蘇　明海南科技職業(yè)學(xué)院

提高挖坑機(jī)鉆頭性能研究

蘇明
海南科技職業(yè)學(xué)院

通過(guò)對(duì)植樹(shù)挖坑機(jī)鉆頭的分析，給出挖坑機(jī)鉆頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，改進(jìn)挖坑機(jī)鉆頭工作性能，是提高挖坑機(jī)挖坑效率的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)表明，優(yōu)化設(shè)計(jì)后的挖坑機(jī)在多碎石硬土山地挖坑性能強(qiáng)，并且能在低速時(shí)正常挖土。

挖坑機(jī)；鉆頭；優(yōu)化設(shè)計(jì)

項(xiàng)目來(lái)原1：2014年海南省高等學(xué)?？茖W(xué)研究項(xiàng)目，《多刀口多間隙切削土方鉆頭果樹(shù)種植挖坑機(jī)的研發(fā)》編號(hào)HNKY2014-109；

項(xiàng)目來(lái)原2：2015年海南省自然科學(xué)基金，《多刀口和多間隙排列分層切削土方鉆頭果樹(shù)種植挖坑機(jī)的研發(fā)》編號(hào)20155209。

引言

在一些土質(zhì)比較硬多碎石的山地，傳統(tǒng)的植樹(shù)挖坑機(jī)挖土比較困難，鉆頭是挖坑機(jī)挖土的直接工作部位，如果合理的改進(jìn)挖坑機(jī)鉆頭結(jié)構(gòu)，可以提高挖坑機(jī)在土質(zhì)較硬的多碎石山地的挖坑能力，本文提供一種具有刀齒鋒利，挖硬土和多碎石山地能力強(qiáng)的植樹(shù)挖坑機(jī)鉆頭的設(shè)計(jì)方案。

1.目前國(guó)內(nèi)外挖坑機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)水果的需求量增大，果樹(shù)種植業(yè)發(fā)展迅猛，果樹(shù)種植到處可見(jiàn)，在果樹(shù)種植和植樹(shù)造林中，挖坑勞動(dòng)強(qiáng)度最大也最難，解決種植挖坑問(wèn)題是提高植樹(shù)工作效率的關(guān)鍵，在我國(guó)現(xiàn)有的植樹(shù)挖坑機(jī)設(shè)計(jì)制造中，普遍存在這樣的缺點(diǎn)：在設(shè)計(jì)上只針對(duì)挖坑機(jī)在普通土質(zhì)上挖坑，挖坑機(jī)鉆頭不齒鋒利，在多碎石頭硬土質(zhì)的山地挖坑時(shí)效率低，能耗大。

2.傳統(tǒng)挖坑機(jī)鉆頭結(jié)構(gòu)及各部位的作用

傳統(tǒng)挖坑機(jī)鉆頭（如圖一所示）由鉆尖、刀片、導(dǎo)土螺旋板和主軸組成。鉆尖起定位作用，刀片用于切削土壤，導(dǎo)土螺旋板則主要起升土排出作用，導(dǎo)土螺旋板有單螺旋板和雙螺旋板兩種。

圖一　傳統(tǒng)挖坑機(jī)鉆頭

3.挖坑機(jī)鉆頭優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

挖坑機(jī)鉆頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)從其結(jié)構(gòu)、材料及制造工藝入手，鉆頭組成如圖二所示，由主軸、導(dǎo)土螺旋、導(dǎo)向鉆板板和刀齒組成，刀齒結(jié)構(gòu)如圖三所示，和傳統(tǒng)挖坑機(jī)鉆頭相比，不同的是本鉆頭采用刀齒代替刀片，刀齒采用耐磨性高而堅(jiān)韌的材料制造，如猛鋼、鉻合金鋼等，經(jīng)熱處理工藝后表面硬度要達(dá)到46HRC以上，刀齒整體和水平面約成20°角，刀齒具有鋒利、破土能力強(qiáng)的特點(diǎn)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)正實(shí)：①挖坑機(jī)挖多碎石硬土山地時(shí)挖土比較容易；②在鉆頭低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（鉆頭轉(zhuǎn)速150轉(zhuǎn)/分到200轉(zhuǎn)/分）可正常挖坑。

圖二　挖坑機(jī)鉆頭整體圖

圖三　刀齒結(jié)構(gòu)平面圖

4.優(yōu)化后的挖坑機(jī)鉆頭工作原理

優(yōu)化設(shè)計(jì)后的挖坑機(jī)鉆頭在作業(yè)時(shí)，主軸帶動(dòng)鉆頭的其它部位轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)鉆頭垂直向下運(yùn)動(dòng)，在扭矩和軸向力的作用下，刀齒的刀刃切削土壤，刀尖劃削土壤，由于有鋒利而堅(jiān)韌的刀齒同土壤，土壤極容易松碎，切下的松碎土壤沿導(dǎo)土片工作面上升，運(yùn)到地表后被拋離到坑的周?chē)Ｗ罴训你@頭轉(zhuǎn)速為180～300轉(zhuǎn)/分，其圓周線(xiàn)速度為3米/秒左右，以保障松碎土壤可以升運(yùn)出，并且運(yùn)出的土壤不致甩得過(guò)遠(yuǎn)，以便回填埋樹(shù)苗。

5.結(jié)束語(yǔ)

在果樹(shù)種植和植樹(shù)造林中，提高挖坑機(jī)挖坑效益是提高果樹(shù)種植工作效率的關(guān)鍵問(wèn)題，挖坑機(jī)鉆頭設(shè)計(jì)是否合理是提高挖坑機(jī)挖坑效益的重要因素，目前使用的挖坑機(jī)其鉆頭不齒鋒利，挖坑效率低，能耗大，通過(guò)對(duì)挖坑機(jī)鉆頭的合理設(shè)計(jì)，在挖坑機(jī)鉆頭裝有合理結(jié)構(gòu)的刀齒，使挖坑機(jī)鉆頭鋒利堅(jiān)硬，切削土壤省力，是提高挖坑機(jī)工作效率，降低挖坑機(jī)能耗和人工勞動(dòng)強(qiáng)度的有效途徑。

［1］于建國(guó)，屈錦衛(wèi).國(guó)內(nèi)外挖坑機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).農(nóng)機(jī)化研究，2006年12月.

［2］趙忠松.盧博友.王天賜.基于ANSYS的懸掛式挖坑機(jī)鉆頭靜力學(xué)分析.農(nóng)機(jī)化研究2010年6月.

［3］俞國(guó)勝，顧正平，錢(qián)樺，陳?ài)浚S靜.半干旱沙地深栽造林鉆孔機(jī)的性能試驗(yàn)與研究.林業(yè)科學(xué)2001年03期.

蘇明（1969-），男，海南省臨高縣人，漢族，本科，海南科技職業(yè)學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)與制造教研室副主任，講師/工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。