王晨，劉敏

（山東華宇工學(xué)院，山東德州 253000）

環(huán)割是果樹在生產(chǎn)上被廣泛使用的十分有效的促花保果措施，果樹環(huán)割技術(shù)原理是暫時(shí)阻礙光合作用生產(chǎn)的有機(jī)物向地下部分運(yùn)轉(zhuǎn)，使?fàn)I養(yǎng)集中在枝、芽上積累，促進(jìn)花芽形成，提高花質(zhì)，減少落花落果，使幼樹營養(yǎng)生長周期縮短，提早結(jié)果，使旺長、空懷樹增加產(chǎn)量，對果樹促花、保果、增產(chǎn)和提高果樹果實(shí)品質(zhì)都有著良好的效果。

從對現(xiàn)有一系列的環(huán)割試驗(yàn)數(shù)據(jù)中可發(fā)現(xiàn)，對果樹主枝的環(huán)割處理可有效降低果樹冬梢抽發(fā)的概率，顯著提高果實(shí)的營養(yǎng)物質(zhì)，尤其是可溶性糖的含量，同時(shí)還可減少果實(shí)中總酸的含量，提高果實(shí)的糖酸比。除此之外，經(jīng)過環(huán)割處理的果樹的果實(shí)更大、色澤更好，可以增加果實(shí)的美觀程度。即在果樹的種植中采用環(huán)割手段可取得提高果樹果實(shí)的外觀和內(nèi)在品質(zhì)的效果。

但目前果樹的環(huán)割作業(yè)對于果農(nóng)來說卻是一件非常吃力和疲勞的工作。現(xiàn)階段果農(nóng)借助于較為簡單、落后的環(huán)割刀具來對果樹的樹枝進(jìn)行環(huán)割作業(yè)，使用這樣的環(huán)割工具進(jìn)行環(huán)割作業(yè)不但費(fèi)力、費(fèi)時(shí)，而且不適合大面積的果樹以及不同長勢的果樹的環(huán)割工作。課題旨在解決果農(nóng)用戶的實(shí)際生產(chǎn)問題，重點(diǎn)是通過創(chuàng)新思維重新設(shè)計(jì)有別于傳統(tǒng)果樹環(huán)割工具人力工作原理的新型環(huán)割工具，使得果樹環(huán)割工具有一個(gè)全新的設(shè)計(jì)，且本課題的研究成果亦可對其他果樹環(huán)割工具的設(shè)計(jì)提供一定參考價(jià)值。

1 果樹環(huán)割機(jī)的工作原理

果樹環(huán)割機(jī)機(jī)械部分主要由環(huán)割機(jī)刀頭（第1卡持部包括相連接的第1環(huán)割部和第1操控部；第2卡持部與第1卡持部交叉并鉸接；第2卡持部包括相連接的第2環(huán)割部和第2操控部；第1環(huán)割部和第2環(huán)割部圍合形成封閉的環(huán)割空間）、持握把、無刷電機(jī)、無線鋰電池等組成。

果樹環(huán)割機(jī)構(gòu)為電動(dòng)剪式設(shè)計(jì)，環(huán)割刀頭本體為雙層環(huán)割刀設(shè)置，環(huán)割剪頭本體內(nèi)均設(shè)有刀頭槽，環(huán)割刀片設(shè)在刀頭槽內(nèi)，環(huán)割刀片為半圓形刀頭，環(huán)割刀片延伸出環(huán)割剪頭本體的長度為0.5～5 cm，環(huán)割剪頭的雙層環(huán)割刀間距1～10 cm。

使用者開啟電源后將切割鋸套至植物樹干，夾緊后通過環(huán)形切割鋸內(nèi)環(huán)割鋸片做往復(fù)運(yùn)行完成環(huán)割功能并在切割完成后將樹皮剝落。

隨著國家對“三農(nóng)”領(lǐng)域的進(jìn)一步扶持，提高農(nóng)業(yè)領(lǐng)域工作效率，解決果農(nóng)用戶的實(shí)際生產(chǎn)問題已迫在眉睫。果樹環(huán)割機(jī)的研究及應(yīng)用可在果農(nóng)生產(chǎn)使用過程中解決不便捷、費(fèi)力、易產(chǎn)生疲勞且作業(yè)效率不高等問題，本課題的研究成果還可以對其他果樹環(huán)割工具的設(shè)計(jì)提供一定的參考價(jià)值，為農(nóng)用生產(chǎn)工具的進(jìn)一步發(fā)展提供一定的研究價(jià)值。

