小型挖坑機的設(shè)計

億m3,林業(yè)用地的木材蓄積量達到124.9億m3;國內(nèi)人工林蓄積量為10.1億m3,人16.55%,遠低于27%的全球森林平均覆蓋率，僅僅達到后者的61.3%左右；從人均方面來看，國內(nèi)人均森林蓄積量僅有全球人均水平的1/8,人均森林面積同樣僅達到全球人率高、質(zhì)量有保障等。據(jù)估算，挖坑機的工作效率高達人工挖坑的30倍以上，而挖坑2.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1)內(nèi)蒙赤峰田豐農(nóng)林機械廠的主營產(chǎn)品是3WH-60型懸掛式挖坑機，這款挖坑機的整體結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，操作簡單而輕便，用起來十分靈活，挖坑效率達到了80-150坑每小時，挖坑最大深度為1200mm,挖坑直徑大約是250-600mm,能夠2)山東大豐機械廠的主營產(chǎn)品是大豐王系列WKJ-60/70挖坑機，挖坑效率達到了60坑每小時，設(shè)備轉(zhuǎn)速高達248轉(zhuǎn)/min,挖坑最大深度為650-800mm,還可按照用戶需3)哈爾濱林業(yè)福馬機電設(shè)備公司的主營產(chǎn)品同樣是懸掛式挖坑機，其挖坑效率達到了120坑每小時，挖坑最大深度為800mm,挖坑直徑大約是250-600mm,能夠搭配4)對我國而言，手提式挖坑機尚屬新興產(chǎn)品，是一種適合家庭使用或者復(fù)雜地形具代表性的國產(chǎn)手提式挖坑機是哈爾濱林業(yè)福馬機電設(shè)備公司生產(chǎn)的3WS-2.8型手提挖坑直徑大約320-500mm,挖坑最大深度約為500mm,設(shè)備總重僅有17.6kg。從設(shè)計具體來說，常應(yīng)用于開挖黃土高原溝坡、坡度不超過35度的山地荒林、次生林等等。出了挖坑機在各種工作環(huán)境下的動態(tài)力學(xué)指標，歸納了影響挖坑機鉆頭轉(zhuǎn)矩的各項因在平地行駛時依靠輪胎，遇到坡地或者不平整地形則轉(zhuǎn)而采用行走腳，可以在56度以挖坑機，該機通過一臺H35D發(fā)動機驅(qū)動，設(shè)備總重不超過7.0kg,挖坑直徑大約為為1.3KW、轉(zhuǎn)矩為1.7N·m的發(fā)動機，設(shè)備總重約8.2kg,鉆頭最高轉(zhuǎn)速達到190r/min,美國企業(yè)研發(fā)出一款HYD-TB11H型液壓挖坑機，設(shè)備總重僅有170kg,轉(zhuǎn)速最高可達141r/min,鉆頭轉(zhuǎn)矩達到了349N·m。美國有一款安裝了4.1KW功率發(fā)動機的MDL-5B2.2挖坑機的構(gòu)造(1)按配套動力和掛結(jié)方式分1)手提式挖坑機體，只需兩人甚至單人便可操作，既可挖坑又可整地，適合使用在坡度不超過35度的2)懸掛式挖坑機3)自走式挖坑機將機械能轉(zhuǎn)變成液壓能，并驅(qū)動挖坑機的所有部分工作。地鉆裝置包括兩個主要部分，分別是鉆頭和內(nèi)置有油馬達的減速器。液壓油驅(qū)動控制系統(tǒng)，隨后由控制系統(tǒng)驅(qū)動油馬達工作，接著經(jīng)由減速器來驅(qū)動鉆頭軸，鉆頭軸中安裝了一根方軸，只需延伸方軸或者拔出方軸的定位銷，便可以加大挖坑深度。這款挖坑機能夠挖出直徑達0.45m、坑深4.5m的坑。