1、上海电机学院 毕业设计(论文)开题报告 课题名称 机动式空心钻筒植树挖坑机的设计 学 院 机械学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 BJ1202 学 号 121002280222 姓 名 刘星辰 指导教师 马雪芬 定稿日期: 2016 年 2 月 20 日 2 机动式空心钻筒植树挖坑机的设计 1 选题背景及其意义 本课题来源于生产实际,目前,我国正在大力加强植树造林建设,特别是江苏沿海 地区,政府部门每年都规划植树造林,然而植树造林存在一个问题,需要大量的人力 来投入,而现在,国家倡导绿色造林,为了更有效的植树造林,出现了机械造林。本课 题是设计一台植树挖坑机,与东风 EQ140 汽车
2、底盘相匹配,用于植树造林,代替人力 劳动,实现机械化造林。 我国在“十二五”规划中把生存环境建设摆到了突出的战略位置。我国三峡长江 流域防护林体系建设工程、退耕还林工程中面积为 26329.5 万公顷,森林面积为 15874.1 万公顷,近年来人们越来越重视身边的生态环境, “植树造林,保护环境”已成 为全民参与的一项大型义务活动,所以单靠手工种树,已经不能满足生态和发展的需 求,机械化造林劳动效率高,减轻劳动强度,还能保证质量,降低成本,不仅能得到 很好的经济效益,又会带来巨大的生态效益和社会效益。在国内,悬挂式挖坑机的生 产和应用较为广泛,该类挖坑机通常具有较大的功率,机动性强,能挖较大较
3、深坑, 大多应用与大面积植树造林,但我国生产的技术水平比较低,在陡坡和复杂地区很难 正常进行植树挖坑作业,只能依靠手提式挖坑机。手提式挖坑机在我国刚刚崭露头角, 很多方面不够完善特别是在人机关系方面。相比之下,国外研究状况要好一些。有日 本生产的自走式高性能挖坑整地机采用柴油机作为动力,适用于坡度高达 56的陡坡 作业,每天可挖坑植树 300400 个。美国生产的悬挂式三钻头挖坑机钻头之间的距离 是可调节的,适用于平原地区大面积植树造林,工作效率高。但国外的挖坑机大都价 格昂贵。结合中外挖坑机的特点,本设计主要设计方向是质优价廉,人机协调的悬挂 式挖坑机。 2 文献综述(国内外研究现状与发展趋
4、势) 2.1 国内外研究现状 中国植树挖坑机产业发展出现的问题中,许多情况不容乐观,如产业结构不合理、 产业集中于劳动力密集型产品;技术密集型产品明显落后于发达工业国家;生产要素 决定性作用正在削弱;产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏 3 力大;企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。我国植树造林机具 现状我国植树造林机械赴较晚,主要在南方为种植橡胶实现产业化,有为东方红-75、 热特-25 型拖拉机配套的植树挖坑机,而北方地区为栽植果树和防护林,也研制了为中 型轮式拖拉机如上海-50、神牛-25 型拖拉机配套的开沟机、植树挖坑机,这种机具既 可以挖植树穴坑,也
5、可以挖梯形沟槽用于果树施沟肥。对大面积的机械植树造林,多 采用铧式系歹开沟机,如 1K-40、1K-50 和 1K-60 型开沟机。我国植树造林机械虽有多 个品种,但由于栽种树苗多在山地、坡地,土质条件复杂,影响了机械的使用效果, 基本上用人工挖坑栽苗,使用生产的植树挖坑机批量较小。 我国目前投入生产和主要使用的植树挖坑机拥有多种形式的配套动力和挖头结构。 不同的植树环境要求挖坑机具有与之相适应的动力和连接方式、结构型式及重量限制、 钻头型式等。根据作业方式的不同我们可以简单地将挖坑机分为便携式与机载式两大 类,便携式挖坑机包括手提式、背负式,机载式挖坑机包括悬挂式与牵引式等类型。 挖坑机的钻
