CN107787645B - 一种自走式倾斜螺旋开沟机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自走式倾斜螺旋开沟机，包括机架、行走装置、动力装置、传动装置、开沟装置和沟深控制装置，所述行走装置、动力装置、传动装置、开沟装置和沟深控制装置均安装在机架上，所述动力装置用于驱动行走装置，还用于通过驱动传动装置驱动开沟装置，所述行走装置用于带动开沟机移动，所述开沟装置用于通过切削土壤进行开沟。本发明的开沟机体积小巧，便于操作，可实现行距株距较小的果园开沟机械化，可降低果农劳动强度，提高工作效率，降低劳动成本，提高经济效益，且采用变螺距锥螺旋叶片，开出沟的为T形沟，相比矩形沟，T形沟的排水性能更好，本发明的开沟机的前进速度和开沟深度均可调，开沟刀片可更换，可满足不同开沟的要求。

Description

一种自走式倾斜螺旋开沟机

技术领域

本发明涉及农业机械中运输机的试验、测试设备，具体涉及一种自走式倾斜螺旋开沟机。

背景技术

果园开沟作业条件复杂，主要是地上植株茂密，果树枝干怕折损，土壤多含树根、朽木、石块等硬物。然而进行人工开沟，劳动强度大，开沟质量不稳定，生产效率低下。目前国内的开沟机械比较有代表性的有圆盘开沟机、链式开沟机、螺旋开沟机等机型，现在农业生产上使用的较多的是圆盘开沟机。但上述所有开沟机都存在功率损耗大，在高湿烂田抛土不匀，甚至无法开沟的问题。

现有的圆盘开沟机的抛土的性能差，沟型整齐等缺陷，或者两者存其一。从沟型来看，主要有两种，一种称为倒梯形沟型；另一种称为矩形沟型。倒梯形沟型的圆盘开沟机由于其抛土角度大，所以在抛土性能方面比较站优势，距离远，而且比较均匀。但是，缺陷是沟型不好，沟壁比较粗糙，容易产生回土落沟等情况。矩形沟型的圆盘开沟机沟型好，而且沟壁比较光滑，但是其抛土性能差，破碎后的土壤主要落在沟的两边，影响开沟效果。从开沟机的结构形式分析，倾斜式螺旋开沟机从沟形，沟深及抛土效果明显优于圆盘式结构的开沟机，但是由于目前螺旋式开沟机都是悬挂式结构，需要拖拉机提供动力，并且传动件易损坏，抛土方向单一等问题，使得在农田中应用并不广泛。

目前国内在农田中直接用于农业生产的螺旋式开沟机配套的动力都较小，主要为12马力拖拉机，生产效率低下。并且它不能在行距株距较小的果园里作业工作，无法解决小型果园机械作业困难的问题。在开沟机研究领域有学者研制了液压式驱动的开沟机，虽然工作平稳，操作方便，转速调整灵活，但也存在很多问题，液压式开沟机有动力机和液压油箱两大重件，体积重量均很大，机身笨重，并且功耗太大，成本高，这是关键问题。

所以设计一种能在缓坡度果园和平地果园自走，开出倒梯形沟工作时能一次性完成对土壤的切削、提升和均匀抛撒，沟深可变易控制，机体轻小灵活，工作效率高，功耗较低，传动部件可靠而且的易于操作的果园开沟机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种开沟效果好，且方便操作的自走式倾斜螺旋开沟机。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种自走式倾斜螺旋开沟机，包括机架、行走装置、动力装置、传动装置、开沟装置和沟深控制装置，所述行走装置、动力装置、传动装置、开沟装置和沟深控制装置均安装在机架上，所述动力装置用于驱动行走装置，还用于通过驱动传动装置驱动开沟装置，所述行走装置用于带动开沟机移动，所述开沟装置用于通过切削土壤进行开沟；

