常見綠籬修剪設備研究

蔣連瓊,王小純,唐秋艷，魏 倩

（廣西大學 機械工程學院，廣西 南寧 530001）

綠籬是世界各國綠化美化環境的一種非常重要的方式，從城市街路、住宅小區、校園和企業的園區，到高速公路的中央隔離帶，可以說綠籬無處不在。對綠籬定期進行適當的修剪、整形工作，是一項很重要的養護管理技術。修剪、整形可以調整樹勢，創建和保持合理的樹冠結構，形成優美的樹姿，甚至構成有一定特色的園景。目前，對城市園林、道路綠化帶、景觀苗木造型以及高速公路上綠化植物的修剪整型主要還是以人工修剪為主，通常采用手持式油鋸或手工修枝剪。手工修剪不僅工人勞動強度大，效率低，還常常伴有危險發生，因此，實現綠籬修剪的機械化和自動化是未來的一個必然趨勢。

1 市場上常見的修剪機設備分析

傳統的綠籬修剪機械的理論研究和產品已經很成熟，近年來基本沒有變化。目前，國內外綠籬修剪設備主要有：手工修剪設備和綠籬修剪機。其中綠籬修剪機根據總體結構和修剪寬度的不同主要有小型便攜式綠籬修剪機（各類手持、背負式綠籬修剪機）和機載式大型綠籬修剪機。

（1）手工綠籬修剪設備。手工綠籬修剪設備通常指的是不需要額外機動力的修剪工具，比如手動綠籬剪刀、手工鋸、整枝鏟、手斧等最簡單的非動力式工具。這類工具比較原始，工作效率低，勞動強度大，而且修剪質量不能得到保證。但是這類設備具有成本低、攜帶方便、使用靈活、對工人素質要求較低等優點。目前，這種手工修剪刀具依然具有較大的需求量，主要用于林木幼齡時期、灌木、花卉和果樹的整枝修剪作業。整枝作業的目的是為了改善樹木的生長條件，使樹木向著有利于高度直徑生長或結實方便采摘的方面生長。在園林整枝修剪作業中也大量采用手工整枝工具，例如手工整枝剪常被用作庭院花卉、綠籬的修剪工具，其剪切的力量比較小，不能修剪較粗樹枝；手工鋸，可以用于較大樹枝的整枝作業；整枝鏟用于高處樹枝的整枝作業，其在使用時通常安裝了木質手柄，利用上頂下鉤的操作方式完成樹枝的整枝工作。高枝剪或高枝鋸，常用來完成高處的樹枝的修剪作業。

（2）小型便攜式綠籬修剪機。國內外對于手持、背負式修剪機的研究已經比較廣泛，與傳統手工修剪設備相比，手持、背負式綠籬修剪機增加了動力傳動操作裝置，但是修剪作業時依然需要通過操作人員手持背負來完成。小型便攜式綠籬修剪機的動力源主要有汽動、液壓傳動、電動、小型汽油機動力四種。

該類修剪機結構簡單，成本低，工作效率高，切口平滑，視角和操作角度較合理，安全性能也較好，并且便于維修。相對于非動力的手工修剪設備來說，其較大地提高了工作的效率，但由于增加了動力傳動操作裝置，設備的重量也已經遠超過一把手工鋸或綠籬剪枝剪的重量了，這使得操作人員的工作勞動強度較大，并且有噪音振動的影響，不能滿足對工作舒適性的要求。

（3）機載式大型綠籬修剪機。車載式綠籬修剪機一般安裝在大型的拖拉機或汽車上，側置，具有可以伸縮的液壓臂，臂端裝有可以往復運動的液壓剪。車載式綠籬機具有修剪效率高，極大地改善勞動條件，減輕操作人員勞動強度的優點，但是必須有配套的專用汽車，而修剪機的使用時間短，因而機器使用率低，使用成本大幅度提高。

該類修剪設備主要有車載式和臂架懸掛式兩種，技術比較成熟的有以下三種機型：一是車載式綠籬修剪機；二是車載懸掛式綠籬修剪機；三是臂架懸掛式綠籬修剪機。懸掛式綠籬修剪機在歐洲使用比較普遍，它一般裝在拖拉機上，由切割裝置和液壓起重臂組成，切割裝置安裝在起重臂臂架末端，因此有比較大的機動性，伸距比較長，可以用來修剪高度或寬度比較大的綠籬。

