【正文】 絞吸式挖泥船定位樁液壓系統(tǒng)設(shè)計 ABSTRACT The cutter suction dredger after 100 years of development, has bee the largest dredger of the Kingdom of the proportion of the ship. Cutter suction dredger works: Using a mechanical tool to Shu Chun dredging the bottom of the soil area undercooked ground, through the board39。 help reduce the incidence of system failure, reducing maintenance and other nonoperating test time and improve the actual work effectively. The design detail of the positioning of hydraulic systems and various types of pile calculation of hydraulic ponent selection and system checking process. Keywords: cutter suction dredger。現(xiàn)今機械方式通常使用挖泥船。疏浚土歷來主要是采取廢棄或傾倒于工程附近水域的方式進行處理的。 由此可見，疏浚工程對國民經(jīng)濟的發(fā)展，特別是對水上交通、水利防洪、工業(yè)發(fā)展和城市建設(shè)、海上能源產(chǎn)業(yè)等的作用是很重大的，是 必不可少的 二、絞吸式挖泥船 （一）絞吸式挖泥船具有良好的性能 (1)絞吸式挖泥船用途廣泛，可以在江河湖海中作業(yè)，用以清淤，航道挖掘，吹填造地。 (3)絞吸式挖泥船操作簡單，易于控制。中小型挖泥船多為無自航系統(tǒng)，靠拖船拖行。相對工程成本較低。開發(fā)國產(chǎn)新型挖泥船就顯得十分迫切。機艙和泵艙位于主甲板以下。右舷末端設(shè)輔定位樁系統(tǒng)。錨絞車定位是依靠四只定位錨中的首尾錨移位，主錨牽引，邊錨調(diào)整來進行的。因此，“天獅號”絞吸挖泥船的工作定位選擇了定位樁臺車定位的方式。臺車分行走、提升、抱樁和斜 樁 4 個子系統(tǒng)。 四、定位樁系統(tǒng)聯(lián)鎖控制 定位樁系統(tǒng)工作通過操縱臺自動控制實現(xiàn)，而相互動作有聯(lián)鎖要求，各動作通過現(xiàn)場信號傳感器傳 至PLC 控制系統(tǒng)進行判斷控制，如有誤操作發(fā)生，則動作不能執(zhí)行。 4)抱箍上下位各 2 點，共 4 點。 8)定位樁快放油箱高低位各共 4 點。按鈕按下后。 5)臺車伸到頭、縮到位。低位時駁油泵停止工作。 五、設(shè)計研究中的幾個細(xì)節(jié)問題 在“天獅號”絞吸挖泥船定位樁系統(tǒng)設(shè)計研究中。活動滑塊結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是使臺車及同定在臺車上的設(shè)備的重量均勻作用于四個滑塊，并且由于是四個滑塊同時接觸于滑軌而非點接觸，使滑塊與滑軌磨損大大減小。滑塊能自行調(diào)節(jié)受河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 絞吸式挖泥船定位樁液壓系統(tǒng)設(shè)計 4 力面，使臺車結(jié)構(gòu)不至于承受扭力。安裝這么多的摩擦片的目的是增加與定位樁的接觸點，增大摩擦力，與定位樁抱得更緊，拔樁時不易打滑。使用周期長。 提升油缸抱緊箍：提升油缸抱緊箍內(nèi)圈的 30ram 厚氯丁橡膠采用與抱緊嘲預(yù)制而成，形成整體結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的用橡膠板繞在油缸上再用抱緊箍固定的做法不一樣。油管采用硬管，并能自由擺動，減少酒缸和油管之間的受力．增加了油管使用壽命，從而消除了傳統(tǒng)的軟油管與油缸用固定接頭連接，靠軟油管自身的軟性調(diào)整位置，軟油管因疲勞而常常破裂的狀況。 第 三 節(jié) 設(shè)計方法 及 章節(jié)安排 本設(shè)計以《液壓傳動》教材中液壓系統(tǒng)的設(shè)計和計算章節(jié)為主要設(shè)計方法和依據(jù)，計算方法來源于教材不同章節(jié) 和參考書及互聯(lián)網(wǎng) 。 絞 刀支臂懸掛在支臂支架上，絞刀頭、驅(qū)動器和吸泥管都置于其上。但也有某些絞吸式挖泥船配套有駁船卸泥系統(tǒng)。