“粘土耙头改造研究”可行性报告

耙吸式挖泥船是一种装备有耙头挖掘机具和水力吸泥装置的大型自航、装舱式挖泥船。文中阐述了挖泥船耙头主要施工功能与工作原理,并提出了初步设想,根据耙头的型号进行研究改进,从而达到提高挖掘粘土效率的母的。     

耙吸式挖泥船耙头内部泥沙运动及防淤堵策略分析

针对耙吸式挖泥船进行航道疏浚作业时,吸入的黏土容易在耙头内部堆积造成堵塞,导致疏浚效率下降的问题。通过研究耙头的结构发现,防止杂物进入泥泵的格栅为黏土堵塞的主要位置,对其进行基于双欧拉模型的流体动力学仿真研究,得出不同的工作参数和格栅角度对耙头压力、速度、泥沙浓度的影响。结果表明,耙头内部低速区容易发生泥沙沉积,高压水射流能提高局部流速,促进泥水混合,有利于泥浆的输送,施工过程如遇黏土将格栅前移能有效防止施工过程中的堵耙现象,提高耙吸式挖泥船的工作效率。     

自航耙吸挖泥船耙头模型试验研究

为了提高自航耙吸挖泥船耙头疏浚饱和硬质土时的效率,根据模型相似的原理推导了耙头的局部模型试验方法,并通过该方法试验了不同位置高压冲水辅助下的挖掘效果,分析了垂直高压冲水和耙齿内高压冲水在耙齿挖掘中的作用,并根据两种高压冲水的作用机理,提出了沿齿面冲水的辅助挖掘新型式,进一步提高了耙头的挖掘能力和疏浚效率,同时降低了耙头的挖掘阻力.研究了耙齿对地压力、耙头吸腔密封度等因素的影响,并做出了调整和改进.结果表明,改进后的模型耙头疏浚坚硬的黄骅港密实砂质粉土时,泥浆密度换算到原型耙头可达1.19t/m3,相对于国内现有耙头同类土质下的施工密度1.10 t/m3已有大幅提高.     

耙吸式挖泥船及耙头耦合运动数值模拟

耙吸式挖泥船是航道与水下沟槽开挖、航道疏浚与水下挖泥等工程中广泛采用的施工设备,深水及复杂作业环境下耙吸式挖泥船的挖掘精度控制是挖泥船施工作业需解决的重要问题.在考虑风、浪、流、船舶操作力、海床反力、波浪补偿器及其滞后等影响因素的情况下,建立了耙吸式挖泥船与耙头耦合运动的数学模型,并用实船测试数据对数值模型进行检验.通过实例计算,研究不同水深和不同风、浪、流等环境因素对耙头运动的影响,为挖泥船—耙头运动的预测及超深、超宽开挖控制提供了依据.     

耙吸船犁齿软格栅挖掘硬黏土新工艺应用

耙吸式挖泥船在硬黏土底质施工中,存在堵耙、闷耙等问题,生产效率较低。介绍天航局耙吸挖泥船在鲅鱼圈港25万吨级航道施工开挖硬黏土时,成功研制犁齿、软格栅的施工方法,有效解决堵耙、闷耙等问题,综合生产能力提高60%以上。     

大型耙吸船高效挖掘黏土专用耙头的研发

针对大型耙吸挖泥船在挖掘硬质黏土时,遇到耙齿难以入土、堵耙和闷耙等问题,通过对大型耙吸挖泥船的原始耙头模型进行研究,采用为耙头配置特殊高压(最大压力为38 MPa)冲水系统的方法,增加了三道高压冲水辅助装置及设计合适喷嘴,成功开发了高效黏土型耙头,有效解决了耙头堵耙、闷耙等问题,提高了船舶施工效率,为类似问题提供参考。     

耙吸式挖泥船耙吸管系统的受力分析及仿真研究

为预测耙吸式挖泥船远海施工时耙吸管系统在非静态环境中的多体动力学行为,要求准确分析作用在该系统上的力。详细讨论了主要作用力:在波浪补偿器作用下的缆绳拉力、耙头与海床间的土壤剪切力、作用在耙吸管上的水流阻力及由于压力差在耙头处产生的推动力等。并以耙吸式挖泥船为例,根据得出的作用力数学模型,建立了基于ADAMS动力学分析软件的仿真模型进行验证。仿真结果与实际施工情况非常吻合。     

耙吸式挖泥船疏浚系统设计概述

本文概述耙吸式挖泥船的船型特点,指导性的阐述耙吸式挖泥船泥泵扬程、流量、功率的计算确定,耙头、高压冲水泵的匹配选择,并对主要设亩耙吸管吊放机构、泥门、波浪补偿装置等的结构、性能、特点进行分析的对排泥系统、高压冲水系统的考虑作介绍。     

耙吸挖泥船耙头高压冲水喷嘴改进

针对耙吸挖泥船耙头高压冲水垂直冲刷剪切作用效果不明显的问题,对耙头高压冲水喷嘴进行设计及改装。采用梯形耐磨块内安装斜冲式高压冲水喷嘴的方法,增加高压冲水对土质的剪切破坏作用,并对改进前后效果进行分析。结果表明,在射流压力足够大时,该方法能有效剪切泥面,达到泥块脱离泥层的效果,从而提高施工效率,可为类似工程提供借鉴。     

