1WK-70 型双螺旋叶片植树挖坑机的设计

2020-07-02焦锐斌史慧锋

新疆农机化 2020年3期

焦锐斌，王瑞，史慧锋，周欣

（1．新疆农业科学院农业机械化研究所，新疆乌鲁木齐830091；2．新疆设施农业工程与装备工程技术研究中心；3．农业部林果棉与设施农业装备科学观测实验站；4．新疆农业科学院农业工程公司）

0 引言

随着地球环境的日益恶化，需要大量植树造林，改善环境，因此，研制经济高效的植树挖穴机具有重要意义。现在所用挖穴机钻头及螺旋叶片结构工艺复杂，易损件安装不便。因此，本课题组设计了一种双螺旋叶片挖坑机，工作时，拖拉机的提升臂拖带悬挂架进行升降，由拖拉机动力输出轴经万向传动轴带动旋转工作部件完成挖坑作业[1-2]。

1 整机结构设计

该挖坑机可与小四轮拖拉机三点悬挂配套使用，由悬挂架、带安全装置的万向传动轴、减速箱、双螺旋型钻头等构成，减速箱由一对锥齿轮传动组成。悬挂架两端分别与拖拉机和减速箱铰合连接，双螺旋型叶片及钻头固定在减速箱的输出轴上；工作时，拖拉机的提升臂拖带悬挂架进行升降，由拖拉机动力输出轴经万向传动轴带动旋转工作部件完成挖穴作业；该机具有结构简单、作业质量好、效率高、移动及通过性能灵活的特点，广泛应用于植树造林、施肥集水、埋设桩柱等作业[3]。

挖坑作业时，拖拉机液压悬挂装置处于浮动状态，使钻头对准挖坑标记中心靠自重下落，拖拉机的动力输出轴通过传动轴和减速器带动钻头旋转入土，钻头切去中心部分土壤，进而钻头叶片下端的刀片切削土壤，切下的土壤在离心力作用下被抛向坑壁，并在摩擦力作用下沿着叶片螺旋向上提升到地面抛到坑的周围，挖到预定深度时，通过液压悬挂装置提升钻头到运输状态，再转移到下一个挖坑地点。该机具有结构简单、作业质量好、效率高、移动及通过性能灵活的特点，广泛应用于植树造林、施肥集水等作业中。

2 主要技术参数

3 挖坑机螺旋叶片参数的计算及加工

3.1 螺旋叶片的计算

在已知螺旋直径D，螺旋轴直径d，导程P的条件下，可按下面公式确定下料圆坯。图中：导程P=280 mm；叶片宽度h；叶片展开里口半径r；切缺角a；切口旋长c。

（1）计算外螺旋实线长

（2）计算内螺旋实线长

（3）计算叶片宽度

（4）计算叶片展开里口直径

（5）计算切缺口角度

（5）计算切口弦长

根据以上计算数值，即可做出展开图。

3.2 螺旋叶片的加工

螺旋叶片下料用1 块花纹钢板，钢板厚度为2．5 mm，下料尺寸公差为±1 mm，如图2。拉伸要求：将下好料的叶片车内外圆，按要求角度割缺口，缺口两端面扳错开，穿在轴上，将各相邻叶片沿缺口处焊接，一端焊在轴上并将轴固定，另一端焊一拉环，用倒链钢丝绳卡在拉环上，将各叶片拉开，边拉边量节距，在测量节距为设计节距的1．1 倍时停止拉伸，经回缩节距正合要求。将拉成的叶片焊在轴上即成，保证拉伸长度为300 mm，公差±5 mm。

双螺旋叶片结构，采用调制处理，表面淬火，设计时，为避免作业停止后挖坑机出坑导致坑壁碰触，破坏作业效果，因此设计螺旋芯轴为下方直径较大，上方直径较小，这样即使机器停止运转螺旋叶片也能出坑穴，叶片与中间轴焊接固定，与立轴采用花键联接，销钉固定。将叶片焊接在芯轴上，采用50 mm 间隔断焊工艺，保证螺旋叶片不变形、不翘边，螺旋叶片成形平滑。叶片焊接在芯轴上，采用50 mm 间隔断焊工艺，保证螺旋叶片不变形、不翘边，螺旋叶片成形平滑。