高远　杨慧

摘要：本课题在小型开沟机基础上设计一款适合大棚工艺要求的开沟装置。对开沟刀具和土壤粒子通过数学计算分析其运动，运用土垡单元运动分析土壤粒子在开沟时所受开沟刀具的影响，分析刀具的运动和受力，建立相应的数学模型。并运用有限元对刀具进行静力学分析，符合工艺要求。

关键词：开沟装置;运动分析;有限元;静力学分析

开沟是大棚种植中一道重要的工序，影响着大棚农作物的生长。开沟的位置位于大棚作物的两侧，宽度5-20cm、深度8-20cm。根据开沟农艺要求选择前置式开沟装置。开沟装置的主要部件是刀具、刀轴、刀盘等，其中刀具是主要开沟受力部件。

1.开沟弯刀设计

根据实际作业要求与一些实际作业经验表明：在正常开沟作业情况下，使开沟质量得以保证，避免开沟装置过于强烈振动，则应限制开沟刀在重型土壤环境中的作业速度为1.0-2.0m/s，而在黏性土壤环境中的作业速度为3.0-4.0m/s。

开沟装置的基本参数为：开沟宽度为100mm;开沟深度为200mm;开沟消耗功率为4-6kw;开沟刀具转速为200r/min左右。

因研究的开沟装置用于大棚种植，土质较松软，故选用弯形刀片。由于弯形刀片对土壤的适应性较强，它的特点是切割能力强，有自清作用，不易缠草，而且有一定的翻土能力。刀片材料是用GB699—65规定的65Mn钢制造，切削部分必须进行淬火处理，淬火区硬度为HRC50～55。旋耕弯刀应用样板进行检查，刃口曲线形状误差不得大于3mm。

2.开沟刀具的运动学分析与受力分析