劉廣元

水稻是我國主要的糧食作物之一，在水稻種植過程中水系排灌是一個重要環(huán)節(jié)，所以需要在稻田里開出排灌溝，旨在提高開溝效率，改善開溝效果。

一、研究目的與意義

水稻田排水灌溉對水稻產(chǎn)量有著極其重要的影響，而對排灌影響最大的是稻田溝道系統(tǒng)，溝道平整流暢有利于水田的排灌。本課題結(jié)合傳統(tǒng)人工開溝方式和現(xiàn)有的開溝機(jī)，模擬人工開溝動作，設(shè)計一種提高開溝效率，節(jié)省勞動力的開溝機(jī)。

二、開溝犁體設(shè)計

根據(jù)開溝的要求，設(shè)計相應(yīng)的開溝犁體。根據(jù)開溝的步驟，開溝犁體主要由翻土犁和V 型壓土板兩部分組成，分別完成翻土、壓土兩個步驟。

（一）翻土犁設(shè)計

在本設(shè)計方案中，翻土犁采用對稱式分布，將土壤翻向犁體兩側(cè)，便于后續(xù)平土操作，并且能夠相互抵消犁體側(cè)向力。

首先繪制曲導(dǎo)線，曲導(dǎo)線是指犁體曲面與豎直平面相交的曲線。為了提升翻土效果，曲導(dǎo)線所在的平面在鏵刃尾部。

犁體曲面通過直元線來控制，直元線與溝墻的夾角即為直元線夾角，直元線夾角是沿著犁體高度變化的，在犁鏵部分為直線變化，犁壁部分為拋物線變化，其中犁壁部分角度變化符合公式：

圖1 犁體三維建模

式中：θz——元線角；z——犁體高度。

在圖形繪制過程中，根據(jù)犁體高度調(diào)整直元線的角度進(jìn)行繪制。

在軟件中創(chuàng)建直元線對應(yīng)高度的基準(zhǔn)面，分別在對應(yīng)高度的基準(zhǔn)面上繪制相應(yīng)角度的直元線，繪制完成后使用曲面放樣工具將所有直元線依次選中進(jìn)行放樣，生成準(zhǔn)犁體曲面，使用加厚工具將準(zhǔn)犁體曲面加厚為實(shí)體。

設(shè)置翻土犁對稱基準(zhǔn)面，將基準(zhǔn)面另一側(cè)犁體切除，使用鏡像工具將犁體鏡像，繪制犁體側(cè)面輪廓，使用切除工具將準(zhǔn)犁體多余部分切除，最終兩側(cè)犁體合為翻土犁。

（二）V 型壓土板設(shè)計

V 型壓土板主要執(zhí)行壓土與抹平兩道步驟，在壓土步驟，采用與水平面成一定角度的擋板，將翻起的土壤壓實(shí)，壓實(shí)后水平的擋板將頂層的土壤表面抹平。

本課題所設(shè)計的壓土V 型板深度與翻土犁相匹配，整體設(shè)計為可拆卸式，擋板能夠根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整，以調(diào)整溝道深度與寬度。

圖2 開溝機(jī)工作部件結(jié)構(gòu)（1）電動推桿（2）提升桿（3）翻土犁

三、展望

國內(nèi)農(nóng)業(yè)對自動化機(jī)械有很大的需求，所以自走式開溝機(jī)的設(shè)計符合現(xiàn)今社會的需求。在本課題后續(xù)的研究中，將會完善整體設(shè)計，做好一個成熟的產(chǎn)品。