工程机械配套使用植树挖坑机技术研究_王海涛
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Key words： military engineering machinery； digging machine； TY160 type bulldozer； hydraulic circuit
土，挖坑机挖 坑 阻 力 大，再 加 上 每 年 植 树 造 林 任 务 繁 重。
0 引言# 因此，选用的植树挖坑机应满足以下条件：
1） 通过性与作业稳定性好。鄂尔多斯大部分地区为 沙区、丘陵沟壑区，立地条件较差。在复杂地形条件下，履 带式机械比轮式机械有更好的通过性和安全性，而其行走 速度较慢的特点在满足挖坑速度的前提下便于作业人员 确定挖坑位置。同时，履带式工程机械在行驶和停驶时较 轮式工程机械有更好的稳定性，所以宜选用履带式工程机 械为配套机械。而在沿河平原地区也可考虑选用宽基低 压大轮胎的工程机械为配套机械。
Ｒesearch on Transformation Plan of Engineering Machinery Supporting the Use of Digging Machine
WANG Hai-tao1 ，ZHU Chun-sheng1，2 ，AN Li-zhou1 ，ZHAO Hong-fei1 （ 1． College of Field Engineering，PLA University of Sci． ＆ Tech． ，Nanjing 210007，China；
·电气与自动化·
王海涛，等·工程机械配套使用植树挖坑机技术研究
工程机械配套使用植树挖坑机技术研究
王海涛1 ，朱春生1，2 ，安立周1 ，赵鸿飞1
（ 1． 解放军理工大学 野战工程学院，江苏 南京 210007； 2． 中国人民解放军 94636 部队，浙江 湖州 313111）
摘 要： 通过对鄂尔多斯地形特点和任务需求的分析，研究了植树挖坑机和军用工程机械的选 用条件，确定了以 TY160 型推土机为配套使用植树挖坑机的改造对象。根据植树挖坑机的工 作要求，研究提出了挖坑机安装、液压动力输出和挖坑机作业控制的技术方案。该研究可为植 树造林任务重的地区提供一种配套使用植树挖坑机的新方法和思路，有效提高植树造林的工 作效率。 关键词： 军用工程机械； 挖坑机； TY160 型推土机； 液压回路 中图分类号： TH137 文献标志码： B 文章编号： 1671-5276（ 2014） 01-0192-04
2） 具有多种作业功能。植树过程中可能需要临时为 运输车、人员修筑简易道路、覆土或短距离运土，且为提高 地表蓄水率，鄂 尔 多 斯 丘 陵 山 区 地 带 在 植 树 前 需 平 整 场 地，因此选用推土机作为配套机械较为合适。
3） 便于进行动力输出改造。选用的军用工程机械应 便于改造为植树挖坑机提供液压动力源，并便于进行作业 控制。
2． 94636 troops of PLA，Huzhou 313111，China） Abstract： By analyzing the terrain characteristics of Erdos and afforestation task requirement，this paper makes a study of the selec-
3． 2 挖坑机安装方案
1—液压油箱； 2—松土器控制阀； 3—松土器操纵杆； 4—松土器升降油缸
图 1 松土器安装位置和操纵杆装置
3． 3 液压动力输出方案确定
TY160 型推土机的液压系统包括 2 个部分： 一部分为 液力传动液压系统，另一部分为工作装置液压系统［3］。
TY160 型推土机的传动系统为液力机械式，其变速器 与液力变矩器的液压系统共用油泵和液压油箱。工作油 泵在发动机转速为 1 850 r / min 时产生的压力油流量为 81 L / min，调定压力为 2 MPa。由于流量和压力较小，由此 部分输出液压动力则可选择的液压挖坑机范围受限，且功 率较小。