然后支臂向下轉(zhuǎn)動直到絞刀頭接觸河床，或直到其最大挖深處。 絞刀頭的旋轉(zhuǎn)方向相對于其橫移運動的方向有時相同，有時相反。絞刀頭到邊纜的距離越近，所需的 橫移力越小； 橫移力也受外界自然條件的影響，如風(fēng)、水流及波浪等。大多數(shù)絞吸式挖泥船的地位樁放置在可移動鋼樁臺車上。絞刀頭的尺寸和土壤硬度決定了鋼樁臺車移動的步長。在步進前，絞刀頭移動到切削中心線上，放下輔助樁，抬起工作樁，向前移動鋼樁臺車。 圖 3 絞吸式挖泥船的工作 方式 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 絞吸式挖泥船定位樁液壓系統(tǒng)設(shè)計 8 第二章 工作鋼樁的工作原理 第一節(jié) 定位樁裝置及起落方式 定位樁的起落裝置及連接、起升形式如圖 4 所示 1 一定位樁柱； 2 一起樁油缸組合體； 3 一起樁鋼繩； 4 一船體 圖 4 定位樁的起落裝置 絞吸式挖泥船上所用的定位樁柱，其作用主要有兩個：一個是以其中之一為主樁。 第四節(jié) 定位樁液壓缸及液壓系統(tǒng) 工作原理 當(dāng)需要操作定位樁時 (將其從土層中撥起 )，只要將三位四通手動換向閥 6 置于右位，然后再操作手動換向閥 6a 或 6b，使液壓缸 10 或 l0a 推桿外伸即可實現(xiàn)。 對液壓缸 l0a 的操作，是與液壓缸 10 的操作方法大同小異，不再贅述。 ① 水流阻力： TLVCFcc 221 ?? C—— 流力系數(shù) ，根據(jù)流向角、水深吃水比及船艏形狀 ?。?C= c? —— 水密度（ kN/s2*m4）； 水溫 20℃時， c? = cV —— 船舶吃水范圍內(nèi)的平均流速 （ m/s），這里?。?cV = T—— 平均吃水（ m），根據(jù)天獅號的設(shè)計，吃 水?。?T= L—— 船體長度（ m）， L=108m 則： 水流阻力 F1=1/2***（ ） 2 **108=320kN ② 風(fēng)壓阻力：由于受風(fēng)面積較小。縱坐標(biāo)表示參考點 RP 一 1 的反力 (這里即是由樁周土產(chǎn)生的總的摩擦力 )。 (2)定位樁自重約為 67 t，因此數(shù)值分析得到的總摩擦力與定位樁自重之和即是拔樁力： F2=W+ maxF =l 由此可以得出液壓缸在各個工作階段的負(fù)載如表 32 示： 表 32 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值 工況 液壓缸 10 液壓缸 10a 總負(fù)載 拔樁 F1= 0 F0= 快進 0 Q=1343kN F0=1343kN 挖泥 0 0 F0=0 工進 0 Q=1343kN F0=1343kN 三 、確定主要參數(shù) 這里指確定液壓執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量。先選定執(zhí)行元件的形式及其工作壓力 p ， 再按最大負(fù)載和預(yù)估的執(zhí)行元件機械效率求出 A 或 Mv ，并通過各 種必要的驗算、修正和元整后定下這些結(jié)構(gòu)參數(shù)，最后再算出最大流量 maxq 來。 液壓 泵所需工作壓力的確定，主要根據(jù)液壓缸在工作循環(huán)各階段所需最大壓力 p1，再加上油泵的出油口到缸進油口處總的壓力損失 ??p ，即 ： ???? pppB 1 ??p 包括油液流經(jīng)流量閥和其他元件的局部壓力損失、管路沿程損失等，在系統(tǒng)管路未設(shè)計之前，根據(jù)同類系統(tǒng)經(jīng)驗估計，一般管路簡單的節(jié)流閥調(diào)速系統(tǒng) ： ??p =(2～ 5) 105Pa，用調(diào)速閥及管路復(fù)雜河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 絞吸式挖泥船定位樁液壓系統(tǒng)設(shè)計 18 的系統(tǒng)： ??p =(5～ 15) 105Pa， ??p 也可只考慮流經(jīng)各控制閥的壓力損失，而將管路系統(tǒng)的沿程損失忽略不計，各閥的額定壓力損失參照表 36 選取： 表 36 常用中、低壓各類閥的壓力損失 (Δ pn) 閥名 Δ pn(105Pa) 閥名 Δ pn(105Pa) 閥名 Δ pn(105Pa) 閥名 Δ pn(105Pa) 單向閥 ～ 背壓閥 3～ 8 行程閥 ～ 2 轉(zhuǎn)閥 ～ 2 換向閥 ～ 3 節(jié)流閥 2～ 3 順序閥 ～ 3 調(diào)速閥 3～ 5 系統(tǒng)中有單向閥 7 個，背壓閥 1 個，換向閥 3 個，所以總壓力損失： ??p =（ 7+3 1+ 3） 105Pa= 105Pa 則液壓泵工作最大壓力： M P appp B 561 ???????? ? (二 )確定液壓泵的流量 Bq 泵的流量 Bq 根據(jù)執(zhí)行元件動作循環(huán)所需最大流量 maxq 和系統(tǒng)的泄漏確定。