耙吸式挖泥船耙管显示装置的研究及应用

针对国内自主建造的自航耙吸挖泥船的需求,设计了一种耙吸式挖泥船耙管显示系统。主要通过传感器采集相关耙管信号,经过运算后用图形的方式在计算机显示器上显示出疏浚耙管位置,进一步提升国内自主自航耙吸挖泥船的电气自动化程度。经实船应用,该装置显示直观,运行可靠稳定。     

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。     

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。     

耙吸挖泥船挖掘多杂物珊瑚胶结砂施工工艺

耙吸船是疏浚工程中应用最广泛的船型之一,适合开挖淤泥、黏土甚至碎石等土质。坦桑尼亚某港口的土质主要是珊瑚胶结砂,其标贯击数达50击,挖掘易成块;且表层存在大量轮胎、渔网及船锚等杂物,堵塞耙头严重。耙吸船在施工过程中需要解决杂物及珊瑚胶结砂成块堵耙的问题,两者堵耙工况完全不同,无法单一处理。通过现场多方面技术参数分析,采取制作专用清杂工具、耙吸船设备改造以及施工工艺改进等措施,达到提升耙吸船施工效率的目的,可为耙吸船疏浚多杂物、易成块土质提供参考。     

绞吸式挖泥船挖岩绞刀动载荷模拟分析

综合绞吸式挖泥船工作时各种挖掘工艺参数、绞刀结构尺寸及疏浚岩石的切削原理,提出一种绞刀动载荷分析方法,利用VB编制了一套绞刀动载荷模拟分析软件,对WY-4200型绞刀进行模拟分析,所得结果可为该设备的强度分析及挖掘工艺参数的制定提供参考依据.     

绞吸式挖泥船绞刀系统技术现状及发展

绞刀系统是绞吸式挖泥船的核心工作机构,其利用绞刀的切削作用将水下泥土搬离原有位置并与附近的水混合形成泥浆以便于输送,改善绞刀系统性能可显著提高挖泥船工作效率。在综合研究和分析绞刀切削理论基础上,本文归纳和总结了国内外挖泥船绞刀结构形式、驱动技术的现状和进展。针对具体疏浚工程特点,提出采用适于加工工艺、耐磨、可调环保型绞刀,可明显提高绞刀工作性能。比较和分析了液压马达、交直流电机驱动绞刀系统的特点和存在的问题,表明采用调速优良、效率高、损耗小的开关磁阻电机驱动方式将是绞刀驱动系统发展的趋势。     

绞吸挖泥船施工经济性选型分析

为合理控制投资,需根据项目施工条件合理选择疏浚船型。以绞吸挖泥船为基础,依据现行疏浚定额,分析疏浚价格组成及影响因素,通过分析不同疏浚船型在不同吹距时的价格曲线得到单价的变化趋势,找出吹距相同时的经济船型;总结得出大中型绞吸挖泥船的经济适用的疏浚工程量范围。结果表明,当吹距相同时,采用大型绞吸挖泥船成本优势明显,更适合远距离吹填;当疏浚工程量较小时,中小型绞吸船疏浚成本优势明显;当工程量大于200万m³时,大型船舶具有成本优势;当运(吹)距超过14 km时,选用抓斗挖泥船比耙吸挖泥船经济性更优。     

基于硬质黏土切削理论的耙齿切削阻力分析

耙头在挖掘硬质黏土时,耙齿切削阻力较大,需要匹配的主机负荷也相应增加,使得工程经济性降低.为了分析硬质黏土切削过程中耙齿切削阻力的大小及变化趋势,优化耙头设计和使用工艺,对一定含水率和标贯击数的硬质黏土进行多工况下耙齿水平和垂直切削阻力计算.通过计算模型对2种耙齿切削过程中土体破坏长度和宽度进行计算.结果表明:硬质黏土...     

绞吸挖泥船吹填管线泥沙分离施工工艺

肯尼亚拉姆港疏浚及吹填项目中吹填区须进行临时围埝施工。由于当地石料价格较高,陆地砂源少,因此只能通过大型绞吸挖泥船采用水下取砂的方式进行备砂。而施工区土质为黏土混砂,且含有大量贝壳,砂层较薄,取砂效率极低。为此,研制一种管线用滤砂装置,该装置可将砂与其他废土分离,并分别吹填至不同区域。该大型绞吸挖泥船黏土与砂混挖分离施工技术,解决了砂与黏土球及贝壳分离的难题,保证了砂袋充填砂的质量,提高了充填砂袋施工效率,大大降低了施工成本。     

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。     

天津港区硬质黏土切削过程的有限元模拟

硬质黏土的挖掘存在效率低的问题,需要研究该种土质的切削机理.利用数值模拟技术,建立刀齿切削硬质黏土的三维分析模型.土体的本构模型采用非线性弹塑性模型,应用单元损伤失效准则模拟硬质黏土的切屑,并基于显式积分算法实现了硬质黏土全物理过程的数值仿真,分析不同时刻的土体变形状态,得到刀齿的切削荷载.结果表明,对于所选定的硬质黏...