开沟器种类和特点.doc

题 目: 开沟器种类和特点 姓 名: 学 院: 工学院 专 业: 班 级: 学 号: 指 导教师: 职称: 教授 2012 年 12 月 20 日南京农业大学教务处制开沟机的种类及特点摘要：开沟是工程作业、铺设管道、城市建设、农田水利等方面的基本操作通过人力进行开沟，不仅开沟速度慢，耗时耗力，而且开沟的质量差利用机械开沟最先是前苏联和美国开始研制的，国内进行开沟机的起步比较晚，经历了铧式犁开沟机、圆盘是开沟机、立式螺旋开沟机和链式开沟机四个阶段。

每个类型的开沟机都有各自的特点，有适合自己的使用环境本文主要通过列举几种型号的开沟机来对其使用特点进行简单介绍关键词：开沟机；铧式犁开沟机；圆盘式开沟机；立式螺旋开沟机；链式开沟机；引言：开沟机的的使用主要是在工程建设，管道铺设，农田水利等方面最早开沟操作是通过人工进行开沟操作，但是人力开沟的质量差，速度慢，耗时耗力国外开沟机研究现状国外开沟机的发展已有六十多年的历史，主要以美国、原苏联、法国、英国和意大利等国家发展较快 [1]，美国和原苏联是最早使用开沟机的国家最早的开沟机为铧式犁开沟机，然后是圆盘式开沟机圆盘式开沟机是用一种与铧式犁相似的无犁铧的深沟机，开挖窄而深的沟，以圆盘式抛撒机开梯形沟目前开沟机的主要使用类型有两种：一是链式开沟机具，用于开挖窄深沟；二是立式铣削轮机具，用于开挖深宽沟 [2,3]早在 20 世纪 50 年代，我国农田水利建设就已经应用铧式犁开沟铧式犁主要有悬挂犁及牵引式犁两种铧式犁开沟机的优点是结构简单、工作可靠、零部件较少，开沟深度 30～80cm；主要缺点是效率低、阻力大，有的地层要用两台拖拉机牵引到了 20 世纪70 年代中期，铧式犁开沟机逐渐被铣抛盘式开沟机取代。

铣抛盘式开沟机开沟的沟型断面是上口宽沟底窄的倒梯形，开沟深度为 0.5～1.0m，抛土速度为 7～15m/s，拖拉机行走速度为 50～200m/h；其主要缺点是传动复杂、结构庞大、行走速度太低由于当时国内拖拉机都没有爬行档，所以在 20 世纪 70 年代中期主要采用东方红 -75、红旗-100 等拖拉机加装减速器、随车变速箱完成拖拉机的改造工作到了上世纪 80 年代中期，国家从国外引进了少量挖沟机，主要用于农业暗管排水工程此后，上海拖拉机厂无锡拖拉机厂和丹东拖拉机厂分别开发了用 8-55kW 拖拉机改装的挖沟机，但由于技术性能和经济等原因，没有得到广泛应用 [4]自上世纪 90 年代至今，我国开沟机机型主要以螺旋开沟机与链式开沟机为主1 开沟机的种类及各自特点每种开沟机都有其各自的特点铧式犁开沟机和圆盘式开沟机由于机械强度低、拖挂动力输出小的局限，多用于施工条件较恶劣的农田工程中；而链式开沟机以及轮斗式开沟机因为机械强度大、拖挂动力输出大的特点，多用建筑工程中；立式螺旋开沟机具有结构简单，部件紧凑，动力消耗少，行走速度快等特点，主要用于开挖排灌沟、施肥沟等下面就每种开沟机的结构和特点进行分别的介绍。

