小型挖坑机的研究

周涛

[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、几种挖坑机工作原理、技术性能，应用范围等。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研究。

[关键词]手提式挖坑机;设计;研究。

手提式挖坑机也叫便携式挖坑机，是由单人或双人操作的便携式工作机械。手提式挖坑机布局紧凑，体积小，重量轻，机动灵活，适宜于山地、丘陵和35°以下斜度的荒山荒地的造林挖坑工作。

1.國内外研究现状

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。

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φ320mm-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。

国外研究现状相比之下国外的研究状况要好一些，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20-200m。德国生产BT120C型挖坑机如图6所示发动机功率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。英国生产的05H8300型悬挂式挖坑机和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，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。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，最大转速为141r/min，钻头最大扭矩349N·m。美国生产的MDL-5B型挖坑机，发动机采用动力为4.1KW的BSIntecProOHV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-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。

2.几种挖坑机工作原理、技术性能

（1）手提式挖坑机

机具与小型二冲程汽油发动机（2.23—3.73kW）装置成整体，由单人或双人操作，主要应用于复杂的山区、丘陵区和沟壑区，在坡度350以下的地区进行造林前的整地和挖坑，同时也可用于果园、桑园、苗圃和城镇进行小树移植、挖坑追肥以及埋设桩柱等，坑径一般在0.3m以内。

（2）悬挂式挖坑机

钻头装置悬挂在拖拉机的后方、前方或侧向。悬挂机构通过上拉杆、下拉杆以及三个铰链与拖拉机连接，由拖拉机的液压系统操纵其挖坑机钻头装置升降。它可以挖较大的坑径和较深的坑。用于拖拉机可以通过的地区进行挖坑作业。

（3）自走式挖坑机

与手扶拖拉机配套挖坑机钻头旋转的动力源是由底盘上的动力输出轴经过一级皮带减速、一级直角锥齿轮减速器并直接输到挖坑机的钻头。钻头是采用M27螺纹同箱体联接，这样装拆方便，又能自动防止拆脱，如1W-40型挖坑机就是与工农-3型手扶拖拉机配套的。该型挖坑机通过性能较好，但需要人力操纵其钻头入土。该型挖坑机适于在水平带上作业或用于茶园施肥、茶苗一只和果园施肥等挖坑作业。

与汽车底盘配套的挖坑机，一般是属于起重地钻装置，如D70S（E）起重地钻机是由汽车动力输出、伸出支撑、回转系统、起吊变幅系统、伸缩系统、液压系统、控制系统和钻头装置等组成。从汽车的发动机中输出驱动油泵，是发动机的机械能转化为液压能，以供机械的各部分。地钻装置主要由带油马达的减速器、钻头组成。液压油通过各控制元件来驱动油马达旋转，从而通过减速器转动钻头轴，有一方轴装在钻头轴中，此轴只要拔出定位销及管子向下延伸即可增加挖坑的深度。该机可挖坑径0.45m、坑深4.5m的坑。QW-1000型挖坑机基本上是属于这种类型，但它是车载钻机的形式。

3.工作原理

发动机通过离合器、减速器而驱动钻头作旋转运动。操作装置通常采用可拆卸式的手 柄结构。手柄的设计要求操作灵敏和便于操作发动机油门开关。

4.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560以下的陡坡林地 的整地挖坑，而且还适用于350以下的坡地挖坑造林。

[参考文献]

[1] 包瑞，张纯等.常用挖穴机研究概述 [J].中国农机化学报.2019（06）

[2] 张志敏等.全自动可变径挖坑机机械设计 [J].农业机械学报.2018（06）

山东协和学院工学院 山东济南 250109