QW-1000型挖坑機基本上是屬于這種類型，但它是車載鉆機的形式。(2)按鉆頭安裝位置分1)立式挖坑機立式挖坑機是常見的一種類型，亦稱立軸式挖坑機，即鉆頭的鉆桿與減速器輸出軸聯(lián)接是和地面呈垂直狀態(tài)的。這種挖坑機一般僅適用于進行挖坑作業(yè)。2)臥式挖坑機臥式挖坑機也被稱為水平軸式挖坑機，其鉆頭軸桿基本處于水平安裝狀態(tài)，可以按照具體工作條件來適當(dāng)調(diào)整氣鉆桿傾斜度。2.2.3挖坑機的鉆頭挖坑機鉆頭無疑是挖坑機最重要的零部件。按照挖坑機的作業(yè)條件及技術(shù)需求來看，挖坑機的作業(yè)類型主要包括三種，分別是挖坑、整地以及開溝。當(dāng)采用螺旋式鉆頭的挖坑機處于挖坑作業(yè)狀態(tài)時，會將大多數(shù)土壤拋出坑外，通常適用于樹木栽種、建筑挖坑等作業(yè)環(huán)境。當(dāng)挖坑機處于整地作業(yè)狀態(tài)時，并不會將土壤拋出坑外，通常適用于植樹造林、播種等作業(yè)環(huán)境。當(dāng)挖坑機處于開溝作業(yè)狀態(tài)時，往往會將土壤集中由一側(cè)或者兩側(cè)拋出坑外，通常適用于開挖溝渠等作業(yè)環(huán)境。因此，最適合本次畢設(shè)的是螺旋式鉆頭。螺旋式鉆頭包括四個組成部分，分別是鉆尖、螺旋翼片、刀片等。鉆頭在運轉(zhuǎn)過程中，會一邊旋轉(zhuǎn)一邊朝下進行進給運動。在挖坑機作業(yè)的時候，鉆尖既發(fā)揮了定心作用，又起到了將中心土壤切去的作用，會順著鉆頭刀片的排列方式來切割土壤，隨后將土壤順著螺旋翼片提升，最后向著坑四周拋出，鉆頭螺旋翼片部分長度直接決定了拋出坑的土壤量。倘若坑深度超過螺旋式鉆頭的總長，那么必須實施多次拋土操作。螺旋式鉆頭的工作面呈現(xiàn)和鉆頭軸線相垂直的圓柱體直線段，并伴有鉆頭劃出的螺旋導(dǎo)向線。在同心圓柱體的基礎(chǔ)上截鉆頭表面，便可以獲得多條螺旋線，螺旋升角和圓柱體半徑之間存在反向關(guān)系。螺旋形鉆頭工作面不能展開成平面。第3章手提式挖坑機的設(shè)計圖3-1手提式挖坑機結(jié)構(gòu)示意圖螺旋形鉆頭8作為工作部件，并分別利用螺栓將鉆頭軸桿與橫梁5相連，鉆頭橫軸上分別焊接了三片垂直刀6和兩片水平刀7。保護罩9固定于發(fā)動機底板之下，主要作用是手提式挖坑機鉆頭由大刀翼2,小刀翼4,刀體3及其中心刃1等組成(圖3-3)。其大、小刀翼的切削面磨成200的刀刃；入土角圖3-3雙頭螺旋式鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖刀片就是所謂的鉆鏵(鉆鏟),主要作用是切割土壤，在作業(yè)過程中極易出現(xiàn)磨損。鉆頭在入土之前，必須確保實際后角ε大于0,否則刀片必然會產(chǎn)生過寬的背棱，角ε。據(jù)試驗，當(dāng)名義后角ε處于250-450之間時，入土阻力與力矩達到最小值。此鉆頭刀片的最佳厚度是8-10毫米，刀刃的最佳厚度是0.5-1毫米。