2 铧式犁开沟：早在 20 世纪 50 年代，铧式犁作为最早开沟的设备就已经被应用于农田建设当中，其形式主要有悬挂犁及牵引式犁两种 [5]这种开沟机结构简单、速度快、效率高、工作可靠、零部件较少，开沟深度为 30-50cm，主要缺点是土壤硬度不能太大，否则沟形难以保证，且结构笨重，沟边留下的垫条大且不能分散，需人工修理等特别是工作时牵引阻力很大，过去常用斯大林 80 拖拉机才能拖动，有的地方要用两台大拖拉机牵引 图 1 铧式犁开沟机的工作和结构图3 圆盘式开沟机20 世纪 50 年代后期，与拖拉机向大马力发展的趋势相适应，旋转开沟机（见图 2）得以迅速发展由于它牵引阻力小，适应性强，能均匀散开沟内土壤，工作效率高，因而获得迅速发展和广泛应用许多国家，如意大利、苏联、法国、荷兰、日本等，都有不同型号的系列产品此种开沟机其主要工作部件是一个或两个高速旋转的圆盘，圆盘四周是铣刀，铣下来的土壤可按不同的农艺要求，将土壤均匀地抛掷到一侧或两侧5～15m 范围以内的地面上,也可将土壤成条地堆置在沟沿上形成土埂，两圆盘与水平面成45°角，因此开出沟的断面是上口宽沟底窄的倒梯形开挖的沟渠，沟形整齐，无须辅助加工，但行走慢（拖拉机以 50~400 米/小时的超低速前进） ，传动复杂，结构庞大，制造工艺要求高，单位功率消耗大，生产率比犁铧式开沟犁低（李金琦 1984） 。

图 2 圆盘式开沟机的工作及结构简图圆盘式开沟机属于旋转式类型开沟机，开沟工作部件为带有弯刀的圆盘，通过传动轴带动旋转开沟，目前国内的开沟机主要选用的是圆盘式开沟机圆盘式开沟机分为前置式和后置式两种类型前置圆盘型开沟机主要是与小马力拖拉机配套，在一些小块农田使用方便，有代表性的机型为龙宝开沟机制造厂生产的 1K-26 型开沟机，该型开沟机动力传动方面带有快速离合装置，同时拥有双滑撬，开沟深度调节装置，使作业更高效、更方便，如图 3 所示图 3 1K-26型前置式圆盘开沟机1K-26 型开沟机技术参数如下：纯工作小时生产率（开沟速度）：Ⅰ档480～720（m/h） 、Ⅱ档 900～1680（m/h） ；配套动力：≤13.2KW；开沟深度：10～28cm；沟宽：沟面宽度 16～25cm；沟底宽度 11～17cm；开沟深度稳定性：≥80％；沟底浮土厚度：≤0.08H（H：开出沟的平均深度） ；两侧抛土带宽：左右两侧各≥200cm；开沟后碎土率：≥55％；可靠性：首次故障前作业量不少于 10km（或有效度≥90％） ；安全装置符合 GB10395.1、GB10396 标准后置式圆盘开沟机包括单圆盘开沟机和双圆盘开沟机 [6]，其中具有代表性单圆盘开沟机是 1KJ-35 型圆盘开沟机（图 4） 。

其结构简单、合理、可靠，机架采用槽钢框架结构，刚性好，传动系统采取一级螺旋伞齿轮传动，承载力强，新颖独特的散土罩，抛散土均匀，可开矩形沟和梯形沟，增设限位装置，保证沟的直线型和沟深的稳定性.图 4 1KJ-35型圆盘开沟机清旋牌 1KJ-35II 型双圆盘开沟机是的新一代开沟机产品（图 5） ，具有开沟作畦作业效果好、工作效率高、性能优越、质量可靠、维护保养方便等一系列优特点该机配套50-70 马力轮式拖拉机使用，广泛应用于广大畦作地区旱作物田的开沟作畦，如三麦、油菜、蔬菜、棉花、玉米等作物田的开沟作畦1KJ-35II 型圆盘开沟机传动系统采用中间全齿轮传动，整机刚性好、受力平衡、工作可靠齿轮和刀具与旋耕机有较高的通用性该机由于采用双圆盘铣削作业，因而作业质量好，尤其是铣抛土性能好铣抛土均匀、抛撒土距离远，可达 2 米，能够满足各种畦面宽的农艺开沟要求也能适应于各种作物的免耕法作业，即在未经耕耙的土地上实施先播种后开沟的作业顺序，利用开沟机的铣削抛土对种子进行覆盖图 5 KJ-35II型开沟机图 6 圆盘旋转式开沟机美国 GASE 公司推出的 Case 660 圆盘式开沟机主要用于铺设通讯电缆与军事用途，该机可同时装配四种不同的作业机具，其中包括前部的推土铲刀和反铲挖掘臂，后部安装的挖壕机和开沟犁。

