小型林业挖坑机减速器结构创新设计综述.docx

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小型林业挖坑机减速器结构创新设计综述

小型林业挖坑机减速器结构创新设计文献综述

名字:

摘要：

本文介绍了手提式挖坑机的相关背景、国内外研究现状、挖坑机的设计要求及其类型、工作原理、技术性能。

通过对原始数据的分析比较、方案的论证以及综合考虑，完成了手提式挖坑机的总体设计。

在此基础上对手提式挖坑机从结构原理、动力选择、离合器的设计、螺旋钻头的设计、减速器设计进行阐述。

摆线针轮行星减速器作为重要的机械传动部件具有体积小、重量轻、传动效率高的特点。

本设计在全面考虑多齿啮合、运转平稳、轮齿均载等运动学和动力学的要求，实现高承载能力、高传递效率、高可靠性和优良动力学性能等指标，而要便于制造、装配和检修，设计了该具有合理结构的涡轮蜗杆减速器。

关键词：

挖坑机，减速器，现状，发展趋势

Abstract：

Thisarticleintroducestheportablediggerincludingtherelevantbackground,researchstatusathomeandabroad,thedesignrequirementsandthetypeofthedigger,operatingprinciple,technicalcharacteristic.Byanalysingandcomparingtheoriginaldata,thecycloid-gearreducerisoneofthemostimportanttransmissioncomponentsofthepumpingunitbyitssmallervolume,lighterweightandeffectivetransmission.Inordertorealizefourtargetswitchincludehightransmissionefficiency,highreliabilityandtheexcellentdynamicsperformanceandguaranteecrediblelubricateability,receivehighefficiencyoftransmission,andmakeiteasyformanufacture,assemblyandinspection.Wethoughtoveralltherequestsintheroundanddesigntherationalstructurewormreducer.

KEYWORDSdiggingmachines,executingagency,presentsituation,developmenttendency

1.目的与意义

我国的森林资源不足，森林覆盖率很低。

从国家林业局公布的第六次全国森林资源调查结果来看，目前我国森林资源现状是：

林业用地面活立木总蓄积量为124.9亿立方米；森林蓄积量为112.7亿立方米;除台湾省外，全国人工林面积为46666.7万立方米;人工林蓄积为10.1亿立方米。

从以上调査数字可以看出，全国森林覆盖率为16.55%，仅相当于世界森林覆盖率（27%）的61.3%；我国人均森林面积和人均森林蓄积分别相当于世界人均水平的1/5和1/8，远远低于世界平均水平。

我国在“十二五”规划中.把生态环境建设摆到了突出的战略位置。

我国三北及长江流域防护林体系建设工程、退耕还林工程面积为26329.5万hm2；森林面积为15894.1万平方米；速生丰产用材林基地建设工程等六大林业重点工程的制定和实施，体现了党中央、国务院对我国生态环境建设的高度重视，受到社会各界广泛关注，农民群众普遍欢迎。

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。

然而，人工造林效率低、速度慢且劳动强度大，而机械化造林则是大势所趋，不仅可以提高劳动效率、减轻劳动强度，还能保证造林质量、降低生产成本、提高经济效益。

挖坑机是一种重要的植树造林整地机械，它广泛应用于果树摘植、橡胶定植、小树移栽、挖道施肥、埋设桩柱和炸药等作业，具有挖坑质量好、作业效率高等优点，一般可比人工挖坑提高效率30倍左右，而成本只有人工挖坑的十分之一左右。

使用挖坑机可以提高造林质量.这对于解决当前造林中成活率低、保存率低和幼林生长量低的难题，提高造林的经济效益等有重要意义。

2.国内研究现状

在国内悬挂式挖坑机的生产和应用较为广泛。

内蒙古赤峰田丰农林机械厂、山东大丰机械有限公司、哈尔滨林业福马机电设备公司及宁夏自治区农业机械研究所等10余家单位进行了研究制造和销售。

该类挖坑机通常具有较大的功率，机动性较强，能挖较大和较深的坑.大多应用于大面积植树造林，应用围也比较广。

1）内蒙赤峰田丰农林机械厂生产的3WH-60型悬挂式挖坑机结构合理，使用方便灵活，易于操作，每小时可挖80-150个坑，其可与多种型号36.8KW以上拖拉机配合使用，用于大面积植树造林及工业挖坑，挖坑直径250-600mm，深度0-1200mm，适用于平原丘陵及沙地作业。