所述开沟装置包括开沟轴、锥螺旋叶片、开沟刀片、入土刀片和弧形挡土板，所述开沟轴设置在开沟机后端下方，所述开沟轴上方固定有弧形挡土板，所述锥螺旋叶片设置在开沟轴侧面，开沟刀片安装在锥螺旋叶片上，入土刀片安装在开沟轴的下端，所述沟深控制装置用于通过控制开沟轴与地面的夹角控制开沟深度。

进一步的，所述锥螺旋叶片的外圆直径和螺距从靠近传动装置一端到远离传动一端均递减设置。

进一步的，设H为锥螺旋叶片中的任意一段在开沟轴上的安装点位置距离开沟轴下端的距离，则当前锥螺旋叶片段的外圆直径为D＝0.H+0mm,当前锥螺旋叶片段与相邻的靠近地面一侧的锥螺旋叶片段之间的螺距为P＝0.H+0mm。

进一步的，所述入土刀片的数量为四把，且以间隔90°的夹角焊接开沟轴的下端。

进一步的，所述行走装置包括履带底盘、行走变速箱，第一带轮式离合器、左转向离合器、右转向离合器、换挡装置和高低速杆，所述第一带轮式离合器用于在动力装置的驱动下驱动行走变速箱，所述行走变速箱用于驱动履带底盘移动，所述换挡装置上设置有三个前进挡和一个倒挡，高低速杆用于控制高低速档位；左转向离合器与右转向离合器用于控制行走的左右转向，通过同时分离左转向离合器右转向离合器可对开沟机进行紧急刹车处理。

进一步的，所述动力装置包括柴油机，所述柴油机由电启动马达启动，电启动马达由蓄电池供电。

进一步的，所述传动装置包括传动轴、第二带轮式离合器、第一带轮、第二带轮和减速箱，所述传动轴通过轴承座安装在机架上，且一端设置有第二带轮式离合器，另一端设置有第一带轮；所述第二带轮式离合器通过皮带与柴油机的输出带轮连接，所述减速箱用于带动开沟装置旋转，所述减速机安装在机架上的旋转机构上且与机架铰接，所述减速箱的输入轴上安装有第二带轮，所述第二带轮与第一带轮通过皮带连接。

进一步的，所述旋转装置包括支撑架、U形固定架和空心旋转销。所述支撑架设置在U形固定架两侧且固定在机架上，所述固定架两侧通过旋转销与支撑架铰接，所述减速箱安装在U形固定架内。

进一步的，所述减速箱的输出轴与开沟轴固定连接。

进一步的，所述沟深控制装置包括丝杆升降机、手轮、弹簧减震装置和钢管连接头，所述丝杆升降机用于调节开沟轴与地面的夹角，所述丝杆升降机的输入轴一端设置有手轮，通过转动手轮可带动所述丝杆升降机的丝杆下端上下移动，所述丝杆升降机的丝杆下端通过弹簧减震装置连接钢管连接头，所述钢管连接头下端与弧形挡土板铰接。

进一步的，所述丝杆升降机输入轴一端设置有手轮，另一端还设置有电机，所述电机用于驱动丝杆升降机的丝杆上下移动。

本发明的有益效果为：本发明的开沟机体积小巧，便于操作，可实现行距株距较小的果园开沟机械化，可降低果农劳动强度，提高工作效率，降低劳动成本，提高经济效益。本发明的开沟装置采用变螺距锥螺旋叶片，开出沟的为T形沟，相比普通的螺旋叶片开出的矩形沟，T形沟的排水性能更好，且变螺距的设计在于靠近地面的锥螺旋叶片螺距较小，远离地面的锥螺旋叶片螺距较大，因此既可以保证开沟装置入土端有足够的开沟效率，又可以防止螺距过密导致的回土现象，保证开沟效果。本发明的开沟机的前进速度和开沟深度均可调，开沟刀片可更换，可满足不同开沟的要求。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的侧面结构示意图；

