三种结构竹根挖除设备对比试验研究

发布时间：2020-03-29 18:04

【摘要】：本文在分析前人关于竹树根挖掘设备研究的基础上,提出粉碎、锯切、旋切三种主要挖除方式,通过试验再进行优选一种适合浙江省丘陵山地的竹根挖除设备,本文主要研究成果如下:首先,设计调查问卷,搜集了社会和林农对竹根挖除设备的需求,包含动力源、便携性、挖除形式、设计成本、最低效率、整备质量等技术参数,从而确定了本文的技术目标。充分参考市场上成熟的树根挖掘设备,初选“钻头粉碎式、链锯切割式和圆筒旋切式”三种方式为竹根挖除备选方案。从设计学的角度,介绍了动力源、执行机构等机器主要机构的设计方案;然后,通过试验分析三种方式的优缺点,进而找出最优的竹根挖除方案。在钻头粉碎式竹根试验试验中,发现钻头粉碎式竹根挖除机在一定程度上可以将竹根完全或部分粉碎,但其作业稳定性、安全性及作业可持续强度不好,很难满足挖除作业的需要。在锯切式竹根挖掘机试验中,对锯切式竹根挖掘机的作业效率、作业成功率、作业强度以及作业持续性做一个较为全面分析。试验发现锯切式竹根挖掘机在挖掘竹根作业时有很高的成功率,但设备工作部位的磨损较快,设备的损坏率极高。在旋切式挖除试验中,旋切圆筒内径需比残留竹根大约20mm,以确保旋切圆筒能顺利的切割根须,避免旋切圆筒于竹根摩擦事产生较大阻力。在挖掘残留部位较长的竹根时,为确保挖掘的成功率需用辅助设备将上部竹根去除,然后进行挖掘,摈除因旋切圆筒高度不够而导致挖掘失败的事情发生。在旋切试验中,3次对样机进行优化改进,最终样机的作业成功率达到100%,平均挖除效率47s/根,整备重量为13kg,满足最初的设计目标。最后,进一步对比了三种挖掘机构在成功率、整备质量和作业效率上的差异。综合认为圆筒旋切式挖掘竹根方式明显优于其他两种方式,因此将该方式作为课题组未来主要的研究方式。另外,还设计了一种安全防护的操作机架,使操作的安全性和效率得到进一步的提升。经过此次改进,此种圆筒旋切式样机已基本定型,满足中试和示范推广的基本条件。从本研究对于减轻竹农劳动强度、提高竹林的生态效益、经济效益具有重要意义。
【图文】：

树根,方式,挖掘机

图2-2d 采用的是拖拉机液压提升装置拔除树根。图 2-2 所示的几种方法虽然都有效拔除树根，但是竹根和树根的根系不一样，竹根在地下纵横交错，起拔时必将破坏大片土地，而且该方法是手工操作，效率也不高，因此也将此法剔除。a 液压千斤顶+铁链拔除树根 b 液压千斤顶+撬棍拔除树根c 铁葫芦拔除树根 d 拖拉机拔除树根图 2-2 竹树根拔除方式Fig. 2-2 extraction of bamboo root因此笔者将竹根挖除方式聚焦为机器挖除。尽管近年来关于竹树根挖掘的研究进度不断推进，研究成果种类也繁多，但总体来说分为旋切式竹根挖掘机、连杆往复式竹根挖掘机、手持式竹根挖掘机、竹爪式竹根挖掘机、转动式竹根挖掘机、竹浦头挖掘机、筒型竹根挖掘机等机构。从挖掘原来上来归类，大致可分为 3 种：粉碎竹根式、振动切割竹根式、环切竹根式，这与表 2-1 中的调研结果基本一致。因此，本文选取

较易获得较大的力矩、易实现往复运动、传动运动平稳、可实现快速和换向等，但与其他动力源比较，液压马达工作时易出现泄漏、化，引起工作机构运动不稳定、空气渗入，而且液压马达成本很高的设计要求；气动马达工作安全、结构简单、噪音小、易控制，但实现低速控制，而且需配套设施成本较高，亦不符合设计原则，故力源。关于汽油机功率的推算，本文参照挖坑种树机的配套动力和 2~5kW 的汽油机作为试验样机配套动力源。机构案一：钻头粉碎式粉碎式挖除竹根的基本思想是参考树根粉碎机器的原理，，如图 2-3驱动螺旋刀片从上往下的钻取、粉碎竹根。粉碎后的竹树根不必清土壤肥料。
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S776

【参考文献】