圆盘式开沟器的创新设计.docx

圆盘式开沟器的创新设计陈鹏+张波摘要：在我国山地丘陵地带，农业机械普遍小型化，动力比较小，现行的开沟器很难与动力机相匹配，开沟宽度不能调整，开沟深度调整有限。为了适应山地开沟作业，特提出了一种新型圆盘式开沟机。该开沟机工作阻力小，所需驱动力小，结构简单、可靠性高、成本低，开沟宽度和深度的调节极为方便，容易推广和使用。关键词：农业机械;圆盘式开沟器;山地作业;开沟宽度中图分类号：S222.5+2文献标识码：ADOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.009开沟是农业生产中最常见和应用最广的作业方式，因此，在农业生产中，它占有非常重要的位置。开沟器是开沟作业的工作机具，按其入土不同，可分为锐角和钝角两大类。锐角开沟器主要有锄铲式、翼铲式、船型铲式和芯锌式等;钝角开沟器主要有单圆盘式、双圆盘式、滑刀式和靴式等，这些开沟器都存在一定的缺点。随着我国城镇化进程的不断加快，农村人口大量转入城市，农村劳动力缺乏，对农业机械化水平的要求逐步提高，市场急需一种能适应小型动力、开沟宽度和深度可调，结构简单、成本较低，适应山区丘陵地带作业的开沟器作业机具。因此，研究一种新型的开沟器具有非常重要的意义。1挖刨刀具结构的创新设计挖刨刀具是开沟器的核心，其安装结构决定了开沟器的工作效率和工作阻力。传统的圆盘开沟刀具的安装结构比较单一，效率不高，并且开沟工作阻力很大，适用于丘陵地带的小型发动机不足为其以提供所需的动力。如图1所示，这种新型的刀具安装结构的创新之处在于，在1个圆盘上，沿其圆周均匀依次固定大、中、小3种规格的挖刨刀具。3种规格刀具的开沟宽度、开沟深度和挖刨土的角度均有不同。开沟时，刀盘如图1中箭头所示方向旋转。此时，1号刀具开始入土，而后挖刨更宽更深的2号刀具入土，紧接着是挖刨最宽与最深的3号刀具入土。这种刀具安装结构的设计是将一个开沟过程分为了3步，即分层挖刨，犹如拉床上的拉刀在拉孔一样。根据相应的经验公式来确定刀盘的外径，即：D=（1.2～1.4）L.（1）式（1）中：L为开沟深度。如果设计的开沟深度为0.7m，那么，由最大开沟深度可以确定其刀盘直径为0.84～0.98m。由此可最终确定D为0.9m。图2各把刀具的开沟参数变化如图2所示，不同刀具的规格有很大的不同。1号、2号、3号刀具在开沟深度和开沟宽度上均属于一个递增的过程。在传统的开沟器中，动力一直制约着开沟深度和开沟宽度，而开沟宽度和深度的减小将大大减小对动力的需求。这种刀具结构的设计，在开沟宽度和深度不变的情况下，分层处理开沟深度和宽度。在开沟宽度上，将整个所需挖刨的宽度分配给1号、2号、3号刀具分别挖刨，使得在开沟宽度不变的情况下，挖刨阻力逐渐减小。由于土壤从表层到深层的紧实程度逐渐加深，所以，刀具在挖刨时遇到的阻力也在逐渐增加，特别是深层土壤，给刀具带来了巨大的阻力。因此，在开沟的深度上，1号、2号、3号刀具分别挖刨不同深度的土壤，这在很大程度上减少了所需的开沟动力。这种结构设计不仅能够提高开沟的效率，对动力的需求也降低了很多。这对于难以实现农业机械化的丘陵地带来说是非常适用的。因为这样的开沟器只需要小型的动力机提供动力即可，加快了丘陵地带的便携农业机械的普及速度。2刀盘悬挂的创新设计在丘陵地带，由于地势的原因，现代农业机械很多都难以到达，这成为了丘陵地带农业机械化发展的一个瓶颈。这一区域的农业发展急需专业的农业机械开放。对于丘陵地带，农业机械应当轻量化，易于搬运携带，同时，也要便于拆装，而这对于开沟机械来说是一个很大的难题。对于圆盘开沟机，刀盘悬挂的设计是关键，而悬挂的关键是要与现行动力机相适应，以实现快速连接和快速拆卸。悬挂系统和刀盘安装如图3所示。图3悬挂系统和刀盘安装示意图如图3所示，整套悬挂系统简单、质量小、便于搬运携带。其通过2，7与机身铰接，可以实现快速装拆。此外，在刀盘的安装上也实现了一定程度的快速拆卸性。刀盘通过螺母14，15紧锁在螺杆上，这样的结构设计使刀盘易于实现左右调节，更重要的是，刀盘的装拆非常快。采用这种设计，一次作业可携带多个刀盘，进而开出不同的沟宽和沟深。3总结本文提出的新型刀具结构设计分层处理了传统的一次开沟作业，它对驱动力的要求很低，非常适用于山地丘陵农业机械小动力化。刀盘悬挂的设计结果简单，整体轻量化，同时，可以快速装拆，以便于山地丘陵的便携搬运和快速更换刀盘，进而开出不同沟宽与沟深。这些设计都非常适应于山地丘陵地带的开沟作业，对于普遍小动力、小型化的山地丘陵农业机械化来说具有重要的意义。参考文献[1]董建军，武广伟，付卫强.我国农田开沟机研究进展及展望[J].农机化研究，2014（2）：237-240.[2]李金琦.旋转开沟机[M].北京：中国农业机械出版社，1984.〔编辑：白洁〕TheInnovativeDe