1） 挖坑机钻头工作控制 在推土机液压动力输出管路上安装电磁阀，由布置在 驾驶室内的开关控制其通断，达到启动和停止液压挖坑机 驱动马达的目的。 2） 挖坑机升降控制 挖坑机在完成某一树坑挖掘作业时，需提升高度，由 推土机行驶变换位置。挖坑机安装在松土器位置，其钻头 升降可由松土器油缸推动，由松土器操纵手柄控制。 3） 安全控制 出于保护挖坑机钻头的目的，在挖坑机钻头为提升出 地面时，应禁止推土机行驶。为此，应在液力传动液压系 统管路上布置电磁阀，以确保在挖坑机钻头为提升出地面 时，变速器处于脱档状态，而该电磁阀应与松土器操纵手 柄相关［5］。TY160 型推土机液力传动液压系统原理图如 图 3 所示。
TY160 型推土机后部安装的松土器，由液压油缸操纵
Machine Building A utomation，Feb 2014，43（ 1） ： 192 ～ 195
·193·
·电气与自动化·
王海涛，等·工程机械配套使用植树挖坑机技术研究
1—工作油泵； 2—主安全阀； 3—单向阀； 4—推土板升降控制阀； 5—推土板升降油缸； 6—提升补油阀；
7—下降补油阀； 8—单向阀； 9—松土器控制阀； 10—松土器升降油缸； 11—提升补油阀； 12—下降补油阀；
13—提升过载阀； 14—下降过载阀； 15—液压油滤清器； 16—液压油箱； A—主安全阀测压口
图 2 TY160 型推土机液压控制系统工作原理图
3． 4 挖坑机作业控制方案
TY160 型推土机配套挖坑机时，其作业控制主要包括 3 个方面：
6） 投入小。选用的军用工程机械应为部队装备数量 大、性能稳定、操作简便、功率适中的装备，以减少装备购 置、维修、人员培训、油料消耗等方面的费用。
综合上述分析，配套机械可选用 TY160 型推土机［3］。
3 TY160 型推土机改造方案
3． 1 TY160 型推土机特点
TY160 型推土机为军选民用的适合短距离推土和运 土的液压操纵履带推土机。目前主要有上海彭浦机械厂 和天津建筑机械厂生产的 2 种，该装备在部队装备数量 大、技术成熟、性能可靠，其工作装置除了推土铲刀外，还 可以配松土器。以天津建筑机械厂生产的 TY160 型履带 式推土机为例，其发动机为康明斯 NT855 － C280 发动机， 额定功率为 118 kW，最大牵引力为 139． 6 kN，最高前进速 度 10． 6 km / h，最高后退速度 13． 6 km / h，最大爬坡能力 为 30°。
1—变速器壳体； 2—粗滤器； 3—液力传动泵； 4—细滤器； 5—调节安全阀； 6—速回阀； 7—减压阀； 8—速度阀； 9—进退阀； 10—液力变矩器安全阀； 11—液力变矩器； 12—液力变矩器调节阀； 13—机油冷却器； 14—润滑安全阀；
15—动力输出箱润滑； 16—变速器润滑； 17—液力变矩器壳体； 18—粗滤器； 19—回油泵
tion condition of digging machine and military engineering machinery，and takes the TY160 type bulldozer as the object of reforming the digging machine and according to its work requirements，proposes the technology scheme of its installation，hydraulic power output and operation control． A new method and the idea of supporting its use are provided for the area with heavy afforestation task and improving the working efficiency．
