必赢：果园开沟施肥机的设计docx

信息来源：网络时间：2026-04-29 10:06

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　　前言随着农业产业结构的调整，葡萄、红枣已成为新疆兵团优势林果经济发展和职工增收致富的新亮点和支柱产业新疆兵团目前葡萄的栽培面积为4.8 万公顷，红枣的栽培面积为10.9万公顷；但在葡萄、红枣栽培过程中机械化生产水平还不高，果树的施肥主要依靠人工作业，作业效率低，劳动强度大，施肥难以保证均匀采用果园开沟施肥机来代替人工开沟施肥，不但可以节省大量劳动力，提高作业效率降低生产成本，而且开沟与施肥质量也比人工要好为了确保开沟施肥质量、提高作业效率、降低生产成本就需要一种作业性能稳定的开沟施肥机具因此，符合生产要求的果园开沟施肥机在国民经济中具有重要的现实意义关键词：林果经济；开沟与施肥；作业效率；均匀目录1 绪论 11.1 果园开沟施肥机的理论和意义 11.2 果园开沟施肥机研究现状 11.3 重点研究的关键问题及解决思路 22 果园开沟施肥机总体结构及工作原理 22.1 果园开沟施肥机的总体结构 22.2 果园开沟施肥机的基本参数与工作原理 43 果园开沟施肥机关键部位的设计 53.1 开沟装置的设计 53.2 开沟传动系统的设计 73.3 施肥传动系统的设计 83.4 覆土装置的设计与造型 94 主要零件的计算与校核 104.1 链轮的选型与设计计算 104.2 链轮轴的设计计算与校核 124.3 开沟传动轴的设计计算与校核 145 特殊零件的设计 165.1 覆土圆盘斜度调节装置的设计 165.2 排肥绞龙的设计 175.3 传动箱箱体的设计 19总结 21致谢 22参考文献 231绪论1.1果园开沟施肥机的理论和意义随着我国农业产业结构的优化调整，特色林果业己成为农民致富的一条重要渠道，传统的种植模式导致果园种植密度大，果树矮化，果树间距小，不利于现有机具通行。

　　果树的开沟施肥作为果树保质增产的必要园艺环节，目前基本还处于人工作业阶段新疆兵团目前葡萄的栽培面积为4.8 万公顷，红枣的栽培面积为10.9万公顷；但在葡萄、红枣栽培过程中机械化生产水平还不高，尤其缺乏专用配套的果园开沟施肥机具人工开沟施肥，劳动强度大，工作效率低，施肥均勾度差；果园开沟施肥机在国民经济中具有重要的现实意义，主要表现在以下几个方面首先，能降低果农劳动强度果园开沟施肥机不仅能大大降低果农劳动强度，改善生产条件，还能解决劳动力季节性短缺的问题其次，能提高农业资源利用率利用机器对果树树进行施肥，施肥均匀，能提高肥料的利用率，还能减少肥料对水土资源的污染，保护生态环境再次，提供优质和安全的果品果树机械的应用，能很好的控制果树生产过程中的施肥用量，降低化肥在土壤中的残留量在葡萄、红枣施肥作业环节，除了采用人工开沟、施肥外，仅部分使用了犁铧式开沟机辅助开沟作业，仍然需要人工完成施肥及埋沟填平工作这样不仅浪费了大量的人力、无力，而且效率较低因此果园开沟施肥联合作业机对于生产具有非常重要的现实意义1.2果园开沟施肥机研究现状国内外的开沟机从工作原理上主要分为铧式犁开沟机、旋转开沟机和链刀式开沟机［2］。

　　在国外，开沟机主要用于土方施工⑶,如美国Gun ter&Zimmerman公司生产的轮盘式开沟机主要用于开设墙基、铺设水电管网、灌溉和光缆;欧洲Northland Trenching公司代理的Inter—drainl622HT型刀链式开沟机可以将挖出的泥土输送到机器两侧或一侧我国对开沟机的研究开发主要用在有机肥开沟机方面⑷2000年,东北农业大学研制的1KL—100型立式螺旋开沟机可以在旱田及水田地挖沟，作业后沟壁平整、沟内残土少⑸2005年12月，云南农业大学研制的1KS — 22型双轴开沟机采用双轴立式结构，可以同时完切土和抛土进行开沟作业［6］ 2009年2月，新疆农业科学院农业机械化研究所研制了 1K—40型偏置式果园开沟机，主要用于果园施肥沟、种树开沟⑺但是，上述机型都不能适应新疆兵团林果（葡萄、红枣）的施作业固定工作部件型最常见的是摔式开沟机，该开沟机具有结构简单、生产率高、成本低等优点，但结构笨重，工作时牵引阻力大，开的沟形需要人工修理其应用于农田水利是在上个世纪年代，到年代中期，又逐渐被圆盘式开沟器所取代，当前主要应用于一些经济作物的播种（陆欣，和海底开沟管理（迟令宝，等领域。