壓力閥和流量閥都須選得使使其實際通過流量最多不超過其公稱流量的 110%，以免引起發(fā)熱、噪聲和過大的壓力損失，并應(yīng)注意到換向閥允許通過的流量要受到其功率特性的限制。 (2)閥類元件的規(guī)格主要根據(jù)流經(jīng)該閥油液的最大壓力和最大流量選取。 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 絞吸式挖泥船定位樁液壓系統(tǒng)設(shè)計 20 表 310 各種常用管道的特點及適用場合 種 類 特點和適用場合 硬 管 鋼管 能 承受高壓，價格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，但裝配時不能任意彎曲；常在裝拆方便處用作壓力管道（中、高壓用無縫管，低壓用焊接管） 紫銅管 易彎曲成各種形狀，但承壓能力一般不超過 ，抗振能力較弱，又易使油液氧化；通常用在液壓裝置內(nèi)配接不便之處 軟 管 尼龍管 加熱后可以隨意彎曲成形或擴口，冷卻后又能定形不變，承壓能力因材質(zhì)而異，自 至 8MPa 不等，最高可達 16MPa 塑料管 質(zhì)輕耐油，價格便宜，裝配方便，但承壓能力低，長期使用會變質(zhì)老化， 只宜用作壓力低于 的回油管、泄 油管等 橡膠管 高壓管由耐油橡膠夾幾層鋼絲編織網(wǎng)制成，鋼絲網(wǎng)層數(shù)越多，耐壓越高，價昂，用作中、高壓系統(tǒng)中兩個相對運動件之間的壓力管道 低壓管由耐油橡膠夾帆布制成，可用作回油管道 由于系統(tǒng)工作壓力較高，考慮價格原因，選擇使用：鋼管。 四、油箱 油箱的作用是儲油，散發(fā)油的熱量，沉淀油中雜質(zhì)，逸出油中的氣體。 (2)吸箱管和回油管的 間距應(yīng)盡量大。 （二）油箱容量計算油箱的有效容量 V 可近似用液壓泵單位時間內(nèi)排出油液的體積確定。 (3)通流能力：按通過最大流量確定。根據(jù)分析計算發(fā)現(xiàn)問題，對 某些不合理的設(shè)計要進行重新調(diào)整，或采取其他必要的措施。這些能量損失轉(zhuǎn)換為 1熱能，使油液溫度升高。 (W) 式中： jK 為散熱系數(shù) (W/m2℃ ):當(dāng)周圍通風(fēng)很差時， K≈ 8～ 9； 周圍通風(fēng)良好時， K≈ 15； 用風(fēng)扇冷卻時， K≈ 23； 用循環(huán)水強制冷卻時的冷卻器表面 K≈ 110～ 175； jA 為散熱面積 (m2)， 油箱長、寬、高比例為 1∶ 2∶ 3，油面高度為油 箱高度的 80%時，油箱散熱河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 絞吸式挖泥船定位樁液壓系統(tǒng)設(shè)計 25 面積近似看成 A＝ 2V (m2)，式中 V 為油箱體積 (L)； Δ t 為液壓系統(tǒng)的溫升 (℃ )，即液壓系統(tǒng)比周圍環(huán)境溫度的升高值； j 為散熱面積的次序號。 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 絞吸式挖泥船定位樁液壓系統(tǒng)設(shè)計 26 結(jié) 論 通過以上設(shè)計計算和驗算，證明 本文的 液壓系統(tǒng)設(shè)計合理。 ④有利于減少系統(tǒng)的故障發(fā)生率、減少檢測維修等非作業(yè)時間，提高了實際工作的時效。 首先我要特別感謝我的導(dǎo)師劉志老師。在此謹(jǐn)向劉老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。當(dāng)時大二由于種種原因，我的機械原理課程沒能通過最后的考試，不得不跟著廖老師的班級重修，由于是重修，一是跟現(xiàn)有科目有所沖突，二是怕見了學(xué)弟們丟人，所以也不怎么去上課。 這里還要感謝魏長云師兄，在劉老師身在國外的這段日子里，是他不厭其煩的給我們回答著一個又一個的問題，沒有數(shù)據(jù)，他幫我們找。你們的支持和鼓勵是我前進的動力和精神的 支柱，我也將絕不辜負(fù)你們的付出，努力向前！ 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 絞吸式挖泥船定位樁液壓系統(tǒng)設(shè)計 29 附 錄 附錄 1：絞吸式挖泥船工作示意圖 附錄 2：定位樁系統(tǒng)模型 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 絞吸式挖泥船定位樁液壓系統(tǒng)設(shè)計 30 附錄 3： “天獅號” 絞吸式挖泥船實際視圖