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由于开沟过程中开沟机前进速度较低，因此在研究刀具旋转运动时忽略车体前进速度，简化计算。
忽略螺旋底面与土壤土壤与土壤之间的摩擦力。
模型建立力学模型的建立。
以螺旋叶片上土壤单元体为研究对象。
当螺旋刀具以临界转速旋转时，被切下的土壤单元体虽螺旋叶片起旋转，由于离心力作用，单元体被甩向坑壁，单元体接触坑壁后，土壤在坑壁摩擦力作用下转速减小，并沿螺旋叶片向上加速运动。
在土块即将上升时，加速度为零，处于临界状态。
此时土壤单元体在以下几种力的作用下平衡重力惯性力，方向指向坑壁坑壁对土壤单元体的法向反作用力坑壁对土壤单元体的摩擦力为土壤单元体与孔壁间的摩擦系数方向与螺旋刀具转动方向相反，土壤单元体没有上升运动，其方向与水平面夹角为零螺旋刀片对土粒的支撑力，方向垂直于叶片向上螺旋叶片对于土壤单元体的摩擦力，方向与叶片平行向下。
如图图所示。
土壤单元体在上升过程中的运动轨迹是变导程螺旋线。
图为土壤单元体在临界状态，在三种力的作用下处于动平衡重量坑壁作用于土壤单位体的摩擦力螺旋面作用在土壤单元体上的全反力。
结合图图所示，刀具以角速度旋转，土壤单元体在外螺旋线处随叶片起旋转，车体前进速度为，在摩擦力作用下土块以速度沿螺旋刀片加速向上运动此时研究的是般状态，不是临界状态。
是叶片对土壤单元体水平方向的作用力。
与的合力为是土壤单元体运动的绝对速度。
是绝对速度在竖直方向的绝对分量，表明土壤单元体以速度向上运动。
图俯视土壤单元体临界状态作用力.图侧视土壤单元体临界状态作用力.运动学模型的建立。
侧视土壤单元体速度分解图如图图侧视土壤单元体速度分解.临界转速计算分析根据相关文献研究结果并结合上诉分析，可知临界状态时刀具满足如下关系将代人式可得临界转速公式式中沟孔半径，.钻屑与孔壁之间的摩擦系数，.螺旋叶片外径处的螺旋升角，.土屑与螺旋叶片之间的摩擦角，即摩擦系数的反正正切，具体参数见表摩擦系数为取。
表土壤摩擦系数.土的名称内摩擦系数对钢铁表面的摩擦系数砂.干粘土小块砾石湿粘土水泥碎石.将螺旋刀具参数代人式则有。
根据土壤物理特性对开沟器性能影响分析，实际转速.。
排土临界转速排土转速指不使土壤在叶片挤压而阻塞顺利排出所需的最低转速，即式中重力加速度，.螺旋钻杆中心管半径，.。
则排土转速计算为。
综合分析临界转速及排土临界转速，可知只有当螺旋刀具的转速和临界转速时，即，才能保证土壤被切削后能沿螺旋叶片排出而不会挤压阻塞参考实际情况，刀具的最终转速确定为。
二开沟刀具功率消耗特性立式螺旋开沟机的结构和工作方式，决定其功率消耗分为三个部分挖掘功耗输送功率及土体加速和抛散功率。
挖掘功率挖掘功耗开沟机螺旋刀片挖掘土壤所消耗的功率。
螺旋刀具切削土壤受力分析可以参考如图所示的锥螺旋分析。
图挖掘土壤时刀具受力分析葡萄园小型开沟机的设计摘要沟机以及轮斗式开沟机因为机械强度大拖挂动力输出大的特点，多用建筑工程中立式螺旋开沟机具有结构简单部件紧凑动力消耗少，行走速度快等特点，注意用于开挖排灌沟施肥沟等。
下面例举具有代表性的开沟器研究成果说明我国开沟设备的研究现状。
型螺旋开沟机如图.年江苏省农机局技术中心朱新民等设计，与东风型手扶雨拖拉机配套使用，国内首次采用立式螺旋式开沟刀具，开沟部件为直接安装在根直立轴管上的两组螺旋刀片，集立铣轴向提升螺旋叶片惯性抛射等原理于身，使开沟过程中的切削提升抛撒次完成。