动力输出轴经传动系统驱动钻头进行挖坑作业，也有用液 只有少数军用工程机械具有外接液压动力输出接口，而具
压马达直接驱动钻头进行作业。钻头一般采用双螺旋型， 有机械动力输出接口的基本没有。若对工程机械进行动
钻头的升降由配套机械手通过液压系统操纵，挖坑直径和 力输出改造，机械动力输出改造复杂程度要高于液压动力
4） 便于安装植树挖坑机。选用的军用工程机械应有 相关设备或部件便于经过改造以安装植树挖坑机，且安装 植树挖坑机后不影响其他功能发挥。
5） 提供的液压动力能满足植树挖坑机作业需要。前 述植树挖坑机功率较大的要求，选用的军用工程机械应在 保证原有作业功能需要的前提下为植树挖坑机提供相应 功率的液压动力源。
工作装置液压系统可为推土铲刀和松土器提供液压 动力，其工作油泵在发动机转速为 1 850 r / min 时产生的 压力油流量为 250 L / min，系统安全压力为 14 MPa。可以 为挖坑机提供较大功率液压动力源，满足多种液压挖坑机 的需要。
挖坑机作业时，钻头旋转的同时应可以升降。根据图 2 所示液压控制系统工作原理图，在松土器升降时不能同 时进行推土作业。因此，挖坑机液压动力接口初步考虑布 置在松土器操纵阀前的主油路上，通过液压接头和油管与 挖坑机相连［4］。
深度都比较大。该类挖坑机通常具有较大的功率，机动性 输出改造。在选用植树挖坑机时宜考虑液压动力的植树
较强，能挖较大和较深的坑，大多应用于大面积植树造林， 挖坑机。
应用范围比较广。
3） 便于操作控制。植树挖坑机作业过程中需要频繁
根据鄂尔多斯地区的复杂地形特点，结合每年植树造 升降以调节深度和转移作业位置，因此选用的植树挖坑机
任务量，宜选用功率较大、自适应性好的单坑或双坑植树 挖坑机。
5） 机动性能好。要确保挖坑速度和地形适应能力，
鄂尔多斯地形复杂、部分地区土质较坚硬或为砂石 选用的植树挖坑机应便于运输、牵引或携带。
作者简介： 王海涛（ 1978 － ） ，男，安徽宿松人，讲师，主要从事装备保障、军用机电一体化等方面的教学与科研工作。
挖坑机、手 提 式 挖 坑 机、牵 引 式 挖 坑 机 和 自 走 式 挖 坑 机［2］。悬挂式挖 坑 机 由 传 动 轴、减 速 器、钻 头、拉 杆 和 机
而言要不影响其他技术性能，如推土、行驶等。 2） 便于动力输入。由于军用工程机械的设计功能主
架等组成，通过液压悬挂装置挂在拖拉机后面，由拖拉机 要考虑作战工程保障，需提供外接动力输出的情况较少，
2 配套工程机械的选用
上升、下降和保持。悬挂式挖坑机可考虑安装在松土器位 置，并由松土器油缸控制挖坑机钻头的升降，当进行挖坑 作业时，将松土器操纵手柄置于“保持”位置，则钻头可在 自身重力作用下下降，完成挖坑作业。松土器安装位置和 操纵杆如图 1 所示。
进行大面积植树 挖 坑 需 使 用 功 率 大 、通 过 性 能 好 的 军用工程机械配套。选用的军用工程机械应满足以下 条件：
1） 便于与现有军用工程机械连接。现有军用工程机
挖坑机是营林机械的一种，主要用来植树前的穴状整 地作业，也可 用 于 挖 追 肥 穴 或 埋 桩 柱 的 坑 等 作 业［1］。 挖
械基本未考虑预留植树挖坑机的安装支架和相关装置，选 用植树挖坑机时应尽可能选用连接方便，并在配套使用时
坑机的种类很多，按与配套动力的挂接方式可分为悬挂式 不影响工程机械的其他技术性能的发挥，对军用工程机械
林任务繁重的需求，研究将工程机械配套使用植树挖坑 应能根据所配套的军用工程机械提供合适的操作控制方
机，以实现用当地的军用和民用工程机械有效帮助当地完 式，以确保控制可靠和减轻作业人员的劳动强度。
成繁重的植树造林任务，提高植树造林的工作效率。
4） 功率大作业率高。考虑到鄂尔多斯的土质和植树
1 植树挖坑机的选用
·192·
http： ∥ZZHD． chinajournal． net． cn E-mail： ZZHD@ chainajournal． net． cn《机械制造与自动化》
·电气与自动化·
