绞刀齿空间位置和姿态的定位技术

绞刀在制作完成以后或者齿座在修复以后,刀齿的位置和姿态都难以被检验,主要原因是传统方法难以对绞刀齿进行准确的空间定位。从检验装置获得了定位点的坐标,然后以中间坐标系为纽带,推导刀齿在基准状态和空间状态的两个坐标系的复合变换关系,并得出变换矩阵的表达形式,建立绞刀齿空间位置和姿态的表达方法,解决了绞刀齿空间定位的问题。结果表明,该技术能够快速进行刀齿的空间定位,能够用于绞刀制作后或者齿座修复后的刀齿位置和姿态检验。     

“天鲲号”绞刀齿拆装起吊装置技术方案

船员应对磨损严重的绞刀齿进行及时更换,以保证船舶施工持续进行,而更换绞刀齿主要依靠人力或者专用装置。根据绞刀施工特点,并结合船舶相关设计图纸,对绞刀齿拆装起吊装置技术方案进行设计。利用相关计算手段,对该技术方案可行性进行分析和论证。将起吊装置成功应用到疏浚施工现场,解决了人力无法胜任的重型绞刀齿拆卸和安装的难题,提升了船舶性能。研究成果可为类似工程提供参考。     

绞吸式挖泥船光刃绞刀的切削性能

为研究光刃绞刀的切削性能,采用数值分析软件LS-DYNA分析光刃绞刀和带齿绞刀的切削动力学过程,对比这2种绞刀在不同切削工况下对土壤和岩石的切削性能。结果表明:在切削岩石时,光刃绞刀在切削力和切削能耗方面的表现均优于带齿绞刀;在切削土壤时,光刃绞刀在切削力和切削能耗方面的表现与带齿绞刀相近。由此可见,将光刃绞刀应用于含杂物的软质土壤切削作业中具有一定的可行性。     

绞吸式挖泥船光刃绞刀的切削性能

为研究光刃绞刀的切削性能,采用数值分析软件LS-DYNA分析光刃绞刀和带齿绞刀的切削动力学过程,对比这2种绞刀在不同切削工况下对土壤和岩石的切削性能.结果表明:在切削岩石时,光刃绞刀在切削力和切削能耗方面的表现均优于带齿绞刀;在切削土壤时,光刃绞刀在切削力和切削能耗方面的表现与带齿绞刀相近.由此可见,将光刃绞刀应用于含杂物的软质土壤切削作业中具有一定的可行性.     

适用于硬质土的七刀臂绞刀研制及应用

本文以3 500 m3/h绞吸挖泥船绞刀头为研究对象,分析常规6臂绞刀头在盐城港滨海港区南区液体散货码头一期工程疏浚工程中遇到的绞刀冲击大、刀齿断裂严重等问题,提出了适用于高贯入击数的硬质土7臂绞刀设计方案。通过优化绞刀轮廓线、绞刀刀齿布置等设计,减小了绞刀单齿切削量。经在相同区域盐城滨海港LNG项目现场应用,新型7刀臂绞刀能够有效解决挖掘过程中绞刀冲击的现象,提升了设备稳定性,从而提高了船舶生产效率,加快了施工进度。     

绞吸式挖泥船绞刀臂轮廓线和刀齿安装角的确定方法

在总结现有绞吸式挖泥船绞刀臂设计经验的基础上,通过曲线拟合回归获得绞刀臂轮廓线的通用方程;探索通过空间直线投影确定绞刀齿安装方向的新方法,并给出确定绞刀齿安装角的通用公式,可供后续绞吸式挖泥船绞刀的优化设计参考。     

基于三维切削理论的绞刀载荷分析*

绞吸挖泥船在作业过程中,绞刀载荷对施工影响显著。由于刀具作用于岩石和土壤的过程是三维的,针对传统的二维切削理论在绞刀载荷分析上的不足,研究了适用于绞刀的三维切削理论。研究二维切削情况下绞刀齿和被切削岩土块的力学平衡方程,提出了用于绞刀载荷分析的力学模型。在绞刀齿的三维坐标矩阵的基础上,进行载荷的坐标变换,给出绞刀的横移载荷、对地载荷和顶推载荷的表达方式。实例计算表明,所提出的绞刀的力学模型可以用于绞刀载荷的计算和分析,对于绞刀的设计和绞吸挖泥船的安全施工具有一定的指导价值。     