图13WH-60型悬挂式挖坑机

2）山东大丰机械厂生产的大丰王系列挖坑机WKJ-60/70可与18.4-36.8KW的多种拖拉机配合使用挖坑直径400-800mm，可根据用户要求特别制作深度650-800m，转速248r/min，每小时可挖60个坑。

图2WKJ-60型挖坑机

3）哈尔滨林业福马机电设备公司生产的悬挂式挖坑机，可与铁牛40.4KW或18.4KW以上的具有动力输出和悬挂装置的拖拉机配套，挖坑直径250-600mm，挖坑深0-800mm，挖坑效率为120坑/h。

4）手提式挖坑机在我国刚刚崭露头角，适用于家庭或地形复杂地区的小面积植树造林，也可用于打桩和树木追肥挖坑，如哈尔滨林业福马机电设备公司生产的3WS-2.8型手提式挖坑机，采用051A-1型发动机最大功率为2.8KW转速为280-320r/min，挖坑尺寸坑径深度为中320mm-500mm，质量为17.6kg，该机主要应用于地形复杂的山地丘陵区和沟壑区在坡度35以下的荒山荒地，次生林地以及黄土高原的沟坡进行挖坑或整地国内的一些林业高等院校和科研院所也对挖坑机进行了一些研究分析。

关于挖坑机的论文大约有几十篇，涉及钻头升土理论及钻头临界转速的研究、钻头螺旋面强度的分析以及螺旋升角的选择问题，还得出了在不同条件下的挖坑机的动态力学参数，指出了钻头转矩的主要影响因素，对挖坑机的一些结构参数的确定起到了指导作用，为国内挖坑机的优化设计提供理了论支持。

图33WS-2.8型手提式挖坑机

3.国外研究现状

相比之下国外的研究状况要好一些：

1）由日本生产的自走式高性能挖坑整地机采用柴油机作动力，行走脚与轮胎组合，行走装置为全液压式，平时用轮胎行驶，坡地靠行走脚行走，适用于坡度高达56的陡坡林地作业。

作业时4只脚可上下左右移动，并能保证包括驾驶室在内的机器上半部始终呈水平状态。

该机的液压臂端部可安装液压式割灌机或挖坑机，每天可挖植树坑300-400个。

实现了一机多用。

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。

A8D型挖坑机可挖坑径范围为20-200mm。

图4日本A-8D型挖坑机

2）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，发动机转矩1.7N·m，钻头的转矩79.0N·m。

图5德国斯蒂尔双柄挖坑机

3）英国生产的05H8300型悬挂式挖坑机和美国生产的悬挂式三钴头挖坑机，钻头之间的距离是可调节的，即行距可调，适用于平原地区的大面积植树造林，工作效率很高。

图6英国05H8300型挖坑机

4）美国和加拿大生产的手提式挖坑机，发动机与钻头采用分离式，通过液压传动，驱动钻头工作。

美国生产的HYD-TB11H型液压挖坑机，质量为170kg，最大流量为22.7L/min，最大转速141r/min，钻头最大扭矩349N·m。

图7美国HYD-TB11H型挖坑机

5）美国生产的MDL-5B型挖坑机，发动机采用动力为4.1KW的BSIntekProOHV的挖坑机在工作时发动机离操作者有较远的距离，大大减少了噪音对操作者的影响，充分考虑了人一机工程学原理，有的手提式挖坑机安装了1个支点即轮子，使挖坑机的携带比较方便，工作时还可以把挖坑机的反向转矩释放给轮体，减小操作者手上的反向力矩，增加其安全性并减轻了操作者的疲劳程度。

图8美国MDL-5B型挖坑机

4.发展趋势

1）一机多能

一机多能在我国，植树造林具有季节性和区域性的特点，机具作业时间短，间隔时间长，单一性能机具的年利用率很低，因此在今后的设计中，尽量考虑一机多用问题。

具体措施：

一是更换不同的钻头，适应不同的土壊条件和工作环境；二是设计通用机架，在更换其他工作部件后即可完成其他营林作业项目，提高其利用率。

2）人机和谐

凡是人使用的各种机械机械设备，都应进行完善的人_机工程学设计，以使其符合人的心理与生理学特性，从而最大限度地减轻使用者的操作疲劳和心理负担，能够使人舒适和高效率地工作，使整个人—机系统具有最和谐的人机关系和最优的综合效能。

同时，要尽量减少噪音对操作者的安全问题，尽量把转矩通过机械装置释放一些，提高操作者的安全系数。

3）应用范围：

挖坑不仅适用于平原、沙地和丘陵，还能够用于山地和沟壑，不仅适用于坡度56°以下的陡坡林地的整地挖坑，而且还适用于35°以下的坡地挖坑造林。

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