常见绿篱修剪设备研究

2013-04-06蒋连琼王小纯唐秋艳

时代农机 2013年3期

蒋连琼,王小纯,唐秋艳，魏倩

（广西大学机械工程学院，广西南宁 530001）

绿篱是世界各国绿化美化环境的一种非常重要的方式，从城市街路、住宅小区、校园和企业的园区，到高速公路的中央隔离带，可以说绿篱无处不在。对绿篱定期进行适当的修剪、整形工作，是一项很重要的养护管理技术。修剪、整形可以调整树势，创建和保持合理的树冠结构，形成优美的树姿，甚至构成有一定特色的园景。目前，对城市园林、道路绿化带、景观苗木造型以及高速公路上绿化植物的修剪整型主要还是以人工修剪为主，通常采用手持式油锯或手工修枝剪。手工修剪不仅工人劳动强度大，效率低，还常常伴有危险发生，因此，实现绿篱修剪的机械化和自动化是未来的一个必然趋势。

1 市场上常见的修剪机设备分析

传统的绿篱修剪机械的理论研究和产品已经很成熟，近年来基本没有变化。目前，国内外绿篱修剪设备主要有：手工修剪设备和绿篱修剪机。其中绿篱修剪机根据总体结构和修剪宽度的不同主要有小型便携式绿篱修剪机（各类手持、背负式绿篱修剪机）和机载式大型绿篱修剪机。

（1）手工绿篱修剪设备。手工绿篱修剪设备通常指的是不需要额外机动力的修剪工具，比如手动绿篱剪刀、手工锯、整枝铲、手斧等最简单的非动力式工具。这类工具比较原始，工作效率低，劳动强度大，而且修剪质量不能得到保证。但是这类设备具有成本低、携带方便、使用灵活、对工人素质要求较低等优点。目前，这种手工修剪刀具依然具有较大的需求量，主要用于林木幼龄时期、灌木、花卉和果树的整枝修剪作业。整枝作业的目的是为了改善树木的生长条件，使树木向着有利于高度直径生长或结实方便采摘的方面生长。在园林整枝修剪作业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、绿篱的修剪工具，其剪切的力量比较小，不能修剪较粗树枝；手工锯，可以用于较大树枝的整枝作业；整枝铲用于高处树枝的整枝作业，其在使用时通常安装了木质手柄，利用上顶下钩的操作方式完成树枝的整枝工作。高枝剪或高枝锯，常用来完成高处的树枝的修剪作业。

（2）小型便携式绿篱修剪机。国内外对于手持、背负式修剪机的研究已经比较广泛，与传统手工修剪设备相比，手持、背负式绿篱修剪机增加了动力传动操作装置，但是修剪作业时依然需要通过操作人员手持背负来完成。小型便携式绿篱修剪机的动力源主要有汽动、液压传动、电动、小型汽油机动力四种。

该类修剪机结构简单，成本低，工作效率高，切口平滑，视角和操作角度较合理，安全性能也较好，并且便于维修。相对于非动力的手工修剪设备来说，其较大地提高了工作的效率，但由于增加了动力传动操作装置，设备的重量也已经远超过一把手工锯或绿篱剪枝剪的重量了，这使得操作人员的工作劳动强度较大，并且有噪音振动的影响，不能满足对工作舒适性的要求。

（3）机载式大型绿篱修剪机。车载式绿篱修剪机一般安装在大型的拖拉机或汽车上，侧置，具有可以伸缩的液压臂，臂端装有可以往复运动的液压剪。车载式绿篱机具有修剪效率高，极大地改善劳动条件，减轻操作人员劳动强度的优点，但是必须有配套的专用汽车，而修剪机的使用时间短，因而机器使用率低，使用成本大幅度提高。

