立架种植葡萄修剪机的研制与展望

阿尔孜古丽·吾买尔

立架种植葡萄修剪机的研制与展望

阿尔孜古丽·吾买尔

（新疆工程学院，新疆 乌鲁木齐830023）

结合新疆葡萄园的种植模式特点，设计了一种往复式葡萄修剪机，可以解决劳动生产的耗费时间长，人工成本高，作业量大等问题，以来提高葡萄产业的竞争优势。并对往复式葡萄修剪机提出了一种方案设计，使往复式修剪机不仅可以用于葡萄园的修剪，也可以用于其他果园和园林的修剪和整形，具有很好的社会效益和经济效益，可以得到很大的推广。

葡萄；修剪机械；性能参数

葡萄是我国重要的果品，随着国内葡萄生产规模化和产业化的发展，对葡萄生产机械化技术与装备的需求越来越大。但国内葡萄生产机械化水平总体来讲，还相当落后，与发达国家相比还差距很大。多年来，国内有关科研院所和企业围绕葡萄生产机械化也开展了一些技术研究与产品开发，但主要还集中在开沟种植、埋藤、旋耕除草、培垄施肥、旋耕松土、病虫害防治等田间作业；在格架建立、剪枝、整枝、定枝、收获、运输等环节的机械化研发还很少。发展我国葡萄生产全程机械化还任重而道远，不断吸收发达国家先进技术，则不失为便捷之举。

葡萄为多年蔓生，因枝蔓上生有卷须，能缠绕它物，攀援上升，一面匍匐地面，使风，光多受阻碍。稠密的枝条，病虫易于繁殖；过多的枯枝、老枝和新生枝分担了整体的营养，造成结果的枝蔓营养跟不上，就影响到果实的产量和品质；如果放任其自由生长，可能造成大小年的问题，这对果园不易有计划地丰产和稳产。

1　葡萄修剪的好处

（1）合理的修剪能保证一定数量的芽眼，从而保证每年发出良好的新生枝蔓，以达到提高产量、连年丰产。减少大小年的问题，发挥全园果树整体的生产力。

（2）合理的修剪还可以合理的分配结果的数量，可以调节生长和结果的关系，调节树体养分的供应，减少不必要的营养流失。

（3）合理的修剪也可以使阳光更能充分的照射，提高果实的充分着色，果实外貌和品质。从而，提高果实品质和等级。

（4）合理的修剪可以减少病虫害的侵害，使果树更能适应多种环境，从而增强果树的抗逆能力。

（5）合理的修剪可以减少果园施肥、打药、收获等果园管理的强度，也便于果园的机械化水平操作，从而降低生产成本。

2　国内外葡萄修剪机械的研究现状

在国外，尤其是在葡萄园和采用篱壁式矮化密植栽培技术的果园，多采用整株几何修剪。其优点是作业速度快，修剪质量比较粗糙。几何修剪可以除掉阻碍机械通行的枝条，因此修剪后的果树有利于后续的作业实现机械化。

果树修剪方式主要有两种：一是单枝选择修剪，一是整株几何修剪。在我国以及在新疆，主要是采用单枝选择修剪。单枝修剪就是根据当地的自然条件和树种等特点，按一定原则单枝修剪。这也是一种技术很强的工作，作业条件也比较复杂，目前只有人工完成。整株几何修剪就是在拖拉机上安装可以上下升降、左右转动的外伸作业臂，臂端装有机械传动的切割器，对树冠按一定的几何形状进行修剪。

整株几何修剪的工具根据切割器的类型不同，又分为往复割刀式修剪机、转刀式修剪机和圆盘锯式修剪机。

（1）往复割刀式修剪机。由一组往复运动的动刀片和作底刃的定刀片组成的修剪机的切割器。切割器的控制由液压系统完成。最有代表的是早期的匈牙利CSVL型修剪机。这种修剪机的最小行距为2.4m，连接方式为悬挂，切割器刃角：动刀片21°、定刀片21°，往复次数320～350次/min，工作部件数3个，垂直切割长度为163cm，作业速度为3.5～5km/h，配套功率为22kW。生产率为0.4～0.6ha/h（手工修剪效率:每人工作10小时为0.08～0.12ha），比人工修剪效率大大提高，可节省大量劳力。特点是：往复割刀结构简单，功耗小，机械效率高，割茬整齐，修剪质量好；对不同生长状态的适应差，易堵塞；由于往复惯性力较大，振动大，限制了作业的速度的提高；相对于旋转式割刀和圆盘式割刀工作方式安全可靠等。

