基于机械灌喷装置的全自动树苗种植机挖坑装置创新研究

沙区传统的植树造林方式主要依靠人工种植树苗,即水冲种植法和钻孔种植法,传统方式效率低、成本高、劳动强度大。针对此问题,课题组设计了一种机械灌喷挖坑装置,该装置能在沙地环境中高效完成多种无根树苗的挖坑、灌喷作业。灌喷钻头在挖坑的同时内部小孔浇水、施肥,以实现灌喷;驱动钻头升降动力部分设计成曲柄摇杆机构,并在灌喷作用下有效提高出沙率,降低坍塌率。仿真结果表明,该装置能减少人工成本,提高种植效率,节约水资源,具有实用性和创新性,适用于沙柳苗、红柳苗、白杨苗等防风固沙植物的挖坑、灌喷工作,有利于防治土地荒漠化,促进绿色可持续发展。

基于三星齿轮换向原理的自动升降挖坑装置研制

手提式挖坑装置钻头旋转动力源于汽油机,而钻头升降则需要人工手动完成。该文基于三星齿轮换向原理设计了齿轮换向机构,通过调整换向手柄的位置,即可将汽油机单一动力方向转换为正反2个方向,实现了丝杠螺母机构中螺母轴的正反转。挖坑装置工作时汽油机一部分动力带动螺旋钻头旋转,一部分动力经带传动机构、齿轮换向机构带动丝杠螺母升降机构进行往复运动,从而实现了钻头主动、匀速进行挖坑作业,提高了挖坑作业质量,挖坑作业完成后,回程能够自动复位。自动升降挖坑装置在挖坑作业过程中,仅在换向时需要人工操作,手动换向操作时间仅为2 s,占单坑作业总时间的3.5%,在挖坑作业进给行程和复位行程中,均无需人工操作,大大降低了劳动强度。基于三星齿轮换向原理的自动升降挖坑装置田间单次作业平均挖坑时间为57 s,平均坑深237 mm,平均坑口直径300 mm,挖坑质量满足后续施肥作业要求。此外,增设换向手柄中间限位孔,防止在挖坑作业进给过程中,钻头遇到较大石块或树根,丝杠螺母升降机构突然卡死,暂时切断汽油机向丝杠螺母升降机构的动力传递路径,起到对系统的保护作用。

3WG-400型机载挖坑机的设计与试验

对配套于HL38-4-L型林内作业机的3WG-400挖坑机进行了设计,通过理论计算确定了挖坑机的结构尺寸,设计计算出钻头转速为260.4 r/min,所需转矩为280.4 N·m,理论匹配功率为9.93 kW。通过田间试验,3WG-400挖坑机平均挖坑深度为502.5 mm,平均坑径为405.4 mm,平均挖坑效率为110个/h。试验结果表明:3WG-400挖坑机挖坑质量好、效率高,满足林业挖坑需求。

甘肃推广挖坑机械

目前，在甘肃省推广应用的植树造林挖坑机械主要有以下几种。

几种新型植树挖坑机械

1 3WC-60型挖坑机 该机由内蒙古赤峰市田丰农林机械制造厂生产.适合于山地、丘陵、凹凸不平、土质坚硬、石块多、植被复杂的地况作业,具有性能好、作业效率高的特点. 主要技术指标:配套动力为13～18 kW拖拉机,工作效率120～150坑/h,坑径25～50cm,坑深80～100 cm.

基于MATLAB挖坑机螺旋钻头参数的研究

根据螺旋钻头的升土理论 ,基于 MATL AB程序设计 ,得出了挖坑机螺旋钻头的运动参数及结构参数关系曲线 ,并对这些曲线的变化趋势及相互间的影响进行了分析 。

肉苁蓉采挖坑对梭梭根际土壤水分的影响研究

在新疆吉木萨尔县林木良种试验站的肉苁蓉良种繁育基地内,选择立地条件、梭梭树龄、林分密度、林木株行距、接种肉苁蓉方式以及管理措施等基本一致的梭梭人工林为试验地,开展肉苁蓉采挖坑对坑侧土壤水分和采挖肉苁蓉后不回填采挖坑、采挖肉苁蓉后回填采挖坑、不采挖肉苁蓉(对照)等对梭梭根际土壤水分影响的研究。结果表明:采挖肉苁蓉后形成的采挖坑对坑侧土壤水分具有明显的影响,其影响范围因土壤层次而异。在0～20cm的土层内,离采挖坑越近,土壤含水率越低;在20cm以下的土层中,这种变化趋势依然存在,但在距采挖坑45cm处以远,土壤含水率受采挖坑的影响逐渐减弱。肉苁蓉采挖坑不同处理方式之间的土壤含水率存在显著差异。在0～10cm土层内,土壤含水率从大到小的排列次序是:对照>回填坑侧>回填坑内>不回填坑侧;在10～30cm土层内,回填坑侧>对照>回填坑内>不回填坑侧;在30～50cm土层内,对照>回填坑内>回填坑侧>不回填坑侧。不回填坑侧土壤含水率低的主要原因是采挖坑增加了土壤水分蒸发的界面,使深层土壤直接暴露于大气之中,从而引起采挖坑坑壁土壤水分不断蒸发所致;采挖肉苁蓉后回填采挖坑,可以延缓或阻止坑侧土壤水分向大气中扩散,但是,由于回填土的土壤结构在回填过程中已经发生改变,所以回填土的土壤含水率随时间的变化与未破坏土壤结构的对照、回填坑侧以及不回填坑侧的土壤含水率随时间的变化规律并不完全一致。