型双圆盘开沟机。
年由江苏省南通市农机研究所吴建东研究开发，专门用于鱼塘水渠水利工程施工，施工效率高且效果理想尤其对排灌水渠的开挖施工，可将土屑均匀抛洒在沟槽两侧或把土屑堆积在沟槽两边形成土堤。
年江苏省昆山市农业机械化研究所吕正沣分析并建立了立式螺旋开沟机功率消耗的计算公式，确定了开沟机前进速度刀具转速及主参数螺旋角等优化设计方法年曾德超从理论上分析了土粒在螺旋面上生运的条件华南农业大学区颖刚等在年对铧式开沟犁开挖菜地陡直深沟的可行性进行了研究，特别对珠江三角洲地区的菜地进行了探讨。
立轴螺旋开沟机。
年由东北农业大学工程学院韩勇俊等开发的草炭地排水专用开沟机，采用立锥式螺旋结构，具有沟墙整齐土垡细碎升土回土方便等特点。
图型螺旋开沟机三角带．附加带盘．蠕栓开沟器螺旋刀具排档杆．机架．开沟器撑杆．尾轮．挡土栅．括掘板型开沟机。
年由天津机械研究所宗跃耿跃海研制开发，牵引拖拉机机型号为，发动机功率为，主机额定牵引力为，最小转弯半径为.开沟深度为，最宽为，深度可通过更换开沟链调节开沟链速度为.或.回填铲宽度为，总体尺寸为长，宽，高。
型开沟机。
年由天津工程机械研究院与无锡所联合开发，并由山东青州工程机械厂机制生产，注意为部队施工服务。
年由天津工程机械研究所江创华开发了型履带式全液压开沟机。
该机主要由工作装置电器系统液压系统排料装置机棚动力装置分动箱底盘司机室和机架组成。
国内外开沟机发展趋势目前从国内外学者对开沟机的研究及其应用分析，开沟机大致有个发展趋势专业化。
由于国家经济的发展和开沟机工作效率高沟型好等特点，应用开沟机的领域也越来越多。
设计适应煤炭水利农田城建军事各方面需要的新品种专业化开沟机成为未来开沟机机械领域的研究方向之。
针对不同需求设计开发的专业开沟机有其各自的特点。
以农用开沟机为例，般农用开沟机需有良好的切草和入土能力，对土壤的翻动小，并在开沟机上安装种肥分施部件，保证部分土壤自然回落沟底，盖住肥料。
如北京农业工程大学于丽娟设计的免耕小麦播种施肥开沟器除开沟器外，还包括输肥管滑刀输种管等结构。
大型化。
为适应我国重大工程项目需要，开发大中型开沟机是未来挖掘机械领域的发展趋势。
目前最大的开沟机功率达到，质量，开沟深.宽.。
为配合开沟机大型化更好的发展，整车系统驱动是关键技术，目前般采用液压机械式驱动或柴油电力驱动。
节能化。
随着国家经济的飞速发展，大量工程机械所消耗的能源和排放无日无夜在不断增加。
为了保护人类赖以生存的环境，实现全球可持续发展的目标，努力达到人设备环境和谐统，开发环保节能型产品已成为工程机械重要发展趋势。
针对开沟机的设计研究，可从以下几方面体现节能理念是选用低油耗低排放低噪音低公害的发动机，提高液压系统效率和防渗漏，降低整车振动和噪声二是在设计中尽量采用可再生材料和低环境负荷的材料，使废弃零部件处理的污染最小化和综合成本的最优化三是应用人机工程学改善工作条件，使开沟机不仅操作简便，而且工作环境舒适安全，整机的控制和操纵更加趋向于人性化。
机电体化。
机电体化指将机械电子信息处理和控制以及软件有机地结合起来，以计算机为主要特征的自动化技术。
目前国内外工程机械最显著发展趋势是机
（毕业设计图纸全套）葡萄园小型开沟机的设计（含说明书）