绞吸挖泥船大功率挖岩绞刀的荷载分析*

针对绞吸挖泥船在挖岩施工过程中绞刀荷载难以定量确定的问题,建立刀齿的坐标模型,根据施工参数判定刀齿大圈切削状态,利用单齿切削岩石的荷载模型建立绞刀整体的荷载分析模型,计算绞刀在不同转动速度、横移速度、姿态角度和岩层厚度等工况下的横向力、竖向力、纵向力以及绞刀功率情况,每种工况以正刀和反刀两种姿态进行分析。结果表明,无论正刀还是反刀施工,绞刀的转动速度和横移速度都对绞刀的功率消耗产生正相关影响,绞刀的姿态和泥层切削厚度对绞刀荷载的影响最大。     

“电天牛”系列绞吸船挖岩施工工艺

伴随疏浚技术的快速发展,采用大型挖泥船直接开挖大体积风化岩已成为主要施工手段。以"电天牛"系列绞吸船为例,通过合理选用绞刀和绞刀齿、降低绞刀齿磨损、软化岩石等一系列措施,可有效提高船舶生产率、降低施工成本。与传统炸礁、清礁施工工艺相比,绞吸船开挖风化岩具有施工效率高、成本较低的优点。     

挖泥船绞刀参数化三维建模

绞刀是绞吸式挖泥船的关键机具,对提高挖掘功效具有决定性作用。根据现有土壤切削理论和疏浚施工实践,分别建立了绞刀结构形状与不同类型土质的关系,绞刀切削动力特性与土质特性关系的数学模型,以及各种绞刀刀齿模型库。在VB语言环境下对三维建模软件SolidWorks进行二次开发,实现了绞刀参数化三维建模。设计者输入土质、产量或功率等参数即可得到相应的三维绞刀。这种参数化三维建模的方法使用简便、立体感强,既缩短了设计周期,又提高了设计的精度,更便于绞刀的应力分析和优化设计。     

挖泥船绞刀齿切削岩石的离散元分析

采用离散元法建立数值模型,对绞刀齿切削岩石的正刀和反刀过程进行模拟计算,获得了绞刀齿及其前刀面在切削过程中的受力情况,统计了正刀、反刀切削的产量、能耗以及比能。结果表明:与正刀切削相比,反刀峰值切削力更小,产量更高,比能更小。该研究结果可以为实际施工工艺提供技术参考。     

绞吸挖泥船绞刀片特种耐磨堆焊技术

针对绞吸挖泥船绞刀片工作条件及其磨损特点,对绞刀片刀齿采用了碳化钨条填充法特种耐磨堆焊工艺;介绍碳化钨条填充法基本过程及其特点,论述刀齿的堆焊工艺及耐磨堆焊层的成分和主要性能;通过耐磨堆焊绞刀片的实船应用及测试结果,分析讨论特种耐磨堆焊绞刀片的实船应用效果。     

肯尼亚拉姆港疏浚工程施工工艺优化

肯尼亚拉姆港疏浚及吹填工程土质以珊瑚质石灰岩混黏土为主。针对绞吸船在施工时易堵口堵泵、硬质珊瑚岩易造成绞刀损坏并严重影响船舶正常施工等问题,对绞刀的型号、防石装置及挖掘工艺进行研究。采用理论分析与现场试验相结合的方式,对绞刀和刀齿进行强度改造,有效提高生产效率;同时安装拨石碎石装置,防石效果较好;时间利用率达到75%以上,在节约施工成本的同时缩短了工期。     

砂岩磨蚀性在“天鲲号”绞吸挖泥船挖掘过程中的应用

广西某港航道扩建工程,重型绞吸船“天鲲号”疏浚典型风化砂岩时刀齿出现磨蚀和断裂现象,影响施工效率发挥。在分析疏浚风化砂岩抗拉强度和矿物成分特性指标基础上,结合疏浚岩石磨蚀性理论,推导出广西钦州砂岩磨蚀性指数与绞刀刀齿消耗的经验性关系公式,用来预测重型绞吸船挖掘风化岩石的绞刀齿消耗量。研究结果表明：1）中风化砂岩岩体完整性较好,单轴饱和抗压强度为9～41 MPa,疏浚岩土工程特性分级为12～13级。施工中风化砂岩岩体时绞刀刀臂和刀齿磨蚀断裂问题突出,中风化砂岩是影响疏浚效率的关键土质。2）创新性引入改进的Schimazek值F理论,综合考虑矿物成分种类、矿物含量、矿物硬度、岩石粒度和岩石饱和抗拉强度因素,来评估岩石材料的磨蚀性。3）基于疏浚岩石磨蚀性理论和施工参数,推导出“天鲲号”万方刀齿消耗量和改进Schimazek值F之间公式。4）预测“天鲲号”万方刀齿消耗量计算值和实测值的相对偏差绝对值在17.3%以下,可靠性良好,为疏浚岩石提供技术支撑。     