王海涛，等·工程机械配套使用植树挖坑机技术研究
综合以上因素，宜选用液压悬挂式植树挖坑机，具体 功率根据配套 军 用 工 程 机 械、挖 坑 大 小 等 相 关 要 求Leabharlann Baidu进 行 确定。
土，挖坑机挖 坑 阻 力 大，再 加 上 每 年 植 树 造 林 任 务 繁 重。
0 引言# 因此，选用的植树挖坑机应满足以下条件：
1） 通过性与作业稳定性好。鄂尔多斯大部分地区为 沙区、丘陵沟壑区，立地条件较差。在复杂地形条件下，履 带式机械比轮式机械有更好的通过性和安全性，而其行走 速度较慢的特点在满足挖坑速度的前提下便于作业人员 确定挖坑位置。同时，履带式工程机械在行驶和停驶时较 轮式工程机械有更好的稳定性，所以宜选用履带式工程机 械为配套机械。而在沿河平原地区也可考虑选用宽基低 压大轮胎的工程机械为配套机械。
Ｒesearch on Transformation Plan of Engineering Machinery Supporting the Use of Digging Machine
WANG Hai-tao1 ，ZHU Chun-sheng1，2 ，AN Li-zhou1 ，ZHAO Hong-fei1 （ 1． College of Field Engineering，PLA University of Sci． ＆ Tech． ，Nanjing 210007，China；
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王海涛，等·工程机械配套使用植树挖坑机技术研究
工程机械配套使用植树挖坑机技术研究
王海涛1 ，朱春生1，2 ，安立周1 ，赵鸿飞1
（ 1． 解放军理工大学 野战工程学院，江苏 南京 210007； 2． 中国人民解放军 94636 部队，浙江 湖州 313111）
摘 要： 通过对鄂尔多斯地形特点和任务需求的分析，研究了植树挖坑机和军用工程机械的选 用条件，确定了以 TY160 型推土机为配套使用植树挖坑机的改造对象。根据植树挖坑机的工 作要求，研究提出了挖坑机安装、液压动力输出和挖坑机作业控制的技术方案。该研究可为植 树造林任务重的地区提供一种配套使用植树挖坑机的新方法和思路，有效提高植树造林的工 作效率。 关键词： 军用工程机械； 挖坑机； TY160 型推土机； 液压回路 中图分类号： TH137 文献标志码： B 文章编号： 1671-5276（ 2014） 01-0192-04
2） 具有多种作业功能。植树过程中可能需要临时为 运输车、人员修筑简易道路、覆土或短距离运土，且为提高 地表蓄水率，鄂 尔 多 斯 丘 陵 山 区 地 带 在 植 树 前 需 平 整 场 地，因此选用推土机作为配套机械较为合适。
3） 便于进行动力输出改造。选用的军用工程机械应 便于改造为植树挖坑机提供液压动力源，并便于进行作业 控制。
2． 94636 troops of PLA，Huzhou 313111，China） Abstract： By analyzing the terrain characteristics of Erdos and afforestation task requirement，this paper makes a study of the selec-
3． 2 挖坑机安装方案
1—液压油箱； 2—松土器控制阀； 3—松土器操纵杆； 4—松土器升降油缸
图 1 松土器安装位置和操纵杆装置
3． 3 液压动力输出方案确定
TY160 型推土机的液压系统包括 2 个部分： 一部分为 液力传动液压系统，另一部分为工作装置液压系统［3］。
TY160 型推土机的传动系统为液力机械式，其变速器 与液力变矩器的液压系统共用油泵和液压油箱。工作油 泵在发动机转速为 1 850 r / min 时产生的压力油流量为 81 L / min，调定压力为 2 MPa。由于流量和压力较小，由此 部分输出液压动力则可选择的液压挖坑机范围受限，且功 率较小。