車載式修剪機一般都用于車輛可以很方便到達的作業地點，比如用于交通便利的園林道路邊的綠籬修剪，這種設備通常都具有多種用途，可以完成運輸、修剪、吊重等多項任務。臂架懸掛式樣修剪機在歐洲一些國家使用較多，其可以用來完成一般的修剪設備無法完成的超高、超大的樹木的修剪作業，還可以根據需要，大范圍的調整切割器的高度，甚至可以下放到地面，用于修剪綠籬和地面的雜草。

2 常見綠籬修剪刀具的分析

綠籬修剪刀具是高效綠籬修剪機的最關鍵部件之一，刀具的耐用度和穩定性的好壞直接影響修剪質量和作業效率，同時也影響到已修剪綠籬是否能順利、正常的生長，而且也是保證安全生產的關鍵因素。刀具的選擇也是刀架結構設計的首要條件。

刀具是修剪機的關鍵部件，其動力參數及結構設計非常重要。目前在綠籬修剪中廣泛使用和報道的刀具有：往復式、旋轉式、鏈鋸式等，其中旋轉式包括了木材加工常用的圓鋸片。

（1）往復式刀具：割刀由刀桿、動刀片和刀桿頭等鉚合而成。刀桿頭與傳動機構相連接，用以傳遞割刀的動力。工作時，割刀作直線往復運動；往復式刀具切割性能好，結構簡單，工作可靠等優點，得到廣泛應用，并在理論研究上趨于成熟、在制造技術方面趨于完善，但只適用于莖稈矮、細、硬度低的枝條。

（2）鏈鋸式刀具：工作時，在驅動的帶動下，帶體在水平面內繞兩帶輪作回轉運動，刀齒切割作物；鏈鋸式刀具工作平穩，割茬整齊，無撕裂、漏割和堵刀現象，適于收割小麥、水稻等細莖稈作物和牧草。刀齒參數對作業效率和作業質量影響較大。也可以切削較粗的樹枝，樹枝的直徑沒有什么限制，這種形式的切削機構需要使用特殊的切削鋸鏈，其切口較寬，因此，不易出現夾鋸的現象，切削過程中一般需要進行適當的潤滑。但這種刀具對鋼帶的材質要求較高，加工難度較大，其壽命和可靠性還有待進一步研究，不太適合高速切割。

（3）回轉式刀具：回轉式刀具的形式比較多樣，常見的主要為圓盤鋸齒刀片結構和甩刀回轉式切割刀片，圓盤鋸齒刀片結構具有切割運轉相對平穩，振動較小、制造簡單、割茬低、工作可靠性高等特點，對切割硬度小且含水量較高的農作物莖稈具有較好的適應性。由于圓鋸片的直徑較大，因此，一般可以用來切削比較粗的樹枝，但割刀圓周速度高，功耗大，且難以實現寬幅作業。而且甩刀回轉式切割器，屬無支承切割，主要以刀具與作物沖擊、打擊、砍切方式實現對作物的切割，其切割能力較強，適合高速度作業，但因其結構和切割形式的特殊性，其切割性能比較差、物料長短不一、割茬不整齊、割幅較小、難以滿足高、粗、硬度高的枝條的切割。圓鋸片作為旋轉式的一個特例，在木材加工方面應用非常廣泛，因圓鋸片本身的直徑可以很大，所以在切割大枝條時特別適合。

綠籬整形修剪后最理想的切割端面是較為光滑的圓形或橢圓形，切割過程與割刀的特性、綠籬的物理機械性質、切割方式、切割速度、刀具與枝條的相對位置等有關。由于目前常見的切割器都存在各自的優缺點，因此，必須根據具體使用情況并結合相關實驗來最終確定最合適的刀具。

3 結語

綠籬修剪的機械化和自動化是未來的一個必然趨勢，綠籬修剪實現機械化，可以提高綠籬修剪質量和勞動生產率，降低修剪成本及修剪人員的勞動強度，減少由于人工修剪存在的安全隱患，具有顯著的社會效益和經濟效益，也是構建和諧社會和促進社會進步的需要。

綠籬修剪刀具是綠籬修剪機的最關鍵的部件之一，刀具的耐用度和穩定性的好壞直接影響修剪質量和作業效率，同時也影響到已修剪綠籬是否能順利、正常的生長，而且也是保證安全生產的關鍵因素。因此，刀具的合理選擇和設計具有十分重要的意義，對提升我國環境綠化作業機械裝備水平也具有重要的實際意義和科學價值。

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