手提式挖坑机开合螺母式自动进给机构的设计与试验

挖坑机钻头进给量是影响其扭矩和工作效率的重要因素,研究挖坑机进给量与其动态力学参数之间的变化规律对开发挖坑机具有重要意义。该文首先根据开合螺母的工作原理,利用解析法分析了开合螺母机构的运动特性,确定出了其动销轨道角为105°,进而设计出了一种开合螺母式自动进给机构的手提式挖坑机,不仅实现了挖坑作业的自动化,又能迅速完成回程运动。然后基于挖坑机升土理论,分析了挖坑机钻头进给量与其升土效果之间的影响关系,并通过试验进行了验证,从而为挖坑机进给量的设计提供了参考。研究表明,开合螺母螺距为5 mm时,挖坑机扭矩及其波动幅度均较小、工作效率最高。

一种果园挖坑施肥机结构设计

施肥是果树管理的关键作业环节,对果品质量、产量以及果树的生长起着至关重要的作用。我国的果树施肥机械化水平很低,现有的机械设备只能完成机械钻孔和人工辅助施肥,生产率低,劳动强度大。为此,设计了一种集钻孔、施肥、覆土于一体的果园施肥机械。该果园施肥机主要由齿轮箱总成、传动轴总成、覆土装置、排肥装置、钻孔装置和机架等部分组成。通过三维造型表明,该施肥机使用方便、机械化程度高,能够大大提高作业效率。

行走式植树挖坑机的工作原理及结构分析

基于保护环境的原则,针对传统植树挖坑机的缺点,研发了一种挖坑质量高、速度快、安全可靠、劳动强度低、挖坑成本低以及能适应不同坑深要求、地形变化和土壤硬度等条件的新型植树挖坑机。分析了植树挖坑机的工作原理,对刀盘进行了受力分析,采用APDL参数化设计语言建立了挖坑机各零件的有限元模型。有限元分析的结果表明:新型行走式植树挖坑机能够满足工作要求,并且挖坑机的各零件能够满足刚度和强度要求。

挖坑机扭转振动特征对的动力学分析

为避免挖坑机传动系统因扭转振动导致强度不足,在对W60型挖坑机的非链状结构进行链状简化的基础上,用动力分析与动态设计方法,建立了系统的动力学模型,求得了系统的前5阶固有频率和对应的主振型,从而获知系统以第2和第4阶模态振动时,机器零件易发生非正常失效。

挖坑机动态力学参数测试试验装置的研制

挖坑机动态力学参数 (扭矩和入土阻力 )与其影响因素 (钻头转速、钻头进给速度、土壤质地、土壤硬度、土壤湿度 )以及工作部件结构参数之间的关系 ,是一项重要的基础理论研究 .试验装置是进行研究的必备条件 ,为此作者自行研制了挖坑机动态力学参数室内测试试验装置 .该试验装置能根据试验要求 ,改变各影响因素值 ,采用传感器电测方法 ,通过计算机数据采集系统 ,在挖坑作业全过程中 ,实现对力学参数的动态实时记录 ,在营林机械有关挖坑机研究领域是一项创新 .已完成的试验证明 ,该试验装置性能稳定 。

挖坑机钻头的有限元分析与试验

为进一步合理设计钻头结构,采取理论与试验相结合的研究方法,对挖坑机钻头进行了挖坑试验和有限元法的静态与动态分析。通过挖坑试验得到2种典型工况下钻头的最大扭矩和铅垂阻力,将试验得到的最大阻力作为外载施加到钻头的三维实体模型上,利用有限元方法对挖坑机钻头进行静力学和模态分析。结果表明:钻头的最大等效应力为111.0MPa,位于主刀架和主刀的连接螺栓孔内壁上;最大变形位移为0.68mm,位于主切削刃最外角点。前6阶固有频率振型中,除了体现钻头整体扭转振动的第3阶模态有利于减小阻力及应力集中外,其余5阶振型均不利于钻头的平稳工作,应尽量避免。

