新型植树挖坑机

2.钻头导程h的确定 确定钻头导程h的计算公式：

h=πD? (3-4-3) 式中: D---钻头螺旋外径取0.36m；

?---钻头螺旋升角取16°。

把数据带入公式（3）中得：

h=πDtan?=3.14*0.36*0.27=0.30m

本文挖坑机是采用双螺旋叶片固螺距S=2h=0.60m。 3.4.4临界转速及转速n的确定（相关文献）[7]

1.确定临界转速的公式：

n临=9.660

tan ??f3r（1- ）（1- ） 0tanatanag*tan(a??1)（3-4-4）

式中：r0---钻头回转半径取0.25m;

F3---与土壤间的摩擦系数取0.97； ε---为钻头外缘的运动方向与水平面的夹角取0.4°

将数据带入公式（3-4-4）中得：

9.6n临=60g*tan(a??1)f3r（01-=1.1r/s

tan ?? ）（1- ） tanatana2.转速n设的确定

只有当钻头的转速大于临界转速，即n设>n临，土壤质点才有可能向 上运动抛出。

n设 =K* n临 （3-4-5）

式中:K----系数，查资料为（1.2～2.0）取K=2

n设 =K* n临 =2*1=2r/s

3.4.5钻头角速度ω及定位尖转矩的确定（相关文献）[7]

确定钻头速度的公式如下:

π*n设ω= （3-4-6）

0.5式中：n设 -----为设计转度2r/s带入公式（6）得：

π*n设ω==12.5r/s

0.5 M=(q1+K1S)D1

2

(3-4-7)

式中：q1-----硬土壤系数 , q1 =3237N/m一般土壤取的2/3，q1=2158N/m。

K1---系数，一般土壤取78.48kPa； S---进给量，取1cm。 D1---钻尖旋转直径，取0.1m。

将数据带入公式（7）得：M尖=(q1+K1S)D12 =29.43N*m 3.4.6 钻铧切削转矩及升运土壤的转矩的计算（相关文献）[7] 1.钻铧切削转矩的计算公式如下：

M刀=0.5[iqcosψ+K2sin(δ+φ1)](r02-r12) （3-4-8） 式中：i---螺旋头数，取i=2；

q----土壤阻力比例系数，取1.35*105Pa K2----土壤变形阻力系数，取1.66*145Pa

ψ----土壤切削阻力与水平面的夹角，一般为（30°～58°），55° δ----钻铧的入土角，取30°。 把数据带入(8)式得：

M刀=0.5[iqcosψ+K2sin(δ+φ1)](r02-r12)=96.36N*m 2.升运土壤的转矩计算公式如下:

M升=M刀(1.3---1.8) (3-4-9)

带入数据得到：M升=M刀（1.3—1.8）=105.9—176.44N*m 取经验系数为1.56得到M升=150.32N*m

3.4.7钻头传动的总转矩计算（相关文献）[7] 钻头传动的总转矩计算公式如下：

M总=M尖+M升+M刀 （3-4-10） 带入以上数据得：M总=M尖+M升+M刀 =276.11N*m 再由公式：

T=M总=9550*P/n (3-4-11) 得到钻头所需功率为P=（M总 *n）/9550=1.73kw。即挖坑机挖出硬质土壤所需用的最低功率为P出=1.73kw 3.4.8螺旋方向及尺寸的确定 1.螺旋方向的确定

螺旋可以是右旋或左旋的，单线、双线或三线的，一般情况下是单线的，在本次设计采用双线，右旋，工作过程中采用顺时针转动。

螺旋挖坑机土壤的方向决定于螺旋叶片的左右旋向与其转动方向。确定物料输送方向方法较多，这里主要有两种：一种是左，右手辨别法：首先判定螺旋叶片盘旋方向是左旋还是右旋，右旋用左手，四指所握方向是轴旋转方向，则大拇指所指方向为土壤输送方向：若是左手使用右手，四指所握方向是轴旋方向，则大拇指所指方向为土壤输送方向。另以方法是认定轴的一头对着自己，若轴旋方向同于叶片在轴上盘绕的方向，则土壤朝着自己方向运动；若轴转动方向异于叶片子轴上盘旋方向，则土壤朝着自己反方向运动[13]。 2.螺旋叶片类型及尺寸的确定

螺旋挖掘铲的叶片有实体型、带式、叶片型及齿形四种。据实际情况宜采用带氏螺旋，这也是常用的形式。按设计的直径、螺旋和厚度通过带钢材连续冷轧而制成整体螺旋叶片，安装在给定尺寸管轴上组成螺旋体；分段式螺旋叶片是将叶片制成等螺距的单片，然后将每个单片彼此对焊在一起构成螺旋体。制成的螺旋体在转动过程中应具有一定的刚度，与机壳保持一定的间距。由于分段式螺旋叶片不需要大型专用设备，可以按需要制成需要制成异形的、大直径的、加厚的、要求淬火的及特殊材质的叶片。分段式实体型螺旋叶片通常是将薄钢板经下料后用模具冷压或热压制成。所以本次设计中采用分段式螺旋叶片。

D—螺旋轴外径（由后面计算得为60mm） D—螺旋叶片直径(取360mm) S—螺距(取300mm) ?---螺旋升角16° d---螺旋轴内径480mm

根据具体设计用5mm钢板来切割出圆环

3.5螺旋轴的校核设计计算

3.5.1轴的材料及热处理

一般情况下选45号钢，调质或正火；也可用35、40、50号钢，不重要或受力较小的轴可选用Q235、Q275。高速重载下，可选合金钢，可对轴颈表面淬火。（低碳钢的可渗碳-淬火）但对应力集中敏感，应在结构设计中充分注意。球墨铸铁吸振性好，对应力集中不敏感、耐磨。具体材料与机构性能详见表[7]，选择45号钢，调质处理，该轴硬度为170HB-217HB，弯曲应力

?b=590 Map ，

?s=295 Map ，

??1=255 Map ，??1=140 MPa ，「??1」=55 MPa 轴的结构设计

由于本双螺旋挖头的挖坑深度最高是700mm，了提高轴的刚度和抗弯强度，因此空心轴根据实际生产经验，查表初步选择?60*6mm的钢管，即外径为60mm，壁厚为6mm。 3.5.2轴的校核[13]

虽然土壤在轴四周被均匀输送，螺旋轴在旋转时，由于自身的重力和焊在其上面的螺旋叶片的重力，此轴不仅受扭矩还受弯矩，所以在此需要校核其扭矩及弯矩的强度和刚度。

由于所选的螺旋叶片螺距S=300㎜，挖掘深度为700m，该螺旋叶片的导程