　　旋转工作部件型又称旋转开沟机，形式有多种，常见的有圆盘开沟机，根据圆盘的数目又可分为单圆盘和双圆盘开沟机，该种类型的开沟机都是用一个旋转的转子切削土壤开沟，一般功率消耗比较大非连续旋转工作部件的开沟机主要用于工程机械，常见的有挖掘机，该种机型生产率低、体积庞大、功耗大、成本高，一般应用于大型排灌工程目前，新疆兵团葡萄、红枣种植行距3〜4m,普遍采用矮、密的种植模式，要求开沟施肥机具必须适应在狭小空间作业的条件，且最大40cm，深度可调整，开沟距作物根茎50〜80cm针对新疆兵团在果园经济作物葡萄、红枣种植模式及在施肥过程中人工成本高、用工量大、强度高、生产效率低等问题，提出了此果园开沟施肥机1.3重点研究的关键问题及解决思路开沟装置是开沟施肥机的关键部件，此外，施肥装置和覆土装置也是设计的重点⑴开沟装置设计开沟装置是本机的主要工作部件，主要由开沟刀盘和开沟刀组成开沟刀盘回转半径取决于刀轴传动箱尾部圆角半径、最大开沟深度及开沟机处于最大开沟深度时传动箱底部离地间隙［8］在满足开沟深度要求的前提下，开沟圆盘工作半径越小，整机结构越紧凑，消耗的功率越小通过计算得到合适的尺寸。

　　⑵开沟传动设计果园开沟施肥联合作业机采用拖拉机动力输出轴输出动力驱动传动机构，通过万向节、齿轮箱带动开沟刀轴、开沟刀转动，达到开沟的目的设计合适的传动箱、齿轮和轴的尺寸⑶施肥传动设计此果园开沟施肥联合作业机地轮和地轮链轮是作为一个整体装配的当机具前进时，地轮和地轮链轮同时转动，地轮链轮通过链传动带动肥料箱中的绞龙转动实现排肥作业准确实际链轮、链条和绞龙叶片方向⑷覆土装置设计覆土的质量与覆土圆盘的倾斜角度有密切的关系，要得到合适的倾斜角度需使覆土圆盘能在两个维度里旋转2果园挖沟机总体结构及工作原理2.1果园挖沟机的总体结构果园开沟施肥联合作业机主要由机架、圆盘开沟装置、施肥装置、埋沟覆土装置、传动系统和地轮限深装置等部分组成，如图1所示1.机架 2.传动箱 3.肥料箱 4.排肥传动装置 5.地轮限深装置6.覆土装置 7.排肥装置 8.开沟装置图2-1 开沟施肥机整体结构图三维立体图如下图2-2 总装图2.2果园开沟施肥机的基本参数与工作原理⑴果园开沟施肥机基本参数表2-1 果园开沟施肥机基本参数项目单位参数整机尺寸（长X宽X高）mm2824X1210X1771肥箱尺寸（长X宽X高）mm1080X1100X710配套动力kw三40.45挂结形式三点悬挂肥箱容积m3三0.5开沟深度mm200 〜400作业速度km/h三1纯工作小时生产率hm 2 /h三0.5⑵果园开沟施肥机的工作原理作业时，拖拉机悬挂装置与机架三点悬挂联接，整机质量由拖拉机承担图2-3 悬挂架拖拉机的动力输出轴通过万向联轴器与传动箱相连，传动箱内有两个锥齿轮及三个直齿轮（如图2-4所示），将动力通过开沟传动轴传至开沟刀盘，刀盘旋转实现开沟。

　　开沟传动系统如图2-5 所示图 2 -4 传动箱图 2 -5 开沟传动系统当机具前进时，地轮和地轮链轮同时转动，地轮链轮通过链传动带动肥料箱中的绞龙转动实现排肥作业如图 2-6 所示图 2-6 排肥传动系统如图 2-7 所示的覆土装置将土回填入沟内，完成整个作业过程图 2-7 覆土装置3 果园开沟施肥机关键部位的设计3.1开沟装置的设计开沟装置是本机的主要工作部件，主要有开沟刀盘和开沟刀组成，如图3-1所示开沟刀盘回转半经取决于刀轴传动箱尾部圆半径r、最大开沟深度h 及开沟机处于最大开沟深度是传动箱底max部离地间隙5⑻其数学表达式为1R三r+ h + 5 (3—1)m ax 1其中，各项参数为: r = 90mm， h =400mm， 5 =10mmm ax 1将上述参数带入后可得:R三500mm 在满足开沟深度要求的前提下，开沟圆盘工作半径越小，整机结构越紧凑，消耗的功率越小，故取开沟圆盘装置回转半径为500mm为了使土粒能够顺利抛出，切土刀的最大线m/s范围内选取⑼该机开沟刀盘回转直径为D=2R =1000mm,可求得刀盘转速n= 心133.76〜兀D286.62r/min。

　　开沟刀盘转速为219r/min，拖拉机输出转速取540r/min.果园开沟施肥机采用拖拉机动力输出轴输出动力驱动传动机构，通过万向节、齿轮箱带动开沟刀轴、开沟刀转动，达到开沟的目的开沟传动系统简图如图3-2所示，各齿轮的齿数分别为Z2=1. II轴锥齿轮Z2 2. I轴锥齿轮Z1 3•万向节 4•齿轮箱 5. II轴直齿轮Z36.III轴轮Z4 7.W轴直齿轮Z5 8•联轴器 9•开沟装置3.3 施肥传动系统的设计果园开沟施肥联合作业机地轮和地轮链轮是作为一个整体装配的当机具前进时，地轮和地轮链轮同时转动，地轮链轮通过链传动带动肥料箱中的绞龙转动实现排肥作业按每667 hm 2施肥量 1 000kg、行距3.5m计算。

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