（2）转刀式修剪机。主要由液压马达，液压缸和装在机架上的三到六个钢刀叶片组成。安装在机架上的液压油缸，用以调整割刀的切割高度与切割方向。液压马达带动刀片高速旋转来切割枝条。最有代表的是西班牙Jammer Agricola SL公司生产的D600/D1200修剪机。这种修剪机是双行修剪，左右各一个机架，连接方式为前悬挂，垂直工作部件数左右各5个，垂直切割长度为180cm，水平工作部件数量左右各3个，水平切割宽度为85cm。特点是：方便调整，运转较平稳，振动小，工作可靠性强；但其功率消耗较大；由于割刀是靠高速旋转工作的，易造成枝条飞出，引起不安全因素；切割能力较强，适于高速作业，只适用于修剪比较细嫩的枝条，如葡萄藤；比起往复式割刀和圆盘式割刀工作效率更高等。目前在国外应用最广，但在国内多采用人工修剪，机械化程度极低。

（3）圆盘锯式修剪机。由两排安装在刀架上，作回转运动的旋转刀盘（装有六把割刀）组成的切割器。利用刀盘的高速回转，削断枝条。液压系统控制着刀盘的回转和刀架的位置变动。最有代表的是法国发明制造的法Hydro800S型修剪机。最小行距为2.4m，连接方式为悬挂，圆盘锯式修剪机的转速为：600r/min～850r/min，安装的工作部件圆盘切刀为10个。垂直切割长度为256m，作业速度为5km/h～7.5km/h，配套功率为25kW。特点是：结构紧凑，不需要惯性力平衡，也不出现堵刀的现象；功率消耗大，割茬不整齐，破碎较多；切割能力较强，适于中、高速作业；利用圆盘刀的回转运动，旋转的方向抛洒枝条，可以方便收集枝条，适于条铺，但是损失较多；比起往复式割刀和旋转式割刀适合联合作业等。

3　葡萄修剪机结构的确定及工作原理

该葡萄修剪机械为立架葡萄修剪机，整机可以分为两大部分：切割器（刀具）和传动系统。

3.1切割器的选择

（1）方案一。往复切割器，往复式切割器属于有支撑切割，采用单点联接，切割器下部有两个支撑座，用来支撑切割器部分质量。通过动刀片的往复运动进行切割。优点是结构紧凑，简单，功耗小，成本低，秸秆易收集，不需要高的切削速度，能完成不同行距和割幅的切割，实现了完全不对行收获，不会出现漏割，工作质量好，使用可靠，标准化生产易配套。

（2）方案二。圆盘式切割器，圆盘式切割器属于无支撑切割，圆盘式割刀的运动是刀盘的水平旋转与机器前进运动所合成的。刀片某一点对地面的轨迹为余摆线，刀片刃线对地面所扫过的面积为余摆带,其带宽与刃部长度相近似。缺点是固定盘式割刀功耗大、使用不方便，而且割幅受刀盘直径限制，多刀盘则传动复杂，成本高，应用很少。

3.2传动系统的选择

（1）方案一。机械传动：多组皮带轮、链轮或者齿轮组合。优点是成本低，缺点是结构复杂，增加额外的重量、功耗大。

（2）方案二。液压传动：采用液压泵、液压马达和液压气缸等液压件串并联以汽油或者柴油传递动力。缺点是成本高；优点是结构紧凑，体积轻巧，功耗低。

综上所述的各种方案，选出最优的组合为机械传动控制以往复式割刀为切割器的方案最适合制造整机的结构。往复割刀式葡萄修剪机，由三点悬挂架、皮带传动装置、高轴承座、机架、花键轴、低轴承座、偏心曲柄圆盘、连杆、割刀固定架、拉杆、加强辅助杆、割刀组成。该机结构示意图如图1所示。

图1　葡萄修剪机

3.3整机具体参数

按照葡萄枝切割技术的要求，确定了割刀的参数，以及传动机构的设计，整体参数如表1所示。

表1　葡萄修剪机试验台技术参数和性能指标

4　结语

通过对国内外的修剪机械进行了调研，对葡萄修剪机械有关材料进行了广泛的收集，同时对国内现有的修剪机进行了认真的考察分析，从而提出了一种适合新疆葡萄树的中小型葡萄修剪机。该葡萄修剪机是一种用于葡萄枝修剪的特种机械，该机采用标准往复式切割器可与任意农用小四轮拖拉机配套，是通过拖拉机的行驶方向来保证切割距离的。不仅结构简单紧凑，价格适中，易于推广，作业效率高，而其修剪质量良好。该葡萄修剪机实现葡萄修剪的机械化，提高了修剪的质量和劳动生产率，降低了修剪成本及修剪人员的劳动强度，极大地提高了葡萄修剪作业的机械化程度。试验结果表明，切割器的各项指标均达到设计的要求，具有优良的作业性能，对不同行距的葡萄藤修剪具有广泛的适应性。

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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

新疆维吾尔自治区少数民族科技人才特殊培养计划科研项目《立架种植葡萄修剪机的研制》（项目编号：201423122）研究的阶段性成果。

阿尔孜古丽·吾买尔（1975-），女，硕士，副教授，主要从事机械设计与理论研究工作。