立架種植葡萄修剪機的研制與展望

阿爾孜古麗·吾買爾

立架種植葡萄修剪機的研制與展望

阿爾孜古麗·吾買爾

（新疆工程學院，新疆 烏魯木齊830023）

結合新疆葡萄園的種植模式特點，設計了一種往復式葡萄修剪機，可以解決勞動生產的耗費時間長，人工成本高，作業量大等問題，以來提高葡萄產業的競爭優勢。并對往復式葡萄修剪機提出了一種方案設計，使往復式修剪機不僅可以用于葡萄園的修剪，也可以用于其他果園和園林的修剪和整形，具有很好的社會效益和經濟效益，可以得到很大的推廣。

葡萄；修剪機械；性能參數

葡萄是我國重要的果品，隨著國內葡萄生產規?；彤a業化的發展，對葡萄生產機械化技術與裝備的需求越來越大。但國內葡萄生產機械化水平總體來講，還相當落后，與發達國家相比還差距很大。多年來，國內有關科研院所和企業圍繞葡萄生產機械化也開展了一些技術研究與產品開發，但主要還集中在開溝種植、埋藤、旋耕除草、培壟施肥、旋耕松土、病蟲害防治等田間作業；在格架建立、剪枝、整枝、定枝、收獲、運輸等環節的機械化研發還很少。發展我國葡萄生產全程機械化還任重而道遠，不斷吸收發達國家先進技術，則不失為便捷之舉。

葡萄為多年蔓生，因枝蔓上生有卷須，能纏繞它物，攀援上升，一面匍匐地面，使風，光多受阻礙。稠密的枝條，病蟲易于繁殖；過多的枯枝、老枝和新生枝分擔了整體的營養，造成結果的枝蔓營養跟不上，就影響到果實的產量和品質；如果放任其自由生長，可能造成大小年的問題，這對果園不易有計劃地豐產和穩產。

1　葡萄修剪的好處

（1）合理的修剪能保證一定數量的芽眼，從而保證每年發出良好的新生枝蔓，以達到提高產量、連年豐產。減少大小年的問題，發揮全園果樹整體的生產力。

（2）合理的修剪還可以合理的分配結果的數量，可以調節生長和結果的關系，調節樹體養分的供應，減少不必要的營養流失。

（3）合理的修剪也可以使陽光更能充分的照射，提高果實的充分著色，果實外貌和品質。從而，提高果實品質和等級。

（4）合理的修剪可以減少病蟲害的侵害，使果樹更能適應多種環境，從而增強果樹的抗逆能力。

（5）合理的修剪可以減少果園施肥、打藥、收獲等果園管理的強度，也便于果園的機械化水平操作，從而降低生產成本。

2　國內外葡萄修剪機械的研究現狀

在國外，尤其是在葡萄園和采用籬壁式矮化密植栽培技術的果園，多采用整株幾何修剪。其優點是作業速度快，修剪質量比較粗糙。幾何修剪可以除掉阻礙機械通行的枝條，因此修剪后的果樹有利于后續的作業實現機械化。

果樹修剪方式主要有兩種：一是單枝選擇修剪，一是整株幾何修剪。在我國以及在新疆，主要是采用單枝選擇修剪。單枝修剪就是根據當地的自然條件和樹種等特點，按一定原則單枝修剪。這也是一種技術很強的工作，作業條件也比較復雜，目前只有人工完成。整株幾何修剪就是在拖拉機上安裝可以上下升降、左右轉動的外伸作業臂，臂端裝有機械傳動的切割器，對樹冠按一定的幾何形狀進行修剪。