2 果樹環(huán)割機(jī)的創(chuàng)新點(diǎn)——雙層環(huán)割刀頭

目前果園作業(yè)所用的環(huán)割工具操作比較繁瑣，果農(nóng)很難掌握，工作效率低；且常因操作不當(dāng)，傷及木質(zhì)部過深，致使結(jié)果枝死亡，造成減產(chǎn)，甚至死樹；也有傷及使用者的。使用者在使用換割工具時(shí)大多時(shí)間要保持蹲姿常處于靜態(tài)施力狀態(tài)，因此，在常規(guī)環(huán)割作業(yè)中常常費(fèi)時(shí)費(fèi)力且工作效率不高，在此種工作條件下使用者迫切需求一種新型環(huán)割工具來減輕作業(yè)負(fù)擔(dān)。由此發(fā)現(xiàn)，新型的果樹環(huán)割機(jī)需具備操作便捷、省力、適用性強(qiáng)、環(huán)割質(zhì)量高、安全等特性。環(huán)割刀頭及刀具見圖1～圖4。

圖1 環(huán)割刀頭1Fig.1 The ring cutter head 1

圖2 環(huán)割刀頭2Fig.1 The ring cutter head 2

圖3 刀頭設(shè)置腰型孔Fig.3 The setting waist hole for cutter head

圖4 果農(nóng)用環(huán)割刀示意Fig.4 The schematic diagram of agricultural ring cutter

本課題所研究果樹環(huán)割機(jī)則具備以下特性。

第1環(huán)割部1011和第2環(huán)割部1021可以為半圓環(huán)形，該環(huán)割空間103用于對應(yīng)果樹或藥用植物的待環(huán)割的枝干等。第1環(huán)割刀104和第2環(huán)割刀105均為弧形。第1卡持部101和第2卡持部102通過銷軸鉸接，使第1卡持部101和第2卡持部102能夠相對轉(zhuǎn)動(dòng)，以使環(huán)割空間103封閉或打開，滿足適用性強(qiáng)的要求。

環(huán)割裝置具有第1環(huán)割部1011的端部與第2環(huán)割部1021的端部相向移動(dòng)的卡持狀態(tài)以及第1環(huán)割部1011的端部與第2環(huán)割部1021的端部背向移動(dòng)的張開狀態(tài)，以使環(huán)割空間103封閉或打開。環(huán)割裝置處于卡持狀態(tài)時(shí)，能夠與待環(huán)割的枝干卡持以進(jìn)行環(huán)割操作，環(huán)割裝置處于張開狀態(tài)時(shí)能夠從待環(huán)割的枝干上移除，進(jìn)行下一操作，滿足操作便捷省力的要求。

操作者可通過第1環(huán)割部1011的端部和第2環(huán)割部1021的端部分離并背向移動(dòng)，卡持待環(huán)割的枝干，第1環(huán)割部1011的端部和第2環(huán)割部1021的端部結(jié)合連接，使環(huán)割空間103封閉并固定尺寸，即可對枝干進(jìn)行環(huán)割操作，相對于人工操控把手施力不均勻環(huán)割，該設(shè)計(jì)加強(qiáng)了環(huán)割深度控制，而第1環(huán)剝刀104和第2環(huán)剝刀105朝向環(huán)剝空間103的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有多個(gè)均勻分布的鋸齒。鋸齒的設(shè)置減少著力面積，增加環(huán)剝速度。需要說明的是，本課題提出的果樹環(huán)割機(jī)可以通過設(shè)置第1環(huán)剝刀104和第2環(huán)剝刀105上的鋸齒厚度實(shí)現(xiàn)對環(huán)剝寬度的要求，一次環(huán)剝出所需寬度，避免上下兩側(cè)環(huán)剝切割，一定程度上提高了環(huán)剝效率，滿足環(huán)保質(zhì)量高及安全的要求。

3 結(jié)語

在2018年12月12日李克強(qiáng)總理主持召開的國務(wù)院常務(wù)會(huì)議就部署要加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)升級，助力鄉(xiāng)村振興、“三農(nóng)”發(fā)展，這充分說明了國家對于“三農(nóng)”領(lǐng)域擺脫舊生產(chǎn)方式而使用更先進(jìn)的生產(chǎn)工具及生產(chǎn)方式創(chuàng)造價(jià)值的期望。

本課題所研究的果樹環(huán)割機(jī)旨在提高果樹環(huán)割作業(yè)的效率，充分說明了國家部署農(nóng)機(jī)裝備升級的有效性，在國家的大力扶持下越來越多貼合實(shí)際提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的農(nóng)機(jī)裝備出現(xiàn)，承擔(dān)大部分繁瑣、操作困難且機(jī)械化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)。

果樹環(huán)割機(jī)在果樹生產(chǎn)中的應(yīng)用種類范圍非常廣，既用作蘋果樹、棗樹等果樹，也可用于杜仲、黃壁、厚樸等木本類藥用植物，從而可使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者更好地調(diào)控樹勢及提高生產(chǎn)效率，大大提高果樹及藥用植物生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。果樹環(huán)割機(jī)的研究與應(yīng)用為農(nóng)機(jī)裝備的改進(jìn)提供了有益的參考。