（图纸+论文）桔园开沟机的设计（全套完整）

其主要型式有四种铧式犁开沟机铧式犁开沟机属于从动型工作部件，利用“刨削”原理，沿直线运动对土壤进行刨削。

加工过程相对铧式犁切削速度要大。

铧式犁型开沟机主要应用于蔬菜的栽种和植树造林等，我国主要有和京两种类型，工作原理随着机组前进，犁尖入土，开轴的土沿着犁体上升。

冀板将土推向两面三刀侧冀尾板将沟壁压紧，形成梯形断面的沟渠，达到列沟培土的目的。

京开沟机在工作时，前面的犁铧起土，分土板片土扣翻到两面三刀侧，形成农艺要求的种沟型。

该机型入土阻力小，质量轻，工作性能好，可以开出成型沟，但沟型断面不平整。

链齿式开沟机年，江西省农机研究所和江西农业大学针对果园开沟，设计了与丰收拖拉机配套的型链齿式开沟机，开沟机通过链条上的刀齿逆向切削土壤，切削垡片由链齿出沟面，再由双向搅龙输送到沟两测，完成开沟作业。

型链式开沟机主要特点开沟理管时，沟形次成型，种植山药可不开沟只松土，刮土板改变刀齿排列，达到深松土，可节省大量人力。

配套拖拉机功率，开沟深度，开沟宽度，工作速度。

螺旋式开沟机年东北农业大学针对了泥炭沼泽地的产物的开采而设计了种型立式螺旋式开沟机，其工作部件采用锥螺旋式搅龙切抛土，可开挖出较大型梯形沟渠。

在立式开沟机的思路上，年昆明市农业机械研究所又研制出型双轴式。

采用双轴结构，两套旋转方向相反的刀轴同时切抛上下沟土，能开出小型矩形沟渠。

圆盘式开沟机圆盘式开沟机属旋转式开沟机，将开沟部件做成圆盘式结构，利用动力输出轴带动刀盘旋转切削土壤，我国从七十年代开始正式研制，通过自身研究和借鉴国外的经验，目前逐步形成了适合我国国情的开沟机系列。

定型为东临界值后，孔壁对土屑的摩擦力足以使土屑与螺旋叶片之间产生相对运动，土屑就会上升。

这转速的临界值称为临界转速。

与此同时，刀具转速还需满足排土临界转速。

排土临界转速指土壤在叶片上不被挤压而顺利排出所需的最低转速。

理想化假设为便于分析土壤运动和受力关系，现做如下假设在刀具切割土壤的过程中，土壤颗粒不仅作上升运动，而且新切下的土壤会将刀片上的土粒向圆锥轴心挤压，若考虑由此引起的径向力，则分析计算过于复杂，因此忽略径向运动及由此产生的径向力。

为能够同时考虑叶片与坑壁对土壤微粒的作用，忽略土壤间挤压力，在计算时假设土壤颗粒足够大，并作用在外螺旋线上。

由于开沟过程中开沟机前进速度低，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间的摩擦力模型建立力学建模的建立。

以螺旋叶片上土壤单元体未研究对象，当螺旋刀具以临界转速旋转时，被切下的土壤单元体随螺旋叶片起旋转，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，其方向水平面夹角为零螺旋刀片对土粒的支撑力，方向垂直也叶片向上螺旋叶片对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力坑壁作用于土壤单元体的摩擦力螺旋面作用在土壤单元体上的全反力即螺旋叶片对土壤单元体的支撑力与摩擦力的合力，与法线方向偏转摩擦角结合图图所示，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，表面土壤单元体以速度向上运动，。

图俯视土壤单的正切成正比例增长，当角过大切削刃过陡时，不利于土壤升运，功耗增加，开沟效率低。

为减小输土功耗，应选较小的值，但值过小，将导致抛土距离太近形成沟边堆土和回土，功耗增加。

般螺旋角取。

根据前人设计经验初步选取.。

螺旋刀具几何参数如表所示。

表螺旋刀具几何参数几何参数数值.螺旋开沟器开挖沟时，螺旋刀具在主机开动下，沿前进方向在沟中破土，开沟器按沟型要求开沟挖出两侧沟坡，底部犁铲切割土壤，形成沟底。

刀具在破土同时通过自身旋转产生的离心力升运并抛出土壤。

为支撑整个开沟器并防止土屑回落，可在刀具切土背面安置挡泥板，以保证土壤被提升且抛向沟的两侧。

开沟器提升平放等动作由安装架绕托架旋转完成。

由于在开沟过程中，刀具会受到冲击载荷的影响，故旋转应能承受较大径向载荷和单向轴向载荷角接触球轴承。

刀片材料应选用钢刀片，钢强度高，淬透性较大，脱碳倾向小，适宜制成农机零件。

开沟刀具运动参数设计刀具转速研究立式螺旋开沟器刀具为双螺旋结构，在螺旋挖沟中，土块依靠刀具旋转时产生的离心力甩到也叶片外侧输送上来。

当转速过低，刀片切下的土块被后面上来的土块推动，在叶片摩擦力和自身重力作用及后面上来的土块的挤压作用下，机具易发生阻塞和叶片变形，使开沟部件阻力增大。

当转速过高，被切下的土块在离心力作用下压向坑壁，坑壁对土块产生阻止其旋转的摩擦力，使土块的角速度小于螺旋面的回转角速度，该摩擦力引起土块沿叶片向上加速滑动土壤在螺旋也片作用下向上移动时机具的转速对土块的输送有直接影响。