包括在陆军战技术性能指标要求之内的其它作业装置还有岩石切割转盘、电缆盘托架和压实器该机用由 4 吨卡车牵引的指定拖车运输4 立式螺旋开沟机螺旋式挖沟机，具体地是涉及一种农田排水挖厢沟和围沟用的挖沟机它是解决已知的农田排水挖沟时，是采用在旋耕耘机上带有利刀进行挖沟，挖沟机是主轴通过轴承固定在外壳内，主轴的一端上固定有动力齿轮盘，另一端通过伞形齿轮与被动轴连接，被动轴的下端固定有螺旋桨，螺旋桨侧面的泥瓦支架上固定有泥瓦本实用新型不仅可以挖厢沟，也可以挖围沟，由挖沟机代替人工挖沟，因此工作效率大大提高，彻底解放了劳动生产力，挖沟的深浅度可以调整，因此保证了挖沟的质量 [7]20 世纪 90 年代主要以螺旋开沟机为主，江苏省农机局技术中心制的研 1KLZ-27 型螺旋开沟机采用立式螺旋开沟刀具，开沟部件为直接安装在一根直立轴管上的两组螺旋刀片，集立铣、周向提升、螺旋叶片惯性抛散等原理于一体，使开沟过程中的切削、提升、抛散一次完成，其结构简图如图 7 所示该机工作时土块呈条状沿螺旋线导向两面抛落，以圆锥对数螺线为基础的立锥式刀具，增强了对不同区域、不同土质的适应性，刀片采用组合式结构，刀柄、刀刃选用不同的材料，提高了使用寿命 [8]。

图 7 立式螺旋开沟机结构图1三角带（三条） 2 附加大皮带盘 3三角带（一条）4 机构 5尾轮 6挡土栅 7括泥板 8开沟具图 8 K40型螺旋式开沟机另外徐州鑫田机械厂生产的 K40 型螺旋式开沟机也是一个典型的代表，如图 8其主要技术参数为：配套动力：20 ~30 马力，松沟宽度：宽 15 cm - 80 cm，深度：0 - 150 cm，用途：适用于平整土地及丘陵土地开沟，日工作量：1000-3000（米） 美国的 RWF Industries 公司，该公司的开沟机均为大型机，主要用于农田灌溉，水利工程和管缆的铺设主要特点是大功率、功耗大、体积也大图 9 螺旋式开沟机5 链式开沟机20 世纪 70 年代末期，链式开沟机开始兴起，设备简单，组装方便，开出的沟沟壁整齐，沟底不留回土，效率高，沟深和沟宽都易于调节，可用建筑工程中开挖窄而深的地下沟槽埋设地下排水管道、或铁道、邮电、城建等部门用于埋设电缆与管道等，也可用于果园、蔬菜园以及其它农田环境开沟施肥、排水、灌溉链刀式开沟机的挖掘部件为带刀片的链条，刀齿切割土壤并将其带至地面，有螺旋输送器将土运至沟的一侧或两侧（中国农业机械化科学研究院编 2007） 。

安阳东升机械有限公司生产的 11K-200 型链式开沟机是国内比较典型的一款链式开沟机 [15]该机采用链条带刮刀式开沟器，开沟深度可调，最大开沟深度为 150 厘米，适用于农田水利灌溉地下管道，自来水管道及地下电缆铺设等项工作的开沟作业也可用于植树开沟其技术参数如下：工作速度：150-300 米/小时开沟宽度：10-30cm开沟深度：50-50cm 配套拖拉机功率：65 马力以上拖拉机图 10 11K-200型链式开沟机1999 年由天津工程机械研究所开发研制出的 GC65G 型链式开沟机，如图.4 所示该机的主要主机额定牵引力为 18KN，最小转弯半径为 4500mm，开沟最深为 1800mm，最宽为 400mm，宽可通过更换挖掘链节来调节，挖掘链速为 1.8m/s，回填铲宽度为1800mm，总体尺寸为长 7500mm，宽 2230mm，高 2860mm它是由链条带动多片铲高速小厚度切削，主机低速前进，实现连续挖掘作业该机进行挖土工作时，将土带到沟面上，并挤向两侧，螺旋叶片形状的排土轮由链轮驱动，向两侧分土，清沟器端部设有浮动刮产，可将散土收回刀铲处，刮平沟底 [9]图 11链式开沟机结构简图同时在国内进行链式开沟机研究的还有西北农业大学机电学院的杨有刚、刘迎春，他们在 2002 年研制的在滚子链链板上加链刀附件的开沟机如图 12 所示 [10]。

图 12滚子链板开沟机结构简图2002 年中国农业机械化研究院耕作种植机械研究所的一种 1K（Kz）-30 型链式开沟机如等组成。