葡萄树副梢修剪机的设计

葡萄树副梢修剪机的设计
曲振兴;刘瑞林;蒋有责;樊涛
【摘要】葡萄树副梢修剪工作是葡萄生产中非常重要的环节，直接影响葡萄的产量和品质，我国葡萄树副梢修剪作业主要以人工为主，作业质量不稳定，效率低，成本高。

为了提高作业质量、工作效率并节省成本，设计了一种拖拉机前挂式葡萄树副梢修剪机，并分析其应用前景。

%Grapevine Vice tip pruning is a very important part of grape production,directly affecting the yield and quality of grape. The management of grape in our country is mainly based on manual operation,so the operation quality is large,the ef-ficiency is
low,and the cost is high. In order to improve the work quality,work efficiency and save cost,we have designed a kind of tractor front hanging vine vice - tip machine,and analyzed its application prospect.
【期刊名称】《林业机械与木工设备》
【年(卷),期】2015(000)009
【总页数】3页(P10-11,15)
【关键词】葡萄树副梢修剪机;结构设计;应用前景
【作者】曲振兴;刘瑞林;蒋有责;樊涛
【作者单位】国家林业局哈尔滨林业机械研究所，黑龙江哈尔滨150086; 中国林业科学研究院林业新技术研究所，北京100091;国家林业局哈尔滨林业机械研究所，黑龙江哈尔滨150086; 中国林业科学研究院林业新技术研究所，北京100091;内蒙古自治区鄂尔多斯市杭锦旗林业局，内蒙古鄂尔多斯017400;国家林
业局哈尔滨林业机械研究所，黑龙江哈尔滨150086; 中国林业科学研究院林业新
技术研究所，北京100091
【正文语种】中文
【中图分类】S776.27
葡萄树副梢修剪工作是葡萄生产中非常重要的环节，修剪工作量大、持续时间长，对葡萄的产量和质量有很大的影响。

葡萄树枝梢生长速度快，叶片面积大影响光照，副梢修剪不及时会造成架面郁闭，容易导致病害发生，同时枝芽成熟不良，不但花芽分化受到影响，还会导致树体受到冻害。

为了使葡萄生产优质、高效，笔者研制了一种葡萄树副梢修剪机［1-2］。

1.1 工作原理
葡萄树副梢修剪机如图1所示。

葡萄树副梢修剪机采用农用拖拉机前挂式液压驱
动方式，主机通过连接器连接在拖拉机配重部位，连接器连接固定支柱，固定支柱和升降支柱相连，固定支柱侧面安装液压缸2并与固定梁连接，升降支柱与固定
梁固定连接，伸缩梁可在固定梁内孔穿行，固定梁和伸缩梁上部由液压缸1相连，可实现伸缩梁的伸缩运动，用于调节修剪机与拖拉机之间的横向距离。

顶梢修剪器通过支杆连接在伸缩梁上。

侧梢修剪臂连接杆（左右各一个）通过双侧的伸缩梁连接杆连接在伸缩梁上，侧梢修剪臂1、2通过侧梢修剪臂连接杆分别连接在双侧的伸缩梁连接杆上，侧梢修剪臂1、2分别安装4片直板式刀片，顶梢修剪器上安装2片直板式刀片。

侧梢修剪臂1、2和顶梢修剪器分别安装液压马达1、2、3，它们可以驱动刀片工作，最终实现修剪葡萄树副梢的功能。

1.液压马达1；2、5.侧梢修剪臂；3.修剪刀片（10片）；4.液压马达2；6.液压马达3；7.伸缩梁；8.液压缸1；9.固定梁；10.升降支柱；11.液压缸2；1
2.固定支柱；1
3.连接器；1
4.顶梢修剪器；1
5.支杆；1
6.伸缩梁连接杆（双侧各1）；1
7.侧
梢修剪臂连接杆（双侧各1）
1.2 主要技术参数
根据国内葡萄园田间作业需求并与国内普遍使用的农用拖拉机配套，结合国内葡萄园种植特点及机械相关设计标准，确定葡萄树副梢修剪机主要技术参数，见表1。

2.1 副梢修剪刀盘设计
2.1.1 刀盘转速确定
修剪时葡萄树副梢在无支撑条件下由修剪刀快速转动切断，刀刃的线速度可参考旋转刀式割草机，其线速度应大于30 m/s。

修剪机为门式结构，两侧的修剪臂各配4把修剪刀，刀轴直径为400 mm，根据转速公式60=1433（r/min），其为刀轴满足修剪质量要求的最低转速，为了达到更好的修剪效果，实际设计选用n=3 000 r/min。