整株幾何修剪的工具根據切割器的類型不同，又分為往復割刀式修剪機、轉刀式修剪機和圓盤鋸式修剪機。

（1）往復割刀式修剪機。由一組往復運動的動刀片和作底刃的定刀片組成的修剪機的切割器。切割器的控制由液壓系統完成。最有代表的是早期的匈牙利CSVL型修剪機。這種修剪機的最小行距為2.4m，連接方式為懸掛，切割器刃角：動刀片21°、定刀片21°，往復次數320～350次/min，工作部件數3個，垂直切割長度為163cm，作業速度為3.5～5km/h，配套功率為22kW。生產率為0.4～0.6ha/h（手工修剪效率:每人工作10小時為0.08～0.12ha），比人工修剪效率大大提高，可節省大量勞力。特點是：往復割刀結構簡單，功耗小，機械效率高，割茬整齊，修剪質量好；對不同生長狀態的適應差，易堵塞；由于往復慣性力較大，振動大，限制了作業的速度的提高；相對于旋轉式割刀和圓盤式割刀工作方式安全可靠等。

（2）轉刀式修剪機。主要由液壓馬達，液壓缸和裝在機架上的三到六個鋼刀葉片組成。安裝在機架上的液壓油缸，用以調整割刀的切割高度與切割方向。液壓馬達帶動刀片高速旋轉來切割枝條。最有代表的是西班牙Jammer Agricola SL公司生產的D600/D1200修剪機。這種修剪機是雙行修剪，左右各一個機架，連接方式為前懸掛，垂直工作部件數左右各5個，垂直切割長度為180cm，水平工作部件數量左右各3個，水平切割寬度為85cm。特點是：方便調整，運轉較平穩，振動小，工作可靠性強；但其功率消耗較大；由于割刀是靠高速旋轉工作的，易造成枝條飛出，引起不安全因素；切割能力較強，適于高速作業，只適用于修剪比較細嫩的枝條，如葡萄藤；比起往復式割刀和圓盤式割刀工作效率更高等。目前在國外應用最廣，但在國內多采用人工修剪，機械化程度極低。

（3）圓盤鋸式修剪機。由兩排安裝在刀架上，作回轉運動的旋轉刀盤（裝有六把割刀）組成的切割器。利用刀盤的高速回轉，削斷枝條。液壓系統控制著刀盤的回轉和刀架的位置變動。最有代表的是法國發明制造的法Hydro800S型修剪機。最小行距為2.4m，連接方式為懸掛，圓盤鋸式修剪機的轉速為：600r/min～850r/min，安裝的工作部件圓盤切刀為10個。垂直切割長度為256m，作業速度為5km/h～7.5km/h，配套功率為25kW。特點是：結構緊湊，不需要慣性力平衡，也不出現堵刀的現象；功率消耗大，割茬不整齊，破碎較多；切割能力較強，適于中、高速作業；利用圓盤刀的回轉運動，旋轉的方向拋灑枝條，可以方便收集枝條，適于條鋪，但是損失較多；比起往復式割刀和旋轉式割刀適合聯合作業等。

3　葡萄修剪機結構的確定及工作原理

該葡萄修剪機械為立架葡萄修剪機，整機可以分為兩大部分：切割器（刀具）和傳動系統。

3.1切割器的選擇

（1）方案一。往復切割器，往復式切割器屬于有支撐切割，采用單點聯接，切割器下部有兩個支撐座，用來支撐切割器部分質量。通過動刀片的往復運動進行切割。優點是結構緊湊，簡單，功耗小，成本低，秸稈易收集，不需要高的切削速度，能完成不同行距和割幅的切割，實現了完全不對行收獲，不會出現漏割，工作質量好，使用可靠，標準化生產易配套。

（2）方案二。圓盤式切割器，圓盤式切割器屬于無支撐切割，圓盤式割刀的運動是刀盤的水平旋轉與機器前進運動所合成的。刀片某一點對地面的軌跡為余擺線，刀片刃線對地面所掃過的面積為余擺帶,其帶寬與刃部長度相近似。缺點是固定盤式割刀功耗大、使用不方便，而且割幅受刀盤直徑限制，多刀盤則傳動復雜，成本高，應用很少。