1） 挖坑机钻头工作控制 在推土机液压动力输出管路上安装电磁阀，由布置在 驾驶室内的开关控制其通断，达到启动和停止液压挖坑机 驱动马达的目的。 2） 挖坑机升降控制 挖坑机在完成某一树坑挖掘作业时，需提升高度，由 推土机行驶变换位置。挖坑机安装在松土器位置，其钻头 升降可由松土器油缸推动，由松土器操纵手柄控制。 3） 安全控制 出于保护挖坑机钻头的目的，在挖坑机钻头为提升出 地面时，应禁止推土机行驶。为此，应在液力传动液压系 统管路上布置电磁阀，以确保在挖坑机钻头为提升出地面 时，变速器处于脱档状态，而该电磁阀应与松土器操纵手 柄相关［5］。TY160 型推土机液力传动液压系统原理图如 图 3 所示。
TY160 型推土机后部安装的松土器，由液压油缸操纵
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王海涛，等·工程机械配套使用植树挖坑机技术研究
1—工作油泵； 2—主安全阀； 3—单向阀； 4—推土板升降控制阀； 5—推土板升降油缸； 6—提升补油阀；
7—下降补油阀； 8—单向阀； 9—松土器控制阀； 10—松土器升降油缸； 11—提升补油阀； 12—下降补油阀；
13—提升过载阀； 14—下降过载阀； 15—液压油滤清器； 16—液压油箱； A—主安全阀测压口
图 2 TY160 型推土机液压控制系统工作原理图
3． 4 挖坑机作业控制方案
TY160 型推土机配套挖坑机时，其作业控制主要包括 3 个方面：
6） 投入小。选用的军用工程机械应为部队装备数量 大、性能稳定、操作简便、功率适中的装备，以减少装备购 置、维修、人员培训、油料消耗等方面的费用。
综合上述分析，配套机械可选用 TY160 型推土机［3］。
3 TY160 型推土机改造方案
3． 1 TY160 型推土机特点
TY160 型推土机为军选民用的适合短距离推土和运 土的液压操纵履带推土机。目前主要有上海彭浦机械厂 和天津建筑机械厂生产的 2 种，该装备在部队装备数量 大、技术成熟、性能可靠，其工作装置除了推土铲刀外，还 可以配松土器。以天津建筑机械厂生产的 TY160 型履带 式推土机为例，其发动机为康明斯 NT855 － C280 发动机， 额定功率为 118 kW，最大牵引力为 139． 6 kN，最高前进速 度 10． 6 km / h，最高后退速度 13． 6 km / h，最大爬坡能力 为 30°。
1—变速器壳体； 2—粗滤器； 3—液力传动泵； 4—细滤器； 5—调节安全阀； 6—速回阀； 7—减压阀； 8—速度阀； 9—进退阀； 10—液力变矩器安全阀； 11—液力变矩器； 12—液力变矩器调节阀； 13—机油冷却器； 14—润滑安全阀；
15—动力输出箱润滑； 16—变速器润滑； 17—液力变矩器壳体； 18—粗滤器； 19—回油泵
tion condition of digging machine and military engineering machinery，and takes the TY160 type bulldozer as the object of reforming the digging machine and according to its work requirements，proposes the technology scheme of its installation，hydraulic power output and operation control． A new method and the idea of supporting its use are provided for the area with heavy afforestation task and improving the working efficiency．
动力输出轴经传动系统驱动钻头进行挖坑作业，也有用液 只有少数军用工程机械具有外接液压动力输出接口，而具