因此，螺旋刀具的转速为关键技术参数，需计算满足要求的最小转速，即临界转速。

转速较低时，切下的土屑离心惯性力小，孔壁对土屑的摩擦力不足以使土屑与叶片之间产生相对运动，土屑不能上升，只能随叶片旋转。

随着转速的增大，孔壁对土屑的摩擦力也增大，当转速超过图土壤极限剪应力在开沟器刀具切割土壤时，土体内部剪切应力在没有超过极限剪切力，或时，属于弹性平衡状态当土层内部剪应力超过极限剪应力，或时，属于塑性流动状态。

介于两中状态之间即为极限平衡状态。

参照材料力学的单元体研究方法，现取土壤单元体为研究对象，如图所示。

土单元体收到来自四面八方的压力，因各个剖面受力情况大致相同，在此只讨论个面的二向应力。

土壤的主应力有和，且，是与主应力作用面呈角的任意斜面。

根据静力平衡条件，令，可以求得式中土壤单元体上下底面与侧面主应力，土壤剪应力，主应力作用面与面夹角如图为土壤的莫尔应力圆，图中横坐标是主应力，纵坐标代表土体剪切应力，只要知道图中的值，便可找到相应的和值图表示土体的极限平衡条件。

由式和图可知，在的截面上值为最大，但由于上和所代表的应用值与极限剪应力相差较大，故此时土体未发生破坏。

若改变主应力值，例如增大的值不变，或减小值不变，都可增大莫尔应力圆的直径，使应力圆与极限剪应力线相切图上的，点表示土体剪应力达到极限剪应力土体处于极限平衡状态。

若继续增大和的值，莫尔应力圆超过极限剪应力，土体发生塑性流动。

土体滑移面与最大主应力作用面夹角为图土单元受力分析图莫尔应力圆图极限平衡圆因此，土体破坏时滑移面的方向与主应力作用面呈角，通常极限应力状态又称为朗肯状态。

主应力间关系非粘性土非粘性土的平衡条件图所示由图有﹜图无粘性土的极限平衡条件式中最大主应力，最小主应力，由式可得式中土的内摩擦角所以有桔园开沟机，设计，毕业设计，全套，图纸桔子是我国水果生产的重要品种，中国是桔子的原产地，桔子主要产自长江中下游和长江以南地区，数千年的栽培历史肯定不能说清楚具体位置。

经阿拉伯人传遍欧亚大陆，桔子至今在荷兰和德国都还被称为“中国苹果”。

中国是柑橘的重要原产地之，柑橘资源丰富，优良品种繁多，有多年的栽培历史。

据考证，直到公元年，桔柑橙等柑橘类果树才从中国传入葡萄牙，公元年才传入美国。

虽然桔子在中国有着悠久的历史，但是其桔园生产作业机具的发展与桔园产业化发展的需求还是有很大的差距。

开沟机是岩土定性结构施工的专业工程设备，广泛用于通讯电缆石油管线农田水利以及军事等工程建设的连续开沟作业。

随着社会经济的飞速发展和生产机械化程度的提高，市场也迫切需要种取代人力和通用挖掘机的专业开沟机械。

多年来，我国对专业开沟设备的研发投入不足，专业开沟设备品种单，应用范围狭窄，大部分开沟施工仍停留在人工开挖或使用通用液压挖掘机挖掘层面。

人工或通用挖掘机开沟，不仅施工速度慢效率低劳动强度大管理困难费用高，且沟型成型差，尤其对较硬的土壤很难挖掘。

而进口专业开沟机价格昂贵，极大制约了国内用户的需求。

因此研制出满足农户需求，价格低廉的桔园专业开沟机设备是非常必要的。

.国内外研究现状及发展趋势国内外研究现状开沟机主要有两种第种为开种沟而设计的开沟器，开沟器为小型从动部件，靠牵引作用力而开出适合种子发育的种床，沟形表现为小窄浅等特点，开沟器常作为播种机附属部件而挂靠其上第二种为开排水沟或其它用途的开沟机，开沟机相对较大型，般以主动型部件为主，消耗功率大，体积大，沟深且宽。

国外开沟机旋转开沟机是六十年代出现的种连续挖土机械，适宜开挖梯形截面的农用沟渠。

由于其牵引力小能均匀散开沟内土壤，工作效率高，因而得到迅速发展和广泛应用。

在国外主要以大型开沟机为主，苏联意大利法国日本等国都有不同型号的系列产品，从结构特点和使用性能两方面来看，目前基本上以苏联和意大利为代表的两大类型。

苏联从年开始推出系列的旋转开沟机产品全液压铣切式开沟机犁刀铣切式开沟机。

意大利主要生产系列的单圆盘开沟机心及系列的双圆盘开沟机。

两大类型的开沟机主要区别在于前者是开挖大型沟渠的大型机械，且能次性成沟，所采用的是切抛分开型的刀齿后者是临时性的小沟渠，采用的是切抛合型的刀齿，。

国外开沟机的代表机型有切削链式开沟机螺旋助推式开沟机侧置式公路开沟机圆盘旋转式开沟机，主要特点是以大功率，重机型为主，功耗大，体积也大。

国内开沟机我国开沟机的种类很多，年代开始从国外引进，从七十年代开始正式研制旋转开沟机，通过自身研究和借鉴国外的经验，目前逐步形成了适合我国国情的开沟机系列，到现在已经有几十种型号。

其主要型式有四种铧式犁开沟机铧式犁开沟机属于从动型工作部件，利用“刨削”原理，沿直线运动对土壤进行刨削。

加工过程相对铧式犁切削速度要大。

铧式犁型开沟机主要应用于蔬菜的栽种和植树造林等，我国主要有和京两种类型，工作原理随着机组前进，犁尖入土，开轴的土沿着犁体上升。

冀板将土推向两面三刀侧冀尾板将沟壁压紧，形成梯形断面的沟渠，达到列沟培土的目的。

京开沟机在工作时，前面的犁铧起土