图3为本发明的俯视结构示意图；

图4为开沟装置的侧面结构示意图；

图5为旋转装置的结构示意图；

图6为沟深控制装置的结构示意图；

图7为螺旋锥叶片参数示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、机架；2、行走装置；3、动力装置；4、传动装置；5、开沟装置；6、沟深控制装置；21、履带底盘；22、行走变速箱；23、第一带轮式离合器；24、换挡装置；25、高低速杆；26、座椅；31、柴油机；32、电启动马达；33、蓄电池；41、传动轴；42、第二带轮式离合器；43、第一带轮；44、第二带轮；45、减速箱；46、支撑架；47、U形固定架；48、空心旋转销；51、开沟轴；52、锥螺旋叶片；53、开沟刀片；54、入土刀片；55、弧形挡土板；61、丝杆升降机；62、手轮；63、弹簧减震装置；64、钢管连接头；65、电机

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-图6所示，一种自走式倾斜螺旋开沟机，包括机架1、行走装置2、动力装置3、传动装置4、开沟装置5和沟深控制装置6，所述行走装置2、动力装置3、传动装置4、开沟装置5和沟深控制装置6均安装在机架1上，所述动力装置3用于驱动行走装置2，还用于通过驱动传动装置4驱动开沟装置5，所述行走装置2用于带动开沟机移动，所述开沟装置5用于通过切削土壤进行开沟；

所述开沟装置5包括开沟轴51、锥螺旋叶片52、开沟刀片53、入土刀片54和弧形挡土板55，所述开沟轴51设置在开沟机后端下方，所述开沟轴51上方固定有弧形挡土板55，所述锥螺旋叶片52设置在开沟轴51侧面，开沟刀片53安装在锥螺旋叶片52上，入土刀片54安装在开沟轴51的下端，所述沟深控制装置6用于通过控制开沟轴51与地面的夹角控制开沟深度。

所述锥螺旋叶片52的外圆直径和螺距从靠近传动装置4一端到远离传动一端均递减设置。

设H为锥螺旋叶片52中的任意一段在开沟轴51上的安装点位置距离开沟轴下端的距离，则当前锥螺旋叶片段的外圆直径为D＝0.375H+150mm,当前锥螺旋叶片段与相邻的靠近地面一侧的锥螺旋叶片段之间的螺距为P＝0.325H+90mm。

如图7所示，虚线部分为锥螺旋叶片中的一段，标记为a,H为当前锥螺旋叶片段a在开沟轴51上的安装点位置距离开沟轴下端的距离，D为当前锥螺旋叶片段a的外圆直径，P为当前锥螺旋叶片段a与相邻的靠近地面一侧的锥螺旋叶片段之间的螺距。

所述入土刀片54的数量为四把，且以间隔90°的夹角焊接开沟轴51的下端。

所述行走装置2包括履带底盘21、行走变速箱22，第一带轮式离合器23、左转向离合器、右转向离合器、换挡装置24和高低速杆25，所述第一带轮式离合器23用于在动力装置3的驱动下驱动行走变速箱22，所述行走变速箱22用于驱动履带底盘21移动，所述换挡装置24上设置有三个前进挡和一个倒挡，高低速杆25用于控制高低速档位；左转向离合器与右转向离合器用于控制行走的左右转向，通过同时分离左转向离合器右转向离合器可对开沟机进行紧急刹车处理。

所述动力装置3包括柴油机31，所述柴油机31由电启动马达32启动，电启动马达32由蓄电池33供电。

所述传动装置4包括传动轴41、第二带轮式离合器42、第一带轮43、第二带轮44和减速箱45，所述传动轴41通过轴承座安装在机架1上，且一端设置有第二带轮式离合器42，另一端设置有第一带轮43；所述第二带轮式离合器42通过皮带与柴油机31的输出带轮连接，实现一级降速，所述减速箱45用于带动开沟装置5旋转，所述减速机安装在机架1上的旋转机构上且与机架1铰接，所述减速箱45的输入轴上安装有第二带轮44，所述第二带轮44与第一带轮43通过皮带连接，实现二级降速。

所述旋转装置包括支撑架46、U形固定架47和空心旋转销48。所述支撑架46设置在U形固定架47两侧且固定在机架1上，所述固定架两侧通过旋转销31与支撑架46铰接，所述减速箱45安装在U形固定架47内。