该类修剪设备主要有车载式和臂架悬挂式两种，技术比较成熟的有以下三种机型：一是车载式绿篱修剪机；二是车载悬挂式绿篱修剪机；三是臂架悬挂式绿篱修剪机。悬挂式绿篱修剪机在欧洲使用比较普遍，它一般装在拖拉机上，由切割装置和液压起重臂组成，切割装置安装在起重臂臂架末端，因此有比较大的机动性，伸距比较长，可以用来修剪高度或宽度比较大的绿篱。

车载式修剪机一般都用于车辆可以很方便到达的作业地点，比如用于交通便利的园林道路边的绿篱修剪，这种设备通常都具有多种用途，可以完成运输、修剪、吊重等多项任务。臂架悬挂式样修剪机在欧洲一些国家使用较多，其可以用来完成一般的修剪设备无法完成的超高、超大的树木的修剪作业，还可以根据需要，大范围的调整切割器的高度，甚至可以下放到地面，用于修剪绿篱和地面的杂草。

2 常见绿篱修剪刀具的分析

绿篱修剪刀具是高效绿篱修剪机的最关键部件之一，刀具的耐用度和稳定性的好坏直接影响修剪质量和作业效率，同时也影响到已修剪绿篱是否能顺利、正常的生长，而且也是保证安全生产的关键因素。刀具的选择也是刀架结构设计的首要条件。

刀具是修剪机的关键部件，其动力参数及结构设计非常重要。目前在绿篱修剪中广泛使用和报道的刀具有：往复式、旋转式、链锯式等，其中旋转式包括了木材加工常用的圆锯片。

（1）往复式刀具：割刀由刀杆、动刀片和刀杆头等铆合而成。刀杆头与传动机构相连接，用以传递割刀的动力。工作时，割刀作直线往复运动；往复式刀具切割性能好，结构简单，工作可靠等优点，得到广泛应用，并在理论研究上趋于成熟、在制造技术方面趋于完善，但只适用于茎秆矮、细、硬度低的枝条。

（2）链锯式刀具：工作时，在驱动的带动下，带体在水平面内绕两带轮作回转运动，刀齿切割作物；链锯式刀具工作平稳，割茬整齐，无撕裂、漏割和堵刀现象，适于收割小麦、水稻等细茎秆作物和牧草。刀齿参数对作业效率和作业质量影响较大。也可以切削较粗的树枝，树枝的直径没有什么限制，这种形式的切削机构需要使用特殊的切削锯链，其切口较宽，因此，不易出现夹锯的现象，切削过程中一般需要进行适当的润滑。但这种刀具对钢带的材质要求较高，加工难度较大，其寿命和可靠性还有待进一步研究，不太适合高速切割。

（3）回转式刀具：回转式刀具的形式比较多样，常见的主要为圆盘锯齿刀片结构和甩刀回转式切割刀片，圆盘锯齿刀片结构具有切割运转相对平稳，振动较小、制造简单、割茬低、工作可靠性高等特点，对切割硬度小且含水量较高的农作物茎秆具有较好的适应性。由于圆锯片的直径较大，因此，一般可以用来切削比较粗的树枝，但割刀圆周速度高，功耗大，且难以实现宽幅作业。而且甩刀回转式切割器，属无支承切割，主要以刀具与作物冲击、打击、砍切方式实现对作物的切割，其切割能力较强，适合高速度作业，但因其结构和切割形式的特殊性，其切割性能比较差、物料长短不一、割茬不整齐、割幅较小、难以满足高、粗、硬度高的枝条的切割。圆锯片作为旋转式的一个特例，在木材加工方面应用非常广泛，因圆锯片本身的直径可以很大，所以在切割大枝条时特别适合。

绿篱整形修剪后最理想的切割端面是较为光滑的圆形或椭圆形，切割过程与割刀的特性、绿篱的物理机械性质、切割方式、切割速度、刀具与枝条的相对位置等有关。由于目前常见的切割器都存在各自的优缺点，因此，必须根据具体使用情况并结合相关实验来最终确定最合适的刀具。