圆盘式开沟器的创新设计

陈鹏+张波

摘  要：在我国山地丘陵地带，农业机械普遍小型化，动力比较小，现行的开沟器很难与动力机相匹配，开沟宽度不能调整，开沟深度调整有限。为了适应山地开沟作业，特提出了一种新型圆盘式开沟机。该开沟机工作阻力小，所需驱动力小，结构简单、可靠性高、成本低，开沟宽度和深度的调节极为方便，容易推广和使用。

关键词：农业机械;圆盘式开沟器;山地作业;开沟宽度

中图分类号：S222.5+2             文献标识码：A               DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.009

开沟是农业生产中最常见和应用最广的作业方式，因此，在农业生产中，它占有非常重要的位置。开沟器是开沟作业的工作机具，按其入土不同，可分为锐角和钝角两大类。锐角开沟器主要有锄铲式、翼铲式、船型铲式和芯锌式等;钝角开沟器主要有单圆盘式、双圆盘式、滑刀式和靴式等，这些开沟器都存在一定的缺点。

随着我国城镇化进程的不断加快，农村人口大量转入城市，农村劳动力缺乏，对农业机械化水平的要求逐步提高，市场急需一种能适应小型动力、开沟宽度和深度可调，结构简单、成本较低，适应山区丘陵地带作业的开沟器作业机具。因此，研究一种新型的开沟器具有非常重要的意义。

1  挖刨刀具结构的创新设计

挖刨刀具是开沟器的核心，其安装结构决定了开沟器的工作效率和工作阻力。传统的圆盘开沟刀具的安装结构比较单一，效率不高，并且开沟工作阻力很大，适用于丘陵地带的小型发动机不足为其以提供所需的动力。

如图1所示，这种新型的刀具安装结构的创新之处在于，在1个圆盘上，沿其圆周均匀依次固定大、中、小3种规格的挖刨刀具。3种规格刀具的开沟宽度、开沟深度和挖刨土的角度均有不同。开沟时，刀盘如图1中箭头所示方向旋转。此时，1号刀具开始入土，而后挖刨更宽更深的2号刀具入土，紧接着是挖刨最宽与最深的3号刀具入土。这种刀具安装结构的设计是将一个开沟过程分为了3步，即分层挖刨，犹如拉床上的拉刀在拉孔一样。

根据相应的经验公式来确定刀盘的外径，即：

D=（1.2～1.4）L.            （1）

式（1）中：L为开沟深度。

如果设计的开沟深度为0.7 m，那么，由最大开沟深度可以确定其刀盘直径为0.84～0.98 m。由此可最终确定D 为 0.9 m。

图2  各把刀具的开沟参数变化

如图2所示，不同刀具的规格有很大的不同。1号、2号、3号刀具在开沟深度和开沟宽度上均属于一个递增的过程。在传统的开沟器中，动力一直制约着开沟深度和开沟宽度，而开沟宽度和深度的减小将大大减小对动力的需求。这种刀具结构的设计，在开沟宽度和深度不变的情况下，分层处理开沟深度和宽度。在开沟宽度上，将整个所需挖刨的宽度分配给1号、2号、3号刀具分别挖刨，使得在开沟宽度不变的情况下，挖刨阻力逐渐减小。由于土壤从表层到深层的紧实程度逐渐加深，所以，刀具在挖刨时遇到的阻力也在逐渐增加，特别是深层土壤，给刀具带来了巨大的阻力。因此，在开沟的深度上，1号、2号、3号刀具分别挖刨不同深度的土壤，这在很大程度上减少了所需的开沟动力。这种结构设计不仅能够提高开沟的效率，对动力的需求也降低了很多。这对于难以实现农业机械化的丘陵地带来说是非常适用的。因为这样的开沟器只需要小型的动力机提供动力即可，加快了丘陵地带的便携农业机械的普及速度。

2  刀盘悬挂的创新设计

在丘陵地带，由于地势的原因，现代农业机械很多都难以到达，这成为了丘陵地带农业机械化发展的一个瓶颈。这一区域的农业发展急需专业的农业机械开放。对于丘陵地带，农业机械应当轻量化，易于搬运携带，同时，也要便于拆装，而这对于开沟机械来说是一个很大的难题。对于圆盘开沟机，刀盘悬挂的设计是关键，而悬挂的关键是要与现行动力机相适应，以实现快速连接和快速拆卸。

悬挂系统和刀盘安装如图3所示。

图3  悬挂系统和刀盘安装示意图

如图3所示，整套悬挂系统简单、质量小、便于搬运携带。其通过2，7与机身铰接，可以实现快速装拆。此外，在刀盘的安装上也实现了一定程度的快速拆卸性。刀盘通过螺母14，15紧锁在螺杆上，这样的结构设计使刀盘易于实现左右调节，更重要的是，刀盘的装拆非常快。采用这种设计，一次作业可携带多个刀盘，进而开出不同的沟宽和沟深。

3  总结

本文提出的新型刀具结构设计分层处理了传统的一次开沟

作业，它对驱动力的要求很低，非常适用于山地丘陵农业机械小动力化。刀盘悬挂的设计结果简单，整体轻量化，同时，可以快速装拆，以便于山地丘陵的便携搬运和快速更换刀盘，进而开出不同沟宽与沟深。这些设计都非常适应于山地丘陵地带的开沟作业，对于普遍小动力、小型化的山地丘陵农业机械化来说具有重要的意义。

参考文献

[1]董建军，武广伟，付卫强.我国农田开沟机研究进展及展望[J].农机化研究，2014（2）：237-240.

[2]李金琦.旋转开沟机[M].北京：中国农业机械出版社，1984.

〔编辑：白洁〕

The Innovative Design of Disc Opener

Chen Peng， Zhang Bo

Abstract： In mountain and hilly land in China， agricultural machinery in general miniaturization， power is relatively small， current opener is very difficult with the power machine matching， ditching width cant be adjusted， trenching depth adjustment is limited. In order to adapt to the mountain ditching operation， proposes a new disc ditching machine. The ditching machine working resistance is small， the required driving force is small， simple structure， high reliability， low cost， ditching width and depth of the adjustment is very convenient， easy popularization and use.

Key words： agricultural machinery; disc opener; mountainous area; width of opening