所述减速箱45的输出轴与开沟轴51固定连接。

所述沟深控制装置6包括丝杆升降机61、手轮62、弹簧减震装置63和钢管连接头64，所述丝杆升降机61用于调节开沟轴51与地面的夹角，所述丝杆升降机61的输入轴一端设置有手轮62，通过转动手轮62可带动所述丝杆升降机61的丝杆下端上下移动，所述丝杆升降机61的丝杆下端通过弹簧减震装置63连接钢管连接头64，所述钢管连接头64下端与弧形挡土板55铰接。

所述丝杆升降机61输入轴一端设置有手轮62，另一端还设置有电机65，所述电机65用于驱动丝杆升降机61的丝杆下端上下移动。

在进行开沟作业时，使用者可以坐在机架的座椅26上进行操作，开沟过程共有两个阶段：准备阶段和开沟阶段。在准备阶段，控制电启动马达通电启动柴油机，通过操控行走离合器杆和换挡装置驱动行走装置带动开沟机移动到准备开沟的位置，这个阶段第二带轮式离合器处于分离状态，因此开沟装置不启动。之后进入开沟阶段，在开沟阶段，需启动开沟装置，推动第二带轮式离合器操纵杆使第二带轮式离合器变为闭合状态，柴油机通过传动装置带动开沟轴旋转，开沟轴带动锥螺旋叶片、开沟刀片和入土刀片旋转；然后利用沟深控制装置调节开沟轴下端距离地面的高度，可通过控制电机转动或者摇动手轮，使丝杆升降机的丝杆向下运动，下压开沟轴，开沟轴向下转动，锥螺旋叶片转动带动入土刀片和开沟刀片开始切土开沟。当沟深达到合适位置时控制丝杆升降机停止下降，本实施例中，丝杆升降机为蜗轮蜗杆丝杆升降机，因此具有自锁功能，停止后丝杆即自锁在当前位置，开沟轴的位置保持固定，之后行走装置带动开沟机按预设开沟速度，沿预设开沟路线前进，开沟机带动开沟装置向前推进，进行持续开沟。开沟过程中，入土刀片切削入土维持工作稳定性，开沟刀片沿牵引方向切削土壤，开沟刀片、刀把和螺旋叶片将已切削土壤输送到地面沟槽两侧，完成入土、切土、抛土等工序，开沟时工作倾角可以实时调整以实现不同开沟参数的要求。当开沟工作完成后，利用沟深控制装置带动开沟轴向上转动，使开沟装置转动脱离地面，再推动第二带轮式离合器操纵杆使第二带轮式离合器变为分离状态，把开沟机驾驶到指定地点即完成了一次开沟过程。

本发明的开沟机体积小巧，便于操作，可实现行距株距较小的果园开沟机械化，可降低果农劳动强度，提高工作效率，降低劳动成本，提高经济效益。本发明的开沟装置采用变螺距锥螺旋叶片，开出沟的为T形沟，相比普通的螺旋叶片开出的矩形沟，T形沟的排水性能更好，且变螺距的设计在于靠近地面的锥螺旋叶片螺距较小，远离地面的锥螺旋叶片螺距较大，因此既可以保证开沟装置入土端有足够的开沟效率，又可以防止螺距过密导致的回土现象，保证开沟效果。本发明的开沟机的前进速度和开沟深度均可调，开沟刀片可更换，可满足不同开沟的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自走式倾斜螺旋开沟机，其特征在于，包括机架(1)、行走装置(2)、动力装置(3)、传动装置(4)、开沟装置(5)和沟深控制装置(6)，所述行走装置(2)、动力装置(3)、传动装置(4)、开沟装置(5)和沟深控制装置(6)均安装在机架(1)上，所述动力装置(3)用于驱动行走装置(2)，还用于通过驱动传动装置(4)驱动开沟装置(5)，所述行走装置(2)用于带动开沟机移动，所述开沟装置(5)用于通过切削土壤进行开沟；