3.2傳動系統的選擇

（1）方案一。機械傳動：多組皮帶輪、鏈輪或者齒輪組合。優點是成本低，缺點是結構復雜，增加額外的重量、功耗大。

（2）方案二。液壓傳動：采用液壓泵、液壓馬達和液壓氣缸等液壓件串并聯以汽油或者柴油傳遞動力。缺點是成本高；優點是結構緊湊，體積輕巧，功耗低。

綜上所述的各種方案，選出最優的組合為機械傳動控制以往復式割刀為切割器的方案最適合制造整機的結構。往復割刀式葡萄修剪機，由三點懸掛架、皮帶傳動裝置、高軸承座、機架、花鍵軸、低軸承座、偏心曲柄圓盤、連桿、割刀固定架、拉桿、加強輔助桿、割刀組成。該機結構示意圖如圖1所示。

圖1　葡萄修剪機

3.3整機具體參數

按照葡萄枝切割技術的要求，確定了割刀的參數，以及傳動機構的設計，整體參數如表1所示。

表1　葡萄修剪機試驗臺技術參數和性能指標

4　結語

通過對國內外的修剪機械進行了調研，對葡萄修剪機械有關材料進行了廣泛的收集，同時對國內現有的修剪機進行了認真的考察分析，從而提出了一種適合新疆葡萄樹的中小型葡萄修剪機。該葡萄修剪機是一種用于葡萄枝修剪的特種機械，該機采用標準往復式切割器可與任意農用小四輪拖拉機配套，是通過拖拉機的行駛方向來保證切割距離的。不僅結構簡單緊湊，價格適中，易于推廣，作業效率高，而其修剪質量良好。該葡萄修剪機實現葡萄修剪的機械化，提高了修剪的質量和勞動生產率，降低了修剪成本及修剪人員的勞動強度，極大地提高了葡萄修剪作業的機械化程度。試驗結果表明，切割器的各項指標均達到設計的要求，具有優良的作業性能，對不同行距的葡萄藤修剪具有廣泛的適應性。

［1］程祥之，園林機械［M］.北京：中國林業出版社，1995.

［2］楊學術，劉天成.葡萄修剪技術的研究［J］.北京農業，2012，（15）：52.

［3］賈生，李敏華.葡萄種植管理機械化配套技術探討［J］.農業機械，2006，（1）：130-131.

［4］姜潤麗，馬起林，趙洪康.釀酒葡萄的整形修剪［J］.落葉果樹，2006，（6）：45-46.

［5］沈美榮，羅佩珍，林素元.果園機械［M］.上海:上?？茖W技術出版社，1983.

［6］陳仁敏，葡萄修剪機［J］.糧油加工與食品機械，1984，（10）：40-42.

［7］楊加慶，郭玉明.植物切割特性與切割裝置研究與應用［A］.紀念中國農業工程學會成立30周年暨中國農業工程學會2009年學術年會（CSAE 2009）論文集［C］，2009.

Development and Prospect of Vertical planting grape Pruning Machine

Altsugulie·Umaier
（Xinjiang Ploytechnical College，Urumqi，Xinjiang 830023，China）

Combining with the characteristics of the p1anting patterns of the vineyard in Xinjiang，this paper designs a reciprocating grape trimmer which can so1ve prob1ems such as 1ong 1abor production time，high 1abor costs，huge homework and so on to improve the competitive advantage of the grape industry.In this paper，a kind of scheme design for the reciprocating grape pruning machine is put forward，reciprocating cutting machine not on1y can be used for the trim of the vineyard，but a1so can be used for other pruning and shaping of orchards and gardens，which has very good socia1 benefit and economic benefit.

grapes；trim machinery；performance parameters

S663.1

A

2095-980X（2016）03-0048-02

2016-03-07

新疆維吾爾自治區少數民族科技人才特殊培養計劃科研項目《立架種植葡萄修剪機的研制》（項目編號：201423122）研究的階段性成果。

阿爾孜古麗·吾買爾（1975-），女，碩士，副教授，主要從事機械設計與理論研究工作。