一种新型果树环割机的设计与应用

王晨，刘敏

（山东华宇工学院，山东德州 253000）

环割是果树在生产上被广泛使用的十分有效的促花保果措施，果树环割技术原理是暂时阻碍光合作用生产的有机物向地下部分运转，使营养集中在枝、芽上积累，促进花芽形成，提高花质，减少落花落果，使幼树营养生长周期缩短，提早结果，使旺长、空怀树增加产量，对果树促花、保果、增产和提高果树果实品质都有着良好的效果。

从对现有一系列的环割试验数据中可发现，对果树主枝的环割处理可有效降低果树冬梢抽发的概率，显著提高果实的营养物质，尤其是可溶性糖的含量，同时还可减少果实中总酸的含量，提高果实的糖酸比。除此之外，经过环割处理的果树的果实更大、色泽更好，可以增加果实的美观程度。即在果树的种植中采用环割手段可取得提高果树果实的外观和内在品质的效果。

但目前果树的环割作业对于果农来说却是一件非常吃力和疲劳的工作。现阶段果农借助于较为简单、落后的环割刀具来对果树的树枝进行环割作业，使用这样的环割工具进行环割作业不但费力、费时，而且不适合大面积的果树以及不同长势的果树的环割工作。课题旨在解决果农用户的实际生产问题，重点是通过创新思维重新设计有别于传统果树环割工具人力工作原理的新型环割工具，使得果树环割工具有一个全新的设计，且本课题的研究成果亦可对其他果树环割工具的设计提供一定参考价值。

1 果树环割机的工作原理

果树环割机机械部分主要由环割机刀头（第1卡持部包括相连接的第1环割部和第1操控部；第2卡持部与第1卡持部交叉并铰接；第2卡持部包括相连接的第2环割部和第2操控部；第1环割部和第2环割部围合形成封闭的环割空间）、持握把、无刷电机、无线锂电池等组成。

果树环割机构为电动剪式设计，环割刀头本体为双层环割刀设置，环割剪头本体内均设有刀头槽，环割刀片设在刀头槽内，环割刀片为半圆形刀头，环割刀片延伸出环割剪头本体的长度为0.5～5 cm，环割剪头的双层环割刀间距1～10 cm。

使用者开启电源后将切割锯套至植物树干，夹紧后通过环形切割锯内环割锯片做往复运行完成环割功能并在切割完成后将树皮剥落。

随着国家对“三农”领域的进一步扶持，提高农业领域工作效率，解决果农用户的实际生产问题已迫在眉睫。果树环割机的研究及应用可在果农生产使用过程中解决不便捷、费力、易产生疲劳且作业效率不高等问题，本课题的研究成果还可以对其他果树环割工具的设计提供一定的参考价值，为农用生产工具的进一步发展提供一定的研究价值。

2 果树环割机的创新点——双层环割刀头

目前果园作业所用的环割工具操作比较繁琐，果农很难掌握，工作效率低；且常因操作不当，伤及木质部过深，致使结果枝死亡，造成减产，甚至死树；也有伤及使用者的。使用者在使用换割工具时大多时间要保持蹲姿常处于静态施力状态，因此，在常规环割作业中常常费时费力且工作效率不高，在此种工作条件下使用者迫切需求一种新型环割工具来减轻作业负担。由此发现，新型的果树环割机需具备操作便捷、省力、适用性强、环割质量高、安全等特性。环割刀头及刀具见图1～图4。

图1 环割刀头1Fig.1 The ring cutter head 1

图2 环割刀头2Fig.1 The ring cutter head 2

图3 刀头设置腰型孔Fig.3 The setting waist hole for cutter head

图4 果农用环割刀示意Fig.4 The schematic diagram of agricultural ring cutter

本课题所研究果树环割机则具备以下特性。

第1环割部1011和第2环割部1021可以为半圆环形，该环割空间103用于对应果树或药用植物的待环割的枝干等。第1环割刀104和第2环割刀105均为弧形。第1卡持部101和第2卡持部102通过销轴铰接，使第1卡持部101和第2卡持部102能够相对转动，以使环割空间103封闭或打开，满足适用性强的要求。

环割装置具有第1环割部1011的端部与第2环割部1021的端部相向移动的卡持状态以及第1环割部1011的端部与第2环割部1021的端部背向移动的张开状态，以使环割空间103封闭或打开。环割装置处于卡持状态时，能够与待环割的枝干卡持以进行环割操作，环割装置处于张开状态时能够从待环割的枝干上移除，进行下一操作，满足操作便捷省力的要求。

操作者可通过第1环割部1011的端部和第2环割部1021的端部分离并背向移动，卡持待环割的枝干，第1环割部1011的端部和第2环割部1021的端部结合连接，使环割空间103封闭并固定尺寸，即可对枝干进行环割操作，相对于人工操控把手施力不均匀环割，该设计加强了环割深度控制，而第1环剥刀104和第2环剥刀105朝向环剥空间103的内侧面上设置有多个均匀分布的锯齿。锯齿的设置减少着力面积，增加环剥速度。需要说明的是，本课题提出的果树环割机可以通过设置第1环剥刀104和第2环剥刀105上的锯齿厚度实现对环剥宽度的要求，一次环剥出所需宽度，避免上下两侧环剥切割，一定程度上提高了环剥效率，满足环保质量高及安全的要求。

3 结语

在2018年12月12日李克强总理主持召开的国务院常务会议就部署要加快推进农业机械化和农机装备产业升级，助力乡村振兴、“三农”发展，这充分说明了国家对于“三农”领域摆脱旧生产方式而使用更先进的生产工具及生产方式创造价值的期望。

本课题所研究的果树环割机旨在提高果树环割作业的效率，充分说明了国家部署农机装备升级的有效性，在国家的大力扶持下越来越多贴合实际提高农业生产效率的农机装备出现，承担大部分繁琐、操作困难且机械化的农业生产作业。

果树环割机在果树生产中的应用种类范围非常广，既用作苹果树、枣树等果树，也可用于杜仲、黄壁、厚朴等木本类药用植物，从而可使农业生产者更好地调控树势及提高生产效率，大大提高果树及药用植物生产的经济效益。果树环割机的研究与应用为农机装备的改进提供了有益的参考。