张清林
1郭 红
2李蜀予
11. 宁夏工商职业技术学院 宁夏 750021；2. 宁夏基础地质调查院 宁夏 750021
摘 要：近年来，我国果树种植面积逐步扩大，由于人们环保意识的不断增强，枯枝、残枝和修剪 后的废枝既不允许果农就地焚烧，又不能按照生活垃圾统一处理，给果农带来了极大困惑。研究小组按 照黄河流域生态治理要求，研制出一种果木残枝拾捡、粉碎处理设备，可以通过机械化对果木残枝进行 拾捡，利用切刀切断后送入螺旋粉碎筒，进行粉碎、挤压脱水，使果木残枝粉碎至颗粒度不超过 6mm、
粉碎后的颗粒湿度不超过 12%。种植木耳、蘑菇或有机肥料添加辅料实现了果木残枝绿色循环经济发展模 式，响应国家“智慧农业”和“生态农业”的政策号召，是目前较为理想的处理方式。设备可完全实现 残枝的拾捡、收集、切断、粉碎、脱水机械化操作，降低了人工劳动强度，可以在果木种植行业推广应用。
关键词：拾捡；切割；粉碎；环保处理
伴随着我国退耕还林政策的不断深入推进，近 年来，果木种植面积迅速攀升。2020 年，我国苹果 的种植面积已经达到 196 万公顷，果木种植业的快 速发展导致因修枝剪叶、季节更替等产生的果木残 枝量逐年增高。以前，果农主要通过就地焚烧、堆积、
运垃圾站等方式来处理这些残枝。就地焚烧会造成 环境污染；人工拾捡、堆积、储运会增加人工成本，
由此引发了果木残枝处理难的问题。果农希望科研 人员尽快发明一种机械，既能实现机械化拾捡残枝，
又可以变废为宝，合理利用果木残枝。拾捡粉碎设 备就是在此背景下应运而生的。粉碎后的残枝可以 作为种植蘑菇、木耳的原料或有机肥的添加辅料，
实现了果木残枝的循环再利用。经查阅相关文献进 行综合对比，果木残枝机械拾捡并将其粉碎的处理 模式，既减少了人工拾捡的工作量、机械自动化程 度高，又可作为生产蘑菇、木耳的原料等循环再利 用，可操作性强，符合国家“智慧农业”和“生态 农业”的发展政策，是目前较为理想的处理方式。
粉碎蘑菇、木耳等原料的关键在于颗粒度不能超过 6mm，湿度不超过 12%。我国南北地区空气湿度差 较大，苹果残枝中的含水量也不尽相同。通过对现 有粉碎机械设备进行结构和参数优化，降低粉碎粒 度和湿度，促进循环利用效果，对提高果木残枝有 效综合利用具有重要意义。
国内类似的果木残枝拾捡机械以铅蓄电池带动 电动机作为动力输入，因动力不足，故效率不高。
也有采用以柴油机为动力输入的，虽然动力能够满 足拾捡要求，但柴油燃烧做功过程中排除的 SOX 和
NOX 对环境污染较为严重，烟尘中的固体颗粒附着 在果实表面，也会影响到果实的食用安全。大多数 拾捡和粉碎机械是独立存在的，拾捡机械从果园拾 捡打捆、运输至固定场地机械粉碎，将粉碎后的颗 粒跟播返田。这种工艺表面上看起来解决了残枝无 处可倒的窘境，也增加了土壤的透气性，但没有真 正发挥出果木残枝的技术附加值。也有极少数报道 使用拖拉机的牵引式机型，提高了作业的灵活性，
但从机械结构方面来看，粉碎单元结构简单、动作 单一，采用削片刀盘，冲击损耗导致粉碎机械工作 功率较低，能耗偏高，产生的噪音比较大。相较而言，
拾捡粉碎一体机以锂电池组带动直连减速电机为原 动力，切断刀片组分角度间隔切断，利用螺旋粉碎 筒进行粉碎、挤压，脱水动力输出均匀，操作简便，
安全可靠。
一、设计思路
首先，设备前端设置两个可升降万向轮和 3 个 带弹簧伸缩的拾捡前爪，行走过程中确保拾捡前爪 始终贴合在地表，以适应果园低洼不平的路况。果 木残枝拾捡粉碎处理设备主要通过前爪拾捡、收集，
替代了人工弯腰拾捡、收集。其次，拾捡到的果木 残枝通过带倒钉的传送带传送至上部切割装置，切 断刀片组分角度间隔切断，断枝利用重力落入螺旋 粉碎装置，在螺旋筒进料口的正下方设置一个排液 口，螺旋轮与筒壁的设计间隙逐渐递减，有利于残 枝粉碎过程中及时排出多余的汁液，既控制了粉碎 后料的颗粒度，又有效降低了颗粒中的含水量。
为实现以上功能，主要解决的技术难点和问题
有四点：（1）如何解决设备在不同地面上拾捡、
是一种理想的绿色环保拾捡粉碎机械。粉碎后的果 木颗粒用于种植木耳、蘑菇或有机肥料添加辅料，
实现了果木残枝绿色循环经济发展模式，走出了一 条果木种植业高质量发展的新路子，研究出的新型 环保果木残枝拾捡粉碎处理机器可完全实现残枝的 拾捡、收集、切断、粉碎、脱水一体化机械作业，
节约了人工劳动成本，深受果木种植农户欢迎。
参考文献：
[1] 夏雄 . 小型可移动式树枝粉碎机关键部件的 研究 [D]. 武汉：华中农业大学，2014.
[2] 唐硕 . 移动式枝桠粉碎机的设计及研究 [D].
哈尔滨：东北林业大学，2011.
[3] 张磊磊 . 树枝粉碎机切削刀片的仿生设计及
试验分析 [D]. 长春：吉林大学，2015.
[4] 杨彩娟 . 果园修剪枝条处理工艺及机械研究 [D]. 保定：河北农业大学，2013.
作者简介：
1. 张清林，单位：宁夏工商职业技术学院，大 学本科，副教授；
2. 郭红，单位：宁夏基础地质调查院，大学本科，
高级工程师；
3. 李蜀予，单位：宁夏工商职业技术学院，硕 士研究生，讲师。
基金项目：2020 年度宁夏工商职业技术学院校 级科学研究项目；
项目编号：NXGSKY202001