小型挖坑機的研究

周濤

[摘要]本文介紹了手提式挖坑機的相關背景、國內外研究現狀、幾種挖坑機工作原理、技術性能，應用范圍等。通過對原始數據的分析比較、方案的論證以及綜合考慮，完成了手提式挖坑機的總體設計研究。

[關鍵詞]手提式挖坑機;設計;研究。

手提式挖坑機也叫便攜式挖坑機，是由單人或雙人操作的便攜式工作機械。手提式挖坑機布局緊湊，體積小，重量輕，機動靈活，適宜于山地、丘陵和35°以下斜度的荒山荒地的造林挖坑工作。

1.國內外研究現狀

國內研究現狀在國內懸掛式挖坑機的生產和應用較為廣泛。內蒙古赤峰田豐農林機械廠、山東大豐機械有限公司、哈爾濱林業福馬機電設備公司及寧夏自治區農業機械研究所等10余家單位進行了研究制造和銷售。該類挖坑機通常具有較大的功率，機動性較強，能挖較大和較深的坑，大多應用于大面積植樹造林，應用圍也比較廣。

手提式挖坑機在我國剛剛嶄露頭角，適用于家庭或地形復雜地區的小面積植樹造林，也可用于打樁和樹木追肥挖坑，如哈爾濱林業福馬機電設備公司生產的3WS-2.8型手提式挖坑機，采用051A-1型發動機最大功率為2.8KW轉速為280-320r/min，挖坑尺寸坑徑深度為φ320mm-500mm，質量為17.6kg，該機主要應用于地形復雜的山地丘陵區和溝壑區在坡度35以下的荒山荒地，、次生林地以及黃土高原的溝坡進行挖坑或整地。國內的一些林業高等院校和科研院所也對挖坑機進行了一些研究分析。關于挖坑機的論文大約有幾十篇，涉及鉆頭升土理論及鉆頭臨界轉速的研究、鉆頭螺旋面強度的分析以及螺旋升角的選擇問題，還得出了在不同條件下的挖坑機的動態力學參數，指出了鉆頭轉矩的主要影響因素，對挖坑機的一些結構參數的確定起到了指導作用，為國內挖坑機的優化設計提供理了論支持。

國外研究現狀相比之下國外的研究狀況要好一些，由日本生產的自走式高性能挖坑整地機采用柴油機作動力，行走腳與輪胎組合，行走裝置為全液壓式，平時用輪胎行駛，坡地靠行走腳行走，適用于坡度高達56的陡坡林地作業。作業時4只腳可上下左右移動，并能保證包括駕駛室在內的機器上半部始終呈水平狀態。該機的液壓臂端部可安裝液壓式割灌機或挖坑機，每天可挖植樹坑300-400個。實現了一機多用。日本生產的A-7型手提式挖坑機質量僅為7.0kg，采用H35D發動機.A8D型挖坑機可挖坑徑范圍20-200m。德國生產BT120C型挖坑機如圖6所示發動機功率1.3KW，質量8.2kg，鉆頭轉速190r/min，發動機轉矩1.7N·m，鉆頭的轉矩79.0N·m。英國生產的05H8300型懸掛式挖坑機和美國生產的懸掛式三鉆頭挖坑機，鉆頭之間的距離是可調節的，即行距可調，適用于平原地區的大面積植樹造林，工作效率很高。美國和加拿大生產的手提式挖坑機，發動機與鉆頭采用分離式，通過液壓傳動，驅動鉆頭工作。美國生產的HYD-TB11H型液壓挖坑機，質量為170kg，最大流量為22.7L/min，最大轉速為141r/min，鉆頭最大扭矩349N·m。美國生產的MDL-5B型挖坑機，發動機采用動力為4.1KW的BSIntecProOHV的挖坑機在工作時發動機離操作者有較遠的距離，大大減少了噪音對操作者的影響，充分考慮了人-機工程學原理，有的手提式挖坑機安裝了1個支點即輪子，使挖坑機的攜帶比較方便，工作時還可以把挖坑機的反向轉矩釋放給輪體，減小操作者手上的反向力矩，增加其安全性并減輕了操作者的疲勞程度。

2.幾種挖坑機工作原理、技術性能

（1）手提式挖坑機

機具與小型二沖程汽油發動機（2.23—3.73kW）裝置成整體，由單人或雙人操作，主要應用于復雜的山區、丘陵區和溝壑區，在坡度350以下的地區進行造林前的整地和挖坑，同時也可用于果園、桑園、苗圃和城鎮進行小樹移植、挖坑追肥以及埋設樁柱等，坑徑一般在0.3m以內。

（2）懸掛式挖坑機

鉆頭裝置懸掛在拖拉機的后方、前方或側向。懸掛機構通過上拉桿、下拉桿以及三個鉸鏈與拖拉機連接，由拖拉機的液壓系統操縱其挖坑機鉆頭裝置升降。它可以挖較大的坑徑和較深的坑。用于拖拉機可以通過的地區進行挖坑作業。

（3）自走式挖坑機

與手扶拖拉機配套挖坑機鉆頭旋轉的動力源是由底盤上的動力輸出軸經過一級皮帶減速、一級直角錐齒輪減速器并直接輸到挖坑機的鉆頭。鉆頭是采用M27螺紋同箱體聯接，這樣裝拆方便，又能自動防止拆脫，如1W-40型挖坑機就是與工農-3型手扶拖拉機配套的。該型挖坑機通過性能較好，但需要人力操縱其鉆頭入土。該型挖坑機適于在水平帶上作業或用于茶園施肥、茶苗一只和果園施肥等挖坑作業。

與汽車底盤配套的挖坑機，一般是屬于起重地鉆裝置，如D70S（E）起重地鉆機是由汽車動力輸出、伸出支撐、回轉系統、起吊變幅系統、伸縮系統、液壓系統、控制系統和鉆頭裝置等組成。從汽車的發動機中輸出驅動油泵，是發動機的機械能轉化為液壓能，以供機械的各部分。地鉆裝置主要由帶油馬達的減速器、鉆頭組成。液壓油通過各控制元件來驅動油馬達旋轉，從而通過減速器轉動鉆頭軸，有一方軸裝在鉆頭軸中，此軸只要拔出定位銷及管子向下延伸即可增加挖坑的深度。該機可挖坑徑0.45m、坑深4.5m的坑。QW-1000型挖坑機基本上是屬于這種類型，但它是車載鉆機的形式。

3.工作原理

發動機通過離合器、減速器而驅動鉆頭作旋轉運動。操作裝置通常采用可拆卸式的手 柄結構。手柄的設計要求操作靈敏和便于操作發動機油門開關。

4.應用范圍

挖坑不僅適用于平原、沙地和丘陵，還能夠用于山地和溝壑，不僅適用于坡度560以下的陡坡林地 的整地挖坑，而且還適用于350以下的坡地挖坑造林。

[參考文獻]

[1] 包瑞，張純等.常用挖穴機研究概述 [J].中國農機化學報.2019（06）

[2] 張志敏等.全自動可變徑挖坑機機械設計 [J].農業機械學報.2018（06）

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