6、头根据形状可分为螺旋式钻头、螺旋带型钻头、叶片型钻头和螺旋齿式钻 头等。 (1) 手提式挖坑机 手提式挖坑机的结构一般由机架、操作装置、发动机、离合器、减速器、钻头等部 分组成。如图 1-1 所示。离合器是发动机和工作部件间的连接装置,一般采用离心式 摩擦离合器。当发动机达到一定转速时,离合器主动盘重锤所产生的离心力克服了弹 簧的拉力,离合器就自动接合,并经减速器将动力传递给钻头。减速器是挖坑机的重 要部件,其作用是将发动机的转速变为钻头的工作转速,有圆柱齿轮减速器、蜗轮蜗 杆减速器和摆线针齿减速器等类型。以采用摆线针齿减速器较普遍,它具有减速比大、 体积小、重量轻、噪声低和传动平稳等特点。操
7、纵装置常采用可拆卸式的手柄结构, 可单人或双人操作。钻头由钻尖、刀片、导土片和钻杆组成。钻尖起定位作用,刀片 用于切削土壤,导土片则主要起升土作用。作业时钻头垂直向下运动,在扭矩和轴向 力的作用下切削土壤,切下的松碎土壤沿导土片工作面上升,运到地表后被抛离到坑 的周围。 手提式挖坑机结构紧凑,机体与汽油发动机装配成整体,体积小、重量轻, 机动灵活,由单人或双人手提操作,适宜于拖拉机不能通过的地形复杂的山地、丘陵 和沟壑地区,挖坑直径和深度都比较小,也可用于果树的追肥及埋设桩柱手提式挖坑 机在我国起步较晚,但发展较快,双人操作的便携式挖坑机在我国使用比较普遍,生 4 产的型号也比较多,如 3WB
8、-3、3WS-5、WL200 等,挖坑直径约为 100400mm、坑深为 200600mm。 手提式挖坑机的适应性很强,不但作为植树挖坑之用,也可在建筑工地、地质矿 山电力交通等部门用于埋设桩、柱、勘探、打眼等作业。由于家庭及街道作业的缘故 国外的手提式挖坑机兴起较早,例如日本生产的 A-7 型手提式挖坑机质量仅为 7.0kg,采用 H35D 发动机;A-8D 型挖坑机可挖坑径范围为 20200mm。德国生产的 BT120C 型挖坑 机发动机功率 1.3kW,质量 8.2kg,钻头转速 190r/min。 图 1-1 WL-200 型手提式挖坑机 (2)背负式挖坑机 背负式挖坑机如图 1-2
9、所示,单人操作,轻便,灵活,适用于山地、丘陵地带作 业, 适用于平缓地带。此类挖坑机是利用防振架将发动机背在背后,通过挠性传动软 轴,将发动机扭矩传给钻头。操作人员需配有专用的防震护具。 图 1-2 背负式挖坑机 5 (3) 悬挂式挖坑机 悬挂式挖坑机有多种形式。可以通过液压悬挂装置挂在拖拉机后面,由拖拉机动 力 输出轴经传动系统驱动钻头进行挖坑作业,也有用液压马达直接驱动钻头进行作业的。 一般结构都是由传动轴、减速器、钻头、拉杆和机架等组成(见图 1-3) ,钻头一般采 用双螺旋型。有的挖坑机装有两个或两个以上的钻头,称多钻头挖坑机,能充分利用 拖拉机的功率来提高生产率。为使钻头在工作时不因遇到石块、树根等障碍物超负荷 时受损,在传动轴上装有牙嵌式离合器,在超负荷状态下,离合器自动脱离,从而切 断动力的传递。 图 1-3 3WH-60 型悬挂式挖坑机 悬挂式挖坑机由于动力较大,功效高,可挖较大的坑穴,主要用于平缓地形或拖 拉 机可以通行的地域,钻头的升降通过拖拉机液压系统操纵,挖坑直径和深度都比较大。 坑径多为 600mm1000mm、深度可达到 1000mm。诸如内蒙古赤峰田丰农林机械厂生产 的 3WH-60 型(如图 1-3)