基于Pro／E铣盘式开沟机工作装置的设计研究
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无 需 专 门设 计 动 力牵 引 车 ，不 开 沟 时可 以与 工作 机 构 分离 ， 进 行 其他 作业 。工作 机构 所用 的拖 车是 用 锕 ｆ 生支
工作速度 ： ５ ０ ７ ０ ｍ ／ ｈ； 发 动机功 率 ： ６ ３ ｋ Ｗ；
液压 马达 ： ６ ４ ｍｌ ／ ｒ ， 扭矩 ２ ２ ５ Ｎ・ Ｉ ｎ 。
ｊ Ｉ Ｉ ｌ Ｊ －
基于 Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ铣盘式开沟机 工作装 置的设 计研 究
赵 月 罗 黄 素霞 河； Ｉ Ｌ． Ｔ － 程 大学 ０ ５ ６ ０ ３ ８
摘 要： 根 据我 国管道 、 线缆铺 设等基本建设工程 的需要 ， 结合现有开沟设备 的不足 ， 提 出了铣 盘式开沟机整机的设计方案 。介绍 了工作部件铣刀盘结构设计 ， 用Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ软件 对开沟机铣 刀盘结构及传动进行 了三维建模和虚拟装配设计 。
功率 消耗 大 ， 生产 率 比铧式 开 沟犁低 。链式 开 沟机 开沟 深度和宽度可调 ， 生产效率高 ， 开沟深度和宽度也受 限
图２ － ２ 拖 车结 构
１ 盘 式铣 刀 ２六方 轴 ３刀 盘 支架 ４滑 柱 ５提 升 油缸 ６支撑 轮
２ ． ２作 业性 能参数
制 。国内 目前开沟深度及宽度较大 的开沟机生产也较
的切 深 比 ＝ ｈ １ 大 约为 ， 显然 ， 这样 的尺 寸对
，
驱动 ， 支撑方案用 ｘ型的导柱式支撑架连接刀盘支架 ， 当在运输位置时 ， 要求保持刀盘 的离地距离 ， 保持刀盘 的位置不变 。 当在正常的切削位置时， 要求刀盘保持在 正 常 切 削深 度 处 ， 防 止 开 出 的 沟 过深 ， 或深浅不一 ， 达
２ ． １总体 方案设 计
作 业过程 ： 一 次开沟 成型 ， 一 次 出土 ， 土块 无 回落 。
开 沟宽度 ： ６ ０ ０ｒ ａ ｍ； 开 沟深度 ： １ ５ ０ ０ ｍｍ ；
地 层条件 ： 黄土 、 黑土、 沙土 等沉积 地层 ；
总体设计思路如图 ２ — １ 所示。 拖拉机作为牵引车，
少 。本方 案 研发 的铣盘 式 开 沟机 能 实 现较 大 沟渠 的开
作业质量 ： 沟壁、 沟底光滑 ， 沟底无浮土沉积或有轻
微 浮土 沉积 ；
挖， 所需牵引力小 ， 适应性强 ， 机动性好 ， 重量轻 ， 效率 高、 沟形规范 ， 抛土均匀 。 ２ 总体 方 案设计 及 主要技 术 参数
ｂ边缘 宽 ， 中部窄的立式铣 刀盘
图３ — １ 刀盘 结构 形 式
２ ０ １ ３年第６期 氖帕 ４ ９
（ 上接 ４ ８ 页 ）不少轮式拖拉机绝大部分时间都用于运 输 。 当行 驶在 道 路条 件恶 劣 、 凹凸不 平 的沙 土 、 碎 石路 上时， 凌角分 明的碎石经常会划伤 、 刺破胎体。当行驶 在松软泥泞路的面上时 ， 陷车会导致牵引阻力过高、 或 车轮长时间打滑 ， 这些都会影响轮胎的寿命。 如果水 田 作业的高花纹轮胎用于运输 ，则会加速形成花纹崩裂 掉块。轮胎经常在崎岖 、 坑洼的路面上行驶 ， 其磨损速 度 是一 般平 路 的 １ ． ５倍 以上 。
１ ． ４拖拉 机 的技 术状 态
时检查 轮 胎表 面 ， 及 时清 除刺 入轮 胎 的石 子 、 铁 钉等 杂
物， 对已发现危及使用性能的损伤及时进行修复。
２ ． ３保证 合理 的 负荷
轮胎 超负 荷 工作 ， 不仅 会 加快 损 坏 ， 还会 引 发安 全
事故 。所 以在考虑负荷时 ，最好按照最大负荷 的 ８ ０ ％ ９ ０ ％为宜 ， 绝对禁止超负荷作业 。
２ ． ４ 安 装 时注意轮 胎 正确 的方 向
