基于黏土挖掘的绞刀模型试验研究

针对我国疏浚技术基础理论研究落后，数值模拟绞刀挖掘黏土不准确等问题，通过理论研究、小规模试制的方法，制备了目标试验用黏土，并研制了一款适用于实验室使用的模型黏土绞刀。在此基础上开展了模型绞刀挖掘黏土的实验室研究，分析绞刀转速、横移速度、泥层厚度、前移距等工艺参数对挖掘试验泥浆浓度的影响规律。得出其选取原则：选择中等绞刀转速，适当降低横移速度，以及在确保桥架前端不阻碍横摆的条件下，优先选用增加前移距的方法提高挖掘断面面积。该研究成果可为黏土挖掘工艺参数的选取提供参考。     

挖岩绞刀的岩石切削试验及数值模拟

绞刀是绞吸挖泥船的核心部件,通过现场试验研究绞刀挖掘性能的代价巨大。针对在实船试验中难以遇到合适土质的问题,提出在实验室进行挖掘试验和数值模拟表征绞刀挖掘性能的方法。制作2 000 kW功率绞刀的缩比模型和不同单轴抗压强度的岩石模型,在实验室进行不同切削厚度、步进距离等参数的绞刀切削岩石的模型试验,建立1：1尺寸的绞刀数值模型和岩石模型,采用单元删除法模拟2 000 kW绞刀切削岩石的过程,分别模拟产量为240和500 m³/h的切削过程,并分析绞刀切削功率和横移拉力。结果表明,挖掘产量240 m³/h时的最大功率为1 884 kW、平均功率为1 088 kW,满足设计要求。     

重型绞吸式挖泥船挖掘中风化岩影响因素分析

针对目前国内外疏浚岩石理论及岩石疏挖工艺研究较少的现状,以重型绞吸式挖泥船在中风化岩石条件下的挖掘施工数据为基础,提出了疏浚岩体基本质量指标修正值[BQ]TH,并对中风化岩石性质与施工参数的相互影响因素进行分析。结果表明,绞刀切片厚度、绞刀转速、绞刀功率等施工参数与岩体基本质量指标修正值[BQ]TH的相关性较好,并拟合得出相应的经验公式,对挖岩工艺的改进具有指导意义。     

基于二维切削理论的绞吸式挖泥船绞刀头载荷分析

为计算绞吸式挖泥船绞刀头在不同工作状态下所受到的载荷作用,引入二维切削理论,根据不同的土质特征以及绞刀的不同几何形状和工作状态,对绞刀头所受到的载荷进行分析和研究。根据各参数之间的关系,用FORTRAN语言来实现载荷的计算,并对最终结果进行可靠性分析。     

疏浚绞刀切削土壤的数值模拟

基于有限元FEM法研究绞刀切削土壤过程。参数化建立绞刀模型,对绞刀进行模态分析,分析不同阶数下的固有频率及振幅,为绞刀加工提供依据;采用LS-DYNA模拟绞刀切削土壤的过程,选取MAT147为土壤材料模型,研究不同时刻的土壤切削形态,将得到的切削阻力与理论结果对比,验证数值模拟的可靠性。     

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。     

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。     

高效黏土绞刀研制与应用

针对绞刀挖掘黏土的特点，优化了刀臂的断面形状，建立绞刀的三维模型，分析绞刀在最大功率时的应力和变形。为了满足绞刀刚度强度要求，采用高强度高韧性的合金钢材料，优化绞刀制造和焊接工艺。实船应用表明，在同等工况条件下，高效黏土绞刀相比传统黏土绞刀，绞刀功率降低约14.3%，验证了绞刀设计的合理性和先进性。     