2.1.2修剪刀有效长度确定
按拖拉机最大作业行进速度V=10 km/h计算，修剪刀为直板（双叶刀片）式，转速为3 000r/min，拖拉机行进速度为10 km/h（167 m/min），刀片每转行进距离为167/3 000=56mm，最终确定刀片的有效利用长度应大于（或等于）56 mm。

2.2 传动系统设计
2.2.1 传动方式确定
（1）高速齿轮液压马达带动三角带轮驱动:
在长距离传动的经典链传动和带传动方式中，带传动简单且安全性高，因此选择带传动方式。

采用高速液压马达作为驱动原件，以三角带传动方式实现副梢修剪刀的高速旋转作业。

选用高速齿轮马达，为了节省空间减轻质量，选用O型三角带。

50马力（36.8 kW）拖拉机较为常用，其液压输出一般为40 L/min，本修剪机需要三台液压马达驱动，考虑效率问题，每台马达实际供流量应为10 L/min，马达转速为2 000
r/min。

若满足副梢修剪刀转速3 000 r/ min的要求，则传动比应为i=1.5，经计算得出三角带轮在φ0=38°时最小带轮直径为d1=90 mm，所以马达装配的带轮为：d2≥90×1.5=135 mm。

（2）修剪刀转速范围确定:
根据液压流量及三角带线速度应小于25 m/s进行计算。

考虑干涉问题，设修剪刀间带轮尺寸d=140 mm，由v=πDn得
修剪刀转速太高容易引起振动燥声及谐振等，最终选用修剪刀间带轮直径d2=140 mm，则修剪刀动转速范围为3 000～4 000 r/min。

2.2.2 三角带传动计算
（1）三角带型号：O型带；
（2）小带轮节圆直径：d1=90 mm；（3）大带轮节圆直径：d2=140 mm；（4）传动比i=140/90=1.56；
（5）小带轮带速14.13（m/s）；
马达带轮带速21.98（m/s）；
（6）实际传动比：i=d2（1-e）/d1=140×（1-0.02）/90= 1.37；
（7）确定中心距:amin=0.55（d1+d2）+h=0.55（90+140）+ 6=132.5 mm，amax=2（d1+d2）=460 mm；
（8）确定三角带节线长度:L=2a0+π/2（d1+d2）+≈1 162 mm，选取O型带1 145 mm；
（9）单根传递功率为1 kW。

（1）配套农用拖拉机功率50马力（36.8 kW）以上；
（2）配套拖拉机液压油输出量40 L/min，压力≤20 MPa；
（3）设备非作业时间伸缩臂及升降臂收回；
（4）设备作业期间10 m半径范围内不得有非作业人员；
（5）每次作业后认真检查各紧固件的紧固情况；
（6）注意切割刀片旋转方向是否正确，并及时调整；
（7）第一次使用该设备时应排净液压系统的气体；
（8）作业完成时一定要先按电控操作盒上的“停”按钮指令，使切割刀片停止转动，然后再将拖拉机停车，不能采用拖拉机直接熄火完成作业程序；
（9）如果拖拉机没有液压油输出或液压油输出量达不到40 L/min，用户应提前
告知设备销售商，由设备研发单位负责处理。

葡萄树副梢修剪直接影响葡萄产量和品质，是一项需要多次进行、比较费工的作业。

我国葡萄树副梢修剪作业主要以人工为主，由于技术水平的差异，人工作业质量不稳定、效率低、成本高，人工修剪0.25亩/h，费用100元/h，每年需要大量劳动力从事副梢修剪作业，劳动力逐年紧张给企业发展带来很大隐患。

葡萄树副梢修剪机的研制可实现机械化作业，修剪效率高，成本低。

副梢修剪机作业效率可达25
亩/h，是人工作业效率的100倍，每亩可节约资金200～300元，降低成本80%，经济效益突出，作业质量有保证。

研发的葡萄树副梢修剪设备填补了国内空白，而且该机的价格仅为国外同类产品的1/2。

我国现有酿酒葡萄种植面积近8万hm2，如果其中30%的种植面积使用该
设备，市场需求量就将达到1 000多台，应用前景广阔。

【相关文献】
［1］徐克生，王彦辉，杜鹏东，等.国内外葡萄园经营管理装备应用现状［J］.林业机械与木工设备，2014（7）.
［2］李世葳，王述洋，王慧，等.树木整枝修剪机械现状及发展趋势［J］.林业机械与木工设备，2008（1）.。