轮胎的旋转方向应使 “ 人” 字花纹 的尖端先着地 ， 这样 有 利 于轮胎 抓 附地 面 ；安装 轮 胎 时轮 箍不 可 有严 重锈蚀 、 变形 、 裂边等缺陷。 ２ ． ５ 在 田间作业发生陷车时应尽量避免车轮在 坑 内高速 空转 ， 拖 拉机 的起 步 、 转 弯和 制动 不可 太猛 ２ ． ６拆 装 轮 胎 应 在 干 净 的地 面上 进 行 ，不 用 有 尖
比， 使得 入
ｊ
～ ÷， 这样在同样的深度要求下， 刀盘
斗
的直径 尺寸 就可 以大大 减少， 减小 工作机 构 的尺寸 。
■
＿
图２ － １ 铣 盘 式 开 沟机 结 构
１牵引车 ２连接部 ３ 液压站 ４液 压缸 ５滑柱 ６刀盘拖 车
７ 铣 刀盘 ８ ： 开 沟机 ； 工作装置 ； 设计 ； Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ
１ 引言
开 沟机 是 沟渠 开 挖专 用 机 械 ，是 工 程机 械 的主要 机种 之 一 ， 广泛 应 用 于农 田水 利 建设 、 通讯 电缆 及石 油
管线的铺设 、 市政施工 以及军事工程等。 早期应用于农 田水 利建 设 的 铧式 犁 开 沟机 开 沟深 度 和宽 度 不 能满 足 工程建设 的要求 ， 而且机体笨 ， 牵引 阻力大 。后来又出 现 的旋 转 圆盘 式 和链式 开 沟 机 ， 牵 引 阻力 较小 ， 适应 性 强， 作业质量好 ， 但行走慢 ， 传 动复杂 ， 结构庞大 ， 单位
重轮形式并采用牵引车牵引。 如图 ２ － ２ 所示 ， 作业铣刀
盘 采用 全 液压 传 动 ， 开 沟作 业 时 ， 通 过具 有分 流结 构 的 六 方轴 实 现 三个 液压 马 达 同时 驱 动 。升 降采 用 液 压缸
３ 铣 刀盘的 结构设 计 ３ ． １刀盘结 构形 式 如图 ３ — １ ａ 所示 ， 开 沟有 效 地切 削深 度 为 ｈ ， 而 刀 盘 的实 际直 径尺 寸 是 Ｈ， 对 于普 通 圆柱 形 式 的刀 盘 ， 有效
不 到要 求 的开 沟质 量 。这些 要求 通 过 自锁功 能 和 限位 块来 实现 。
于开 深 度较 大 的沟 刀 盘尺 寸偏 大 ；但 是 如果 采 用 边缘 宽， 中部 窄 的立 式盘 铣刀 （ 如 图所 示 ３ — １ ｂ ） ， 支架 与 刀盘 的连 接 轴就 可 以到 达水 平 面 以下 ，增 大 了有 效 的 切深
工作速度 ： ５ ０ ７ ０ ｍ ／ ｈ； 发 动机功 率 ： ６ ３ ｋ Ｗ；
液压 马达 ： ６ ４ ｍｌ ／ ｒ ， 扭矩 ２ ２ ５ Ｎ・ Ｉ ｎ 。
ｊ Ｉ Ｉ ｌ Ｊ －
基于 Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ铣盘式开沟机 工作装 置的设 计研 究
赵 月 罗 黄 素霞 河； Ｉ Ｌ． Ｔ － 程 大学 ０ ５ ６ ０ ３ ８
摘 要： 根 据我 国管道 、 线缆铺 设等基本建设工程 的需要 ， 结合现有开沟设备 的不足 ， 提 出了铣 盘式开沟机整机的设计方案 。介绍 了工作部件铣刀盘结构设计 ， 用Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ软件 对开沟机铣 刀盘结构及传动进行 了三维建模和虚拟装配设计 。
功率 消耗 大 ， 生产 率 比铧式 开 沟犁低 。链式 开 沟机 开沟 深度和宽度可调 ， 生产效率高 ， 开沟深度和宽度也受 限
图２ － ２ 拖 车结 构
１ 盘 式铣 刀 ２六方 轴 ３刀 盘 支架 ４滑 柱 ５提 升 油缸 ６支撑 轮
２ ． ２作 业性 能参数
制 。国内 目前开沟深度及宽度较大 的开沟机生产也较
的切 深 比 ＝ ｈ １ 大 约为 ， 显然 ， 这样 的尺 寸对
，
驱动 ， 支撑方案用 ｘ型的导柱式支撑架连接刀盘支架 ， 当在运输位置时 ， 要求保持刀盘 的离地距离 ， 保持刀盘 的位置不变 。 当在正常的切削位置时， 要求刀盘保持在 正 常 切 削深 度 处 ， 防 止 开 出 的 沟 过深 ， 或深浅不一 ， 达
２ ． １总体 方案设 计
作 业过程 ： 一 次开沟 成型 ， 一 次 出土 ， 土块 无 回落 。
开 沟宽度 ： ６ ０ ０ｒ ａ ｍ； 开 沟深度 ： １ ５ ０ ０ ｍｍ ；
