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基于北方寒地冻土的螺旋式挖坑机设计与试验

摘要:针对目前市场上缺少适宜冻土环境作业挖坑机械的问题ꎬ以适用于北方寒地的螺旋式挖坑机为研究对象ꎬ通过

测量哈尔滨的冻土参数并与硬质土壤进行对比ꎬ获得工作对象土壤参数ꎮ结合移栽白桦树苗所需穴坑尺寸ꎬ对挖坑机工

作部件进行参数设计ꎮ根据运动学分析确定了升运土壤的临界转速ꎬ对挖坑机的工作参数进行分析ꎬ并得到了装置所需

的功率ꎮ为便于开展试验验证ꎬ运用相似理论对试验装置和作业穴坑进行了等比例缩放ꎬ试验用钻头长度为４００ｍｍꎬ叶片

长度为２００ｍｍꎬ钻尖半径为１００ｍｍꎬ转速大于１５５ｒ/ｍｉｎꎬ动力源额定功率为４ｋＷꎮ试验结果表明:当刀片组合方式为平

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刀锯齿刀时ꎬ可以获得最短的挖坑时间ꎮ研究结果可为北方寒地秋冬季节冻土条件下ꎬ树苗移栽时螺旋式挖坑机的设计

提供参考ꎮ

关键词:挖坑机ꎻ螺旋式ꎻ冻土ꎻ钻头

近年来ꎬ我国大力发展植树造林工程ꎬ国内科研机构也

０引言

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对植树挖坑机械进行了大量研究ꎮ卓凤英等对手提

伴随着时代发展ꎬ优化生态环境成为当下的重点ꎬ式挖坑机进行了设计和优化ꎬ探究了挖坑机各重要参

东北地区冬季气温极低ꎬ环境恶劣ꎬ不利于开展植树造[１０]

数的关系和影响因素ꎻ任工昌等研究了螺旋钻头各

林和城市绿化等作业ꎬ而白桦树具有生存能力较强、树项理论参数的合理取值范围ꎮ但是ꎬ以上机型均无法

干笔直、观赏性佳等优势ꎬ适宜在东北地区推广种针对冻土作业ꎬ强行作业效率低且易损坏钻头ꎬ无法满

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植ꎮ为提高成活率ꎬ白桦树多于秋冬季节进行移足北方寒地冻土的栽植挖坑作业需求ꎮ

栽ꎬ但秋冬季节气温较低易形成冻土层ꎬ而目前市场上为此ꎬ依据北方寒地的冻土物理特性和白桦树栽

没有针对冻土植树的挖坑机械ꎬ大大限制了白桦树的植的作业要求ꎬ对挖坑装置的结构和工作参数进行了

种植推广ꎮ因此ꎬ针对北方寒地设计一种可满足秋冬计算ꎻ明确了整机结构和工作原理ꎬ通过有限元分析ꎬ

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时节白桦树栽植的冻土挖坑机意义重大ꎮ对噪声和共振进行检验ꎬ结果满足作业需求ꎻ运用相似

挖坑机械的相关研究与应用在国内外均有进行ꎬ理论将装置等比例缩小进行试验验证ꎬ结果表明:设计

国外对挖坑机械关键部件进行了较为深入的研究ꎮ结果能达到稳定挖掘冻土层的目的ꎬ满足了北方寒地

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Ｓｉｎｇｈ探究了挖坑机发动机输出扭矩与螺旋钻头尺寸秋冬时节植树挖坑作业需求ꎮ

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的联系ꎬ并对其性能参数进行了研究ꎮＢｙｃｈｋｏｖ等着

１螺旋式挖坑机关键部件设计

重研究了挖坑机的附属配件和节能相关装置ꎬ总结了

挖坑机械的设计理论和方法ꎮ在市场应用方面ꎬ美、１.１土壤参数测定

日、德等国家在挖掘机械上已实现市场化和多样化ꎬ如进入秋冬季节ꎬ随地表温度降低ꎬ土壤内水分