所述开沟装置(5)包括开沟轴(51)、锥螺旋叶片(52)、开沟刀片(53)、入土刀片(54)和弧形挡土板(55)，所述开沟轴(51)设置在开沟机后端下方，所述开沟轴(51)上方固定有弧形挡土板(55)，所述锥螺旋叶片(52)设置在开沟轴(51)侧面，开沟刀片(53)安装在锥螺旋叶片(52)上，入土刀片(54)安装在开沟轴(51)的下端，所述沟深控制装置(6)用于通过控制开沟轴(51)与地面的夹角控制开沟深度；

所述锥螺旋叶片(52)的外圆直径和螺距从靠近传动装置(4)一端到远离传动一端均递减设置；

设H为锥螺旋叶片(52)中的任意一段在开沟轴(51)上的安装点位置距离开沟轴下端的距离，则当前锥螺旋叶片段的外圆直径为D＝0.375H+150mm,当前锥螺旋叶片段与相邻的靠近地面一侧的锥螺旋叶片段之间的螺距为P＝0.325H+90mm；

所述沟深控制装置(6)包括丝杆升降机(61)、手轮(62)、弹簧减震装置(63)和钢管连接头(64)，所述丝杆升降机(61)用于调节开沟轴(51)与地面的夹角，所述丝杆升降机(61)的输入轴一端设置有手轮(62)，通过转动手轮(62)可带动所述丝杆升降机(61)的丝杆上下移动，所述丝杆升降机(61)的丝杆下端通过弹簧减震装置(63)连接钢管连接头(64)，所述钢管连接头(64)下端与弧形挡土板(55)铰接。

2.根据权利要求1所述的自走式倾斜螺旋开沟机，其特征在于，所述行走装置(2)包括履带底盘(21)、行走变速箱(22)，第一带轮式离合器(23)、左转向离合器、右转向离合器、换挡装置(24)和高低速杆(25)，所述第一带轮式离合器(23)用于在动力装置(3)的驱动下驱动行走变速箱(22)，所述行走变速箱(22)用于驱动履带底盘(21)移动，所述换挡装置(24)上设置有三个前进挡和一个倒挡，高低速杆(25)用于控制高低速档位；左转向离合器与右转向离合器用于控制行走的左右转向，通过同时分离左转向离合器右转向离合器可对开沟机进行紧急刹车处理。

3.根据权利要求1所述的自走式倾斜螺旋开沟机，其特征在于，所述动力装置(3)包括柴油机(31)，所述柴油机(31)由电启动马达(32)启动，电启动马达(32)由蓄电池(33)供电。

4.根据权利要求1所述的自走式倾斜螺旋开沟机，其特征在于，所述传动装置(4)包括传动轴(41)、第二带轮式离合器(42)、第一带轮(43)、第二带轮(44)和减速箱(45)，所述传动轴(41)通过轴承座安装在机架(1)上，且一端设置有第二带轮式离合器(42)，另一端设置有第一带轮(43)；所述第二带轮式离合器(42)通过皮带与柴油机(31)的输出带轮连接，所述减速箱(45)用于带动开沟装置(5)旋转，所述减速箱安装在机架(1)上的旋转机构上且与机架(1)铰接，所述减速箱(45)的输入轴上安装有第二带轮(44)，所述第二带轮(44)与第一带轮(43)通过皮带连接。

5.根据权利要求4所述的自走式倾斜螺旋开沟机，其特征在于，旋转装置包括支撑架(46)、U形固定架(47)和空心旋转销(48)；所述支撑架(46)设置在U形固定架(47)两侧且固定在机架(1)上，所述U形固定架两侧通过空心旋转销(48)与支撑架(46)铰接，所述减速箱(45)安装在U形固定架(47)内。

6.根据权利要求4所述的自走式倾斜螺旋开沟机，其特征在于，所述减速箱(45)的输出轴与开沟轴(51)固定连接。

7.根据权利要求1所述的自走式倾斜螺旋开沟机，其特征在于，所述丝杆升降机(61)输入轴一端设置有手轮(62)，另一端还设置有电机(65)，所述电机(65)用于驱动丝杆升降机(61)的丝杆下端上下移动。

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