绞吸挖泥船挖掘黏土混粗砂的绞刀齿磨损试验*

针对绞吸挖泥船在疏浚工程中刀齿磨损严重的问题,对绞刀齿的硬质合金材料进行热处理,并在日照港“天凤”绞吸挖泥船上进行了刀齿磨损试验。试验土质为黏土混粗砂,布置方式为3在用刀齿+3新刀齿。利用磨损长度和磨损质量两个指标判定刀齿的耐磨性能,提出了考虑价格因素的刀齿耐磨综合性价比模型。试验结果表明：在该土质下,新型刀齿的耐磨性能约为原齿的87%。     

基于AnyCasting的轴承座铸造工艺优化

为优化HT 200轴承座铸造工艺,运用AnyCasting软件进行数值模拟,分析了铸件易产生缺陷的位置及缺陷形成的原因.采用增加内浇道凝固模数,降低浇注速度以及缓流式浇注系统的新方案,并进行数值模拟分析.结果表明,通过模拟可以辅助铸造工艺设计,利于浇注时间范围的快速确定.利用缓流式浇注系统以及降低浇注速度有利于铸件的平...     

基于SolidWorks的疏浚绞刀主体参数化设计

绞吸挖泥船作为疏浚行业的一种挖泥利器,其绞刀对挖泥船的挖泥能力影响巨大。目前设计绞刀时多以手动方式进行主体建模,其刀臂、大环和轮毂作为绞刀的主体结构,建模中存在参数较多、建模繁琐、精度不高的问题。为了缩短建模周期、提高建模精度,提出了一种参数化绞刀主体建模方法,并采用C#编程语言对SolidWorks进行二次开发,通过调用内置的API接口实现了绞刀主体三维模型的参数化、自动化生成。结合面向对象编程理念,开发了基于SolidWorks平台的绞刀主体建模软件,实现绞刀参数建模和绞刀性能计算的融合,提供了绞刀标准化、参数化创建方式。研究成果可为绞刀主体的性能优化提供参考方向。     

启东吕四港区疏浚工程“浚泽”船挖泥设备改进

启东吕四港区疏浚工程土的标贯击数范围为6~18击,属于9级砂土类,通过对比,选择分层施工工艺,但疏浚土标贯击数较大,严重影响施工船舶的生产效率。对“浚泽”船的挖泥设备进行研究,通过阶段性生产数据统计与分析,提出相应的改进措施,并与改进前的效果进行对比。结果表明,移除15°绞刀头变向弯头能提高船舶生产率和时间利用率,降低船舶油耗;更换绞刀齿型为长齿后,单齿每日完成工程量显著提升,切实提高船舶施工产能,同时延长耐磨损时间。     

绞吸式挖泥船绞刀切削受力及其影响因素分析

针对绞吸式挖泥船绞刀的磨损快和挖掘效率低等实际工程问题,对挖泥船绞刀进行切削受力分析,建立绞刀作用力计算模型,利用数值计算方法计算绞刀在不同切削角和包角条件下的作用力,得到了绞刀的切削角、包角与其受力之间的影响关系,给出绞刀切削角和包角的优化理论值范围。     

基于三维离散元法的绞刀运转效能分析

针对不同绞刀结构下的运转效能影响机制问题,基于离散元(DEM)法,研究了锥型绞刀和冠型绞刀在切削土体过程的工作效能。结合工程实际数据,在三维离散元软件YADE中进行通用型绞刀头建模,并验证其数值模拟可靠性。优化绞刀结构形式,建立了新的锥型绞刀和冠型绞刀的三维模型并模拟分析了两者在不同工况下的切削过程。结果显示,锥型绞刀较冠型绞刀具有更优的挖掘效能。