作业参数对挖坑机动态力学参数影响的试验研究(Ⅰ)——挖坑机动态力学参数的测试与研究

挖坑机动态力学参数与其影响因素关系的研究 ,是一项重要的基础研究 .在自行研制的挖坑机动态力学参数测试试验装置上 ,采用传感器电测方法 ,通过计算机数据采集系统 ,实现对挖坑作业过程中力学参数的动态实时记录 .通过单因素试验和多因素正交试验相结合的方法 ,模拟生产现场作业条件 (不同钻头转速、钻头进给速度 ) ,得出作业参数与钻头的动态力学参数 (扭矩和进给阻力 )间的影响因素关系 .通过数据分析得出各影响因素与钻头动态力学参数间的数学关系 ,绘出关系曲线 ,作出曲线拟合方程 ,从而找出钻头动态力学参数达到最优时各影响因素值 ,为挖坑机设计提供理论依据 .

土壤条件对挖坑机动态力学参数的影响

为研究土壤条件 (土壤类型、土壤湿度、土壤硬度 )对挖坑机动态力学参数 (扭矩、进给阻力 )的影响 .该试验采用模拟生产条件的方法 ,在自行研制的试验台上实现动态实时记录 .通过数据分析 ,得出各影响因素与钻头动态力学参数间的数学关系 ,做出曲线拟合方程 ,从而找到最佳值 ,为挖坑机的设计、选择及运用 ,提供理论依据 .

原位混肥挖坑回填复式果树栽植机设计与试验

为避免土壤连作障碍,果树幼苗栽植时需将树穴土壤与菌肥充分混匀,以提高果树成活率。针对果树栽植过程中混肥质量差、作业流程分离且劳动强度大的问题,设计了一种原位混肥挖坑回填复式果树栽植机。根据栽植农艺要求对关键部件进行设计,挖坑混肥回填装置实现挖坑混肥同步进行,垂直挖坑进给、肥料计量排放及原位回填浇灌,根据原位作业距离确定举升装置各连杆长度,动力传动系统实现机器的行进及液压栽植动力分配。开发了相配套的栽植作业控制系统,并依据监测油压表征的作业负载,实现基于PWM控制的挖坑进给量实时调节。针对菌肥少土壤多的混匀难题,使用离散元(DEM)技术模拟不同转速、不同掺混时间下菌肥和土壤在掺混腔的掺混过程,通过相对标准偏差法分析树穴中不同深度土肥混合物的掺混均匀度变异系数,得到最佳理论掺混作业参数:转速250 r/min、掺混时间14 s。田间验证试验表明,样机单次栽植作业总时间在3 min内,树穴上、中、下3层掺混均匀度变异系数均不超过16%,作业深度为0~400 mm可调,作业直径为500 mm,样机各项指标符合果树栽植农艺要求。

基于MATLAB的挖坑机钻头转矩分析

通过 MATL AB语言 ,对挖坑机钻头转矩及发动机功率进行了计算 ,得出了钻头转矩、发动机功率与土壤特性及其进给量的关系曲线 。

国内外挖坑机的研究现状及发展趋势

国家林业局公布的第五次全国森林资源调查报告显示:我国森林资源状况比较匮乏,远远低于世界平均水平。“沙尘暴”在我国京津地区的出现更使人们清醒地认识到:如果不加快植树造林和保护生态环境,人类将无处生存。在机械化退耕还林和植树造林的过程中,挖坑机是一种主要的机械化造林设备之一,其性能将直接影响植树造林的质量和速度。为此,介绍了国内外挖坑机的发展现状,分析了挖坑机的发展趋势,并对挖坑机的研发方向提出了建议。

基于ANSYS的悬挂式挖坑机钻头静力学分析

利用参数化造型软件PRO/ENGINEER建立了一种悬挂式挖坑机钻头的三维实体模型,并将该模型导入ANSYS中对叶片进行有限元静力分析,得到了其应力分布规律和变形情况。分析时,采用8节点六面体单元进行网格划分,结果表明能够有效保证求解精度,使结果更加接近实际。另外,通过改变叶片结构参数,得到了螺旋升角与叶片强度变化的关系,为植树挖坑机钻头的设计和结构优化提供了理论依据。

挖坑机的改进设计和钻头的模态分析

分析了目前国内常用挖坑机的特点,提出了一种适用于园林绿化作业的新型自行式挖坑机,设计了其总体结构,并用Pro/E4.0进行了三维实体造型。该机的主要特点是能耗低、体积小、转动灵活和作业时对地表破坏小;车体本身为多功能作业机,车体的行走与转向、钻头主轴的纵向进给以及旋转运动均为液压缸或液压马达驱动,有利于该机工作的稳定性,能实现过载保护。并用ANSYS Workbench12.0对挖坑机钻头进行了模态分析,分析了挖坑机钻头的固有频率,得到了其临界转速,为挖坑机工作转速的确定提供了参考依据。最后,提出了钻头改进的几点建议。