压马达直接驱动钻头进行作业。钻头一般采用双螺旋型， 有机械动力输出接口的基本没有。若对工程机械进行动
钻头的升降由配套机械手通过液压系统操纵，挖坑直径和 力输出改造，机械动力输出改造复杂程度要高于液压动力
4） 便于安装植树挖坑机。选用的军用工程机械应有 相关设备或部件便于经过改造以安装植树挖坑机，且安装 植树挖坑机后不影响其他功能发挥。
5） 提供的液压动力能满足植树挖坑机作业需要。前 述植树挖坑机功率较大的要求，选用的军用工程机械应在 保证原有作业功能需要的前提下为植树挖坑机提供相应 功率的液压动力源。
工作装置液压系统可为推土铲刀和松土器提供液压 动力，其工作油泵在发动机转速为 1 850 r / min 时产生的 压力油流量为 250 L / min，系统安全压力为 14 MPa。可以 为挖坑机提供较大功率液压动力源，满足多种液压挖坑机 的需要。
挖坑机作业时，钻头旋转的同时应可以升降。根据图 2 所示液压控制系统工作原理图，在松土器升降时不能同 时进行推土作业。因此，挖坑机液压动力接口初步考虑布 置在松土器操纵阀前的主油路上，通过液压接头和油管与 挖坑机相连［4］。
深度都比较大。该类挖坑机通常具有较大的功率，机动性 输出改造。在选用植树挖坑机时宜考虑液压动力的植树
较强，能挖较大和较深的坑，大多应用于大面积植树造林， 挖坑机。
应用范围比较广。
3） 便于操作控制。植树挖坑机作业过程中需要频繁
根据鄂尔多斯地区的复杂地形特点，结合每年植树造 升降以调节深度和转移作业位置，因此选用的植树挖坑机
任务量，宜选用功率较大、自适应性好的单坑或双坑植树 挖坑机。
5） 机动性能好。要确保挖坑速度和地形适应能力，
鄂尔多斯地形复杂、部分地区土质较坚硬或为砂石 选用的植树挖坑机应便于运输、牵引或携带。
作者简介： 王海涛（ 1978 － ） ，男，安徽宿松人，讲师，主要从事装备保障、军用机电一体化等方面的教学与科研工作。
挖坑机、手 提 式 挖 坑 机、牵 引 式 挖 坑 机 和 自 走 式 挖 坑 机［2］。悬挂式挖 坑 机 由 传 动 轴、减 速 器、钻 头、拉 杆 和 机
而言要不影响其他技术性能，如推土、行驶等。 2） 便于动力输入。由于军用工程机械的设计功能主
架等组成，通过液压悬挂装置挂在拖拉机后面，由拖拉机 要考虑作战工程保障，需提供外接动力输出的情况较少，
2 配套工程机械的选用
上升、下降和保持。悬挂式挖坑机可考虑安装在松土器位 置，并由松土器油缸控制挖坑机钻头的升降，当进行挖坑 作业时，将松土器操纵手柄置于“保持”位置，则钻头可在 自身重力作用下下降，完成挖坑作业。松土器安装位置和 操纵杆如图 1 所示。
进行大面积植树 挖 坑 需 使 用 功 率 大 、通 过 性 能 好 的 军用工程机械配套。选用的军用工程机械应满足以下 条件：
1） 便于与现有军用工程机械连接。现有军用工程机
挖坑机是营林机械的一种，主要用来植树前的穴状整 地作业，也可 用 于 挖 追 肥 穴 或 埋 桩 柱 的 坑 等 作 业［1］。 挖
械基本未考虑预留植树挖坑机的安装支架和相关装置，选 用植树挖坑机时应尽可能选用连接方便，并在配套使用时
坑机的种类很多，按与配套动力的挂接方式可分为悬挂式 不影响工程机械的其他技术性能的发挥，对军用工程机械
林任务繁重的需求，研究将工程机械配套使用植树挖坑 应能根据所配套的军用工程机械提供合适的操作控制方
机，以实现用当地的军用和民用工程机械有效帮助当地完 式，以确保控制可靠和减轻作业人员的劳动强度。
成繁重的植树造林任务，提高植树造林的工作效率。
4） 功率大作业率高。考虑到鄂尔多斯的土质和植树
1 植树挖坑机的选用
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综合以上因素，宜选用液压悬挂式植树挖坑机，具体 功率根据配套 军 用 工 程 机 械、挖 坑 大 小 等 相 关 要 求Leabharlann Baidu进 行 确定。