 68（1）： 24-31.
［20］ Solomakhin A A， Blanke M M. Mechanical flower thinning improves the fruit quality of apples ［J］. Journal of the Science of Food and Agriculture， 2010， 90（5）.
［21］ Impact of a mechanical flower thinning on growth， yield， diseases and fruit quality of sweet cherries （Prunus avium L.） under organic growing conditions ［J］. Biological Agriculture and Horticulture， 2014， 30（1）： 24-31.
［22］ 张宇文， 毋万来， 赵保平， 等. 新型果树疏花疏果双口剪和双体剪［J］. 落叶果树， 2020， 52（2）： 68.
ZHANG Yuwen， WU Wanlai， ZHAO Baoping， et al. Two -mouth shears and two - body shears for thinning flower and fruit in fruit trees ［J］. Deciduous Fruits， 2020， 52（2）： 68.
［23］ 全朋坤， 李艳聪， 张帅杰， 等. 苹果成熟季树枝力学特性研究［J］. 中国农机化学报， 2016， 10（10）： 44-47.
QUAN Pengkun， LI Yancong， ZHANG Shuanijie， et al. Research Advances in flower and fruit management for apple tree study on mechanical properties of apple ripened tree branch ［J］. Journal of Chinese Agricultural Mechanization， 2016， 10（10）： 44～47
［24］ 周艳，潘云飞，何磊等.牵引式疏花机设计与试验［J］.中国农机化学报，2022，43（11）：43-49
ZHOU Yan， PAN Yunfei， HE Lei， et al. Design and experiment of Tractor flower-thinning machine ［J］. Chinese Journal of Agricultural Mechanization， 2022，43（11）：43-49
［25］ 袁常伟. 桃树疏花机的设计与性能试验［D］.保定：河北农业大学，2021.
YUAN Changwei. Design and performance test of peach flower thinning machine ［D］. Baoding： Agricultural University of Hebei，，2021.
Design and experiment of self-propelled track flower-thinning machine in orchards
ZHOU Yan1 ，HE Lei1， SONG Long1，PAN Yunfei2， WANG Qiang2， SONG Zhenshuai2，
（1. Institute of Mechanical Equipment， Xinjiang Academy of Agricultural Reclamation， Shihezi Xinjiang 832000， China; 2.Shihezi University， Shihezi Xinjiang 832003， China）
Abstract：【Objective】 In view of the problems such as high manual operation intensity， heavy workload and short time of flower farming in orchard thinning management， the main parameters of orchard thinning operation are studied and designed， and software is used to optimize the parameters to provide reference for the development and optimization of orchard mechanical thinning management equipment.【Methods】 Mechanical design， theoretical force analysis， hydraulic analysis， flower thinning performance test， data analysis and optimisation of the combination of methods. 【Results】 The overall size of the flower thinning machine was （2.2×1.7×3.5） m， the length of the flower thinning shaft was 1 m， the length of the flower thinning arm support bracket and the flower thinning arm was 1.8， 1.5 and 1.5 m， the maximum force of the three hydraulic cylinders of the flower thinning arm was 980， 1，450， 3，600 N， and the key parameters in the hydraulic system were calculated， designed and selected. Through the field test verification， the agronomic requirements of thinning were met， the thinning rate under different combinations of parameters was collected， the effect of each factor on the thinning rate was analyzed by design expert， and the parameters of the regression model were optimized.【Conclusion】 The optimal combination of parameter values for tracked self-propelled flower thinning machine travelling speed is 2.6-3.4 km/h， the speed of the rubber strip is 350-400 r/min， the spacing of the rubber strip for the best results of 5 cm， the thinning rate of 35%-40%; the impact of the test factors on the thinning of flowers is in the following order： the speed of the rubber strip﹥the spacing of the rubber strip﹥the speed of the machine suitable for the modern standards of orchards .
Key words：orchard management; flower thinning device; tracked self-propelled; flower thinning arm; hydraulic system; flower thinning optimization
Fund projects：Key Scientific and Technological Research Projects in Agriculture of XPCC （2018AB016）; Major Science and Technology Project of XPCC （2021AA0050302）; National Key Ramp;D Program Project （2017YFD0701402）; Science and Technology Innovation Talent Program Project of XPCC （2020CB031）
Correspondence author：HE Lei （1985-）， male， from Zhoukou， Henan， researcher， Ph.D.， research direction： agricultural mechanization， （E-mail）123893162@qq.com
