如何安全高效地给大树理发

　　湖南省长沙市湘一芙蓉中学 李泽圣

　　指导教师 黄双辉 罗 旋 杨陆平

　　来源：全国青少年科技创新大赛获奖作品展播

　　经过了解，传统的树冠修剪方法是由工人搭梯子去修剪美化，时不时地会发生工人摔伤摔残的事故，而现有的绿篱机也只能修剪3米高的小树，现在国内外均没有专用的大树树冠修剪机，造成这一现象最主要的原因是动力机构与剪切刀具组合后，无论装在刀具的上方或是下方，都会导致杆头或传递机构过重，超过了工人能竖起工作的极限。因此，我们想设计一种比较便携、轻量化的树冠修剪刀具，以解决不搭梯子就不能对较高的大树进行修剪的问题。

　　我们着眼于刀具、动力机构和传动机构的便携性设计，整体设计如图1所示。多齿叠片刀具与气缸之间，使用连接套相连接固定。在连接套内，气缸运动轴头与多齿叠片刀具中一片刀具尾部活动连接，实现气缸轴上下往返运动时，带动多齿叠片刀具做剪切运动。气缸尾端固定连接套，连接套再与铝合金伸缩杆活动连接。气缸控制器与气泵之间通过气管相连通。

　　图1 便携式大树冠修剪机结构图

　　工作时，首先启动气泵，压缩好高压空气待用，将铝合金杆调到作业面高度，把控制盒内的时间继电器设定好导电频率，通过时间继电器指挥电磁阀打开、闭合，实现对高压气源的控制，从而使达到控制气缸的速度，气泵内的高压空气通过气管进入电磁阀，再进入气缸，气缸轴就带动多齿叠片刀具快速工作起来，操作者只要稳拿铝合金长杆，就可以对树冠进行修剪作业。

　　另一方面，考虑到多齿叠片刀具的特点——由两片完全相同的多齿钢片相叠组成，现有工作模式是这种多齿刀具在剪切时是每个齿内的枝条都是同时剪断——就像同时折断一大把筷子一样，毫无疑问会相当费力。这种“一把筷子难折断”的情况，有没有办法变成“一根筷子轻轻被折断”呢？我们想出的办法是将多齿叠片刀具的上下两片刀片进行改良，将其中一片的齿距作调整，使得上下两片刀具的齿距不一样，就可以实现渐进式修剪，每次剪切时只有一部分齿条在剪切树枝。实验结果表明，未改进的多齿叠片刀具比改进后的刀具，剪切时阻力大了2倍还多。

　　我们设计了这种气缸带动多齿叠片刀具的结构，再安装在铝合金伸缩杆或竹杆上，请工人来实际操作，对两棵直径15cm、高约6m的桂花树修剪树冠，发现只要有足够长的轻质伸缩杆或轻质竹杆，即使超过10m 高的特大树也能对其树冠进行修剪，气动刀头总成只有1.7kg。另外，为了保证超过10m的长杆尽量不弹、晃、弯，最好在主杆中部装上简易活动关节，再连接一根或两根斜撑杆，使斜撑杆与主杆成为人字形或三脚架形，由一人或两人各掌控斜撑杆，另一人操作带刀头主杆进行修剪。总的来说，这款树冠修剪机的设计，消除了园林工人搭梯子修剪大树树冠的隐患，并且改变了传统工作方式，由原来工人搭梯近距离小面积修剪，改变为工人站在地面远距离大面积修剪，提高了修剪质量。

本文由中国农业科学院作物科学研究所研究员程须珍进行科学性把关