地 层条件 ： 黄土 、 黑土、 沙土 等沉积 地层 ；
总体设计思路如图 ２ — １ 所示。 拖拉机作为牵引车，
少 。本方 案 研发 的铣盘 式 开 沟机 能 实 现较 大 沟渠 的开
作业质量 ： 沟壁、 沟底光滑 ， 沟底无浮土沉积或有轻
微 浮土 沉积 ；
挖， 所需牵引力小 ， 适应性强 ， 机动性好 ， 重量轻 ， 效率 高、 沟形规范 ， 抛土均匀 。 ２ 总体 方 案设计 及 主要技 术 参数
ｂ边缘 宽 ， 中部窄的立式铣 刀盘
图３ — １ 刀盘 结构 形 式
２ ０ １ ３年第６期 氖帕 ４ ９
（ 上接 ４ ８ 页 ）不少轮式拖拉机绝大部分时间都用于运 输 。 当行 驶在 道 路条 件恶 劣 、 凹凸不 平 的沙 土 、 碎 石路 上时， 凌角分 明的碎石经常会划伤 、 刺破胎体。当行驶 在松软泥泞路的面上时 ， 陷车会导致牵引阻力过高、 或 车轮长时间打滑 ， 这些都会影响轮胎的寿命。 如果水 田 作业的高花纹轮胎用于运输 ，则会加速形成花纹崩裂 掉块。轮胎经常在崎岖 、 坑洼的路面上行驶 ， 其磨损速 度 是一 般平 路 的 １ ． ５倍 以上 。
１ ． ４拖拉 机 的技 术状 态
时检查 轮 胎表 面 ， 及 时清 除刺 入轮 胎 的石 子 、 铁 钉等 杂
物， 对已发现危及使用性能的损伤及时进行修复。
２ ． ３保证 合理 的 负荷
轮胎 超负 荷 工作 ， 不仅 会 加快 损 坏 ， 还会 引 发安 全
事故 。所 以在考虑负荷时 ，最好按照最大负荷 的 ８ ０ ％ ９ ０ ％为宜 ， 绝对禁止超负荷作业 。
２ ． ４ 安 装 时注意轮 胎 正确 的方 向
轮胎的旋转方向应使 “ 人” 字花纹 的尖端先着地 ， 这样 有 利 于轮胎 抓 附地 面 ；安装 轮 胎 时轮 箍不 可 有严 重锈蚀 、 变形 、 裂边等缺陷。 ２ ． ５ 在 田间作业发生陷车时应尽量避免车轮在 坑 内高速 空转 ， 拖 拉机 的起 步 、 转 弯和 制动 不可 太猛 ２ ． ６拆 装 轮 胎 应 在 干 净 的地 面上 进 行 ，不 用 有 尖
比， 使得 入
ｊ
～ ÷， 这样在同样的深度要求下， 刀盘
斗
的直径 尺寸 就可 以大大 减少， 减小 工作机 构 的尺寸 。
■
＿
图２ － １ 铣 盘 式 开 沟机 结 构
１牵引车 ２连接部 ３ 液压站 ４液 压缸 ５滑柱 ６刀盘拖 车
７ 铣 刀盘 ８ ： 开 沟机 ； 工作装置 ； 设计 ； Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ
１ 引言
开 沟机 是 沟渠 开 挖专 用 机 械 ，是 工 程机 械 的主要 机种 之 一 ， 广泛 应 用 于农 田水 利 建设 、 通讯 电缆 及石 油
管线的铺设 、 市政施工 以及军事工程等。 早期应用于农 田水 利建 设 的 铧式 犁 开 沟机 开 沟深 度 和宽 度 不 能满 足 工程建设 的要求 ， 而且机体笨 ， 牵引 阻力大 。后来又出 现 的旋 转 圆盘 式 和链式 开 沟 机 ， 牵 引 阻力 较小 ， 适应 性 强， 作业质量好 ， 但行走慢 ， 传 动复杂 ， 结构庞大 ， 单位
重轮形式并采用牵引车牵引。 如图 ２ － ２ 所示 ， 作业铣刀
盘 采用 全 液压 传 动 ， 开 沟作 业 时 ， 通 过具 有分 流结 构 的 六 方轴 实 现 三个 液压 马 达 同时 驱 动 。升 降采 用 液 压缸
３ 铣 刀盘的 结构设 计 ３ ． １刀盘结 构形 式 如图 ３ — １ ａ 所示 ， 开 沟有 效 地切 削深 度 为 ｈ ， 而 刀 盘 的实 际直 径尺 寸 是 Ｈ， 对 于普 通 圆柱 形 式 的刀 盘 ， 有效
不 到要 求 的开 沟质 量 。这些 要求 通 过 自锁功 能 和 限位 块来 实现 。
于开 深 度较 大 的沟 刀 盘尺 寸偏 大 ；但 是 如果 采 用 边缘 宽， 中部 窄 的立 式盘 铣刀 （ 如 图所 示 ３ — １ ｂ ） ， 支架 与 刀盘 的连 接 轴就 可 以到 达水 平 面 以下 ，增 大 了有 效 的 切深