挖泥船绞刀二维清水流场数值模拟

基于时均N-S方程对绞刀内部及周边流场进行二维数值模拟分析,采用标准k-ε湍流模型与多参考系模型对绞刀进行动静耦合的定常数值计算,获得不同绞刀转速与泵吸流量组合时的流场状态。以定常湍流计算作为初始条件应用RNG k-ε模型和滑移网格技术进行了绞刀流场的非定常数值计算,得到了流场参数随时间变化及动静区域间的影响与干涉。研究成果有助于初步认识绞刀内部及周边流场,可供绞刀设计及挖泥船施工参考。     

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。     

基于岩石切削理论的超大型绞吸挖泥船绞刀动载荷分析

针对绞吸挖泥船疏浚岩石的工作特性,基于绞刀几何模型、运动学模型和动力学模型对绞刀疏浚岩石时的受力及其载荷波动性进行数值仿真。通过数值仿真切削功率和实际切削功率的对比进行了结果可靠性验证。利用Matlab/VB编制了研究绞刀受力以及载荷波动性的仿真系统。所得结果可为研发疏浚岩石关键设备提供参考依据。     

大型绞吸挖泥船桥架结构性能研究

利用MSC.NASTRAN对三艘绞刀功率不同的绞吸挖泥船桥架结构进行结构强度比较分析,并对能够疏浚岩石的绞刀功率为4200kW的绞吸挖泥船桥架进行模态预报与响应分析,所得结果能够为以后研发具有更大绞刀切削功率、可疏浚更高强度岩石的超大型绞吸挖泥船桥架结构提供参考依据.     

基于CFD的绞吸挖泥船风流载荷分析

绞吸挖泥船在作业过程中受到载荷影响的情况较为复杂。以某绞吸挖泥船为研究对象,采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）数值模拟模型对绞吸挖泥船风流载荷进行分析,得到无因次的风流载荷系数,总结绞吸挖泥船风流载荷规律。研究结果可为绞吸挖泥船的系泊分析和作业过程安全性分析提供一定参考。     

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。     

绞吸挖泥船维护保养管理系统的开发与实现

针对绞吸挖泥船的维护保养管理问题,提出绞吸挖泥船维护保养管理系统开发的必要性。分析业务需求,设计系统架构,分解定期首排、定期保养、维护保养发现和定期更新设置等功能模块,实现对绞吸挖泥船的全生命周期管理,可规范绞吸挖泥船的维护保养管理流程,有效提高维护保养效率。     

绞吸式挖泥船的性能及改进建议

通过对港口、航道清淤工程的实际操作，较为详细地阐述了绞吸式挖泥船良好的特性和基本原理，并对其设计和建造方面提出几点建议，以供进一步改进挖泥船的性能做参考。     

基于克里金法的绞吸挖泥船泥泵磨损近似模型

针对绞吸挖泥船泥泵在工作中因泥浆含固体颗粒易磨损的问题，以某绞吸挖泥船泥泵为研究对象，综合考虑泥浆特性各因素对绞吸挖泥船泥泵磨损的影响，采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)数值模拟对绞吸挖泥船泥泵的磨损情况进行分析，得到由泥浆成分(质量分数)和泥泵磨损构成的样本集。在此基础上，采用克里金法建立绞吸挖泥船泥泵磨损分析的近似模型，并进行近似模型的误差分析。结果表明该近似模型具有一定的精度，可在不开展CFD数值模拟的条件下对泥泵磨损进行较准确的预测，为泥泵可靠性设计提供便利。     

“宇大1号”大型绞吸式挖泥船设计要点

介绍"宇大1号"的基本技术状态,包括船型与总布置、动力设备配备与电力系统、吸排泥系统、绞刀驱动系统和桥架形状与布置,特别是其技术特色与先进性,以期为同类船舶的设计与建设提供参政。     

绞吸式挖泥船剖面工作轨迹计算

通过对绞吸式挖泥船进行几何建模,推导出绞吸式挖泥船疏浚宽度、疏浚深度工作轨迹公式,为开发自主知识产权的智能化挖泥操作设备建立数学基础。