一般利用65Mn鋼或者65SiMnRe鋼來制造鉆頭刀片，鉆頭刀刃淬火區(qū)的最佳厚度是25-35毫米，硬度3.3離合器的設(shè)計3.4具體設(shè)計步驟1)確定總體設(shè)計方案所以選擇設(shè)計為壓縮彈簧形式，被動盤和離心塊之間的距離是1mm,滿足要求且便于2)確定離合器需要傳遞的扭矩：故Mf=β×Memax=1.2×5.93=7.116N.m3)初定結(jié)合轉(zhuǎn)速：nl=2100r/min得n2=2625r/min4)確定離合器結(jié)構(gòu)形式的直徑D和盤壁厚度分別是100mm與2mm,以厚度為3mm的石棉充當(dāng)摩擦配合，據(jù)此可知，被動盤的半徑R約為44mm;根據(jù)離心塊質(zhì)心半徑確定范圍，隨后參考已經(jīng)明確的離心塊外形與結(jié)構(gòu)，計算出r=20mm;以45號鋼為原材料制作被動盤和離心塊，因為選擇石棉充當(dāng)摩擦配合，所以(1)擺線針輪行星減速器的結(jié)構(gòu)特點傳動效率近乎100%。傳動比范圍遠大于普通減速器，國內(nèi)現(xiàn)有的單級傳動比、二級傳(2)擺線針輪行星傳動的傳動比上，上面同時存在偏心距A,一旦輸入軸H開始旋轉(zhuǎn)，擺線輪a在環(huán)繞輸入軸H軸線(3)擺線針輪行星減速器的輸出機構(gòu)速目的，不過因為擺線輪a是在以偏心距A為半徑的軸線Oa上進行圓周運動，所以如借助孔銷式輸出機構(gòu)將擺線輪a的角速度傳遞至輸出軸V。圖3-4與圖3-5分別體圖3-4圖3-5擺線針輪行星傳動結(jié)構(gòu)示意圖H.輸入軸V.輸出軸1.偏心套2.擺線輪3.針齒銷(套)4.柱銷(套)擺線輪上沿直徑Dw的圓周上均布有Zw個直徑為dw的圓孔(一般稱為柱銷孔),在輸出軸的圓盤上沿直徑Dw的圓周上均布有Zw個直徑為dp的柱銷，柱銷上套有直式中dw-柱銷孔的直徑dp-柱銷套的直徑A-偏心距/2;dw-dp=2A,所以BC=(dw-dp)/2=A=OaO,這時銷孔銷軸，擺線輪和輸出軸中心B、C、Oa和O構(gòu)成一平行四邊形，不論擺線輪轉(zhuǎn)到什么位置，00aBC總是平行第4章ZL型擺線針輪行星減速器的結(jié)構(gòu)形式輪齒數(shù)Za=傳動比=25;轉(zhuǎn)矩Tmax=5.93(Nm)輸出軸：(2)確定傳動的結(jié)構(gòu)型式根據(jù)手提式挖坑機使用要求，選用立式、一個擺線輪、針輪固定的結(jié)構(gòu)型式。(3)確定擺線輪、針輪的齒數(shù)和主要零件的材料擺線輪齒數(shù)Za=25針輪齒數(shù)Zb=26主要零件材料GCr15,HRC60-64針齒殼材料鎂合金材料針齒套柱齒銷材料GCr15,HRC60-64柱銷材料GCr15,HRC60-64柱銷套材料GCr15,HRC58-62(4)確定針輪直徑DZ用經(jīng)驗公式估算式中Tv—輸出轉(zhuǎn)矩(Nm),Tv=129_62(Nm)(五)確定短幅系數(shù)K?和偏心距e因Z,=26,故可先取K?=0.65則圓整成尾數(shù)為0.5mm的倍數(shù)，即可取e=2mm,則短幅系數(shù)為D?=(0.4~0.5)Dz=(0.4~0.5)×初選擺線輪的寬度bg’=0.15RZ=0.15×70=10.5mm所以軸承選擇根據(jù)手冊查的，42305型軸承的特性額定動載荷C=24.133(kN)軸承外徑D1=0.062m軸承寬度b=0.017m滾子長度1<bc取1=8mm參考文獻型雙螺旋葉片植樹挖坑機的設(shè)計.《新疆農(nóng)機化》,2020(03):31-33.[2]靳培英.微型液壓挖坑機螺旋鉆頭的設(shè)計與分析.《當(dāng)代農(nóng)機》,2020(06):57-58.[3]房強.挖坑機在林業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用.《農(nóng)業(yè)科技與裝備》,2020(02):56-5