（交通运输工程专业论文）水下抛石基床整平机研制—若干问题剖析.pdf

工程硕士毕业论文 摘要 地球的海洋自然资源丰饶、浩瀚。开发海洋、治理江河己成为当今世界 的一大难题。为了开发海洋、治理江河，世界各国相继开发并生产出水f 推 土机以及能在水下行走的勘测机器人作为手段和工具；然而港湾建设方面， 尤其是水f 基床抛石整平机械的研究，被公认为最为滞后。在国内，对抛石 基床整平，通常采用潜水员下水人工整平的方法，这种方法对于工程量小、 工程进度和精度要求不高，施工条件理想的工程还能适用，如遇到施工工况 恶劣、施工条什差和深水沉箱式码头的抛石基床整平工程，难度就很大。至 于人 1 二整平的基床质量，由f 受人的情绪、身体状况和施工条件等不稳定阕 索的影响，变化很大，往往质量保证只能在安放上层构件的过程中加以弥补。 为此，开发和研制适应深水、商效率的水下整平机势在必行。 本文从整平海底基床要求出发，分析了整平机的结构及整平工况，提出 r 所研制整、f 机的桂l 关参数。水下整平机的工作参数：工效， _ _ i 最人作业整 平面积4 0m 2 小时：最大水深3 5 m ：最大流速3 m m in ：适用石块l o k g 】o o k g ； 整平宽度6 m ：整平长度1o m ；整机重量：1 4 0 t ：纠偏能力，l 。次。 从水下整甲机的行走功能( 具有前后、左右行走能力) 、蘩平功能( 整 平和碾平功能) 、测量功能的研究( 具有g p s 卫星定位仪、超声波测深仪和 多波速扫测仪等测量设施) 出发，勾画出整平机的结构形式。 艾章重点阐述了整、1 7 和碾平功能研究、液压系统的设计要点和密封方式 的选择。整个整- 一f 系统重点突出一个功能，着重研制了刮铲装置、摩擦式绞 车、压辊装嚣、导翔滑轮几个部分。翻铲安装在刮铲架上，宽度6 米，工作 行程i4 米，其正向行走为整平基床的工作行程，反向为空行程。行程控制 采用信号油缸，根据油缸的压力变化，判断行程是否到位，控制绞车。刮刀 采用硬质合金材料，底部为齿形，与架体采用螺栓联接，便于更换。刮铲架 足钢结构框架。其四个角上安装四组行走轮、二组导向轮，保i i e 刮铲架和二整 平机机架的l 二下纵粱内行走平稳。刮铲调节装置利用刮铲调节油缸使刮产铲 工程硕士毕业论文 上下调节。压辊装置是实现抛石被刮平后的压实作用等。 文中对整个液压系统突出一个水下，着重研制了动力部分、执行部分、 油箱，控制阀件、阀采用整体罩壳密封设计和相应的水密处理。 最后，经过对实物的测试、调整、效用试验数据的分析，证明研制是成 功的，并填补了我国在河床、海底基床整平机械方面的缺陷。 关键词：河床海底，抛石基床，整平功能，机械研制 工程硕士毕业论文 i nt h ee p , f t h t h e f ea r er i c ha n dv a s tm a r ir t en a t u r a l1 e s o l l r c e s 。 s o e x p l o i t i l a go c e a n sa n dh a r n e s s i n gr i v e r sh a sb e c o m ead i f f i c u l l p r o b l e l l lint h ew o r l do f t o d a y t h e c o l i n t r ie sa l1o v e rt h ew o r l d s u c c e s s i v e l yd e v e l o pa n dp r o d u c et h es u b m a r i n eb u l l d o z e ra n dt h e r e e o n r l a i s s a 1 c e r o b o t ，c a p a b l eo ft f a y e l i n g int h e w a r e r ，a s t h e i l l e a n sa n dt 0 0 1st oe x p l o i to c e a n sa n dh a r n e s sr iv e r s 1 t o w e v e r f o r t h ep o r ta n dh a r b o u rc o i l s t r u c t j 0 1 1 。e s p e c i a l l yf o rt h er e s e a r c ho n l h e i t i p r a p f l a t t , e n in gm e e | l a n i s n lo fs u b m a r i n c g r o u n d i th a s b e e n g e n e r a l l yr e c o g n i z e dt ob et h en l o sls t a g n a t e d t r lo u rc o i i n t r y t h e m e t h o d0 f l l a t l t l a tf 1a t t e r l i n gb y ad v e rb e jn gi n a t e risu s u a l ly a d o t ) t e d f o rs u b m a r i l i e g r o u n dr i p r a p f l a t t e n i l 3 9 t h i sd i e t h o dis s t i l l a p p l i c a b l e t ot h o s es m a l l s c a l e p r o j e c t s h a y i n g n o h i g h r e q u i f e l l l e t l t si nr e s p e c t so fp r o g r e s sa l l d p r e c i s i 。nb u tp f o v i d i n g w it hp e r f e e tw o r k i r l gc o n d i t i o n s i tisv e r yd i f f i c u l tt 0b ea d o p t e d f o rs u c hr i p r a p i f l a t t e n i n gp r o j e c t st h a tt h ew o r k i n gs t a teisb a d o ft h e _ o r k i n gc o n d i j o n sa r op o o r ，0 1 - ，i n t e n d in gt , om a n u f a c t r i t e t h e d e e p w a t e rs u b n l e r g e dp o i l t o o r t s t h eq h a l it yi n m a n u a l l y f l a t t e n e ds u br l l a r if i e g r o u n d w it 1 c h a n g eg r e a t ly u r i d e rt h e i n t l u e n e e so fu n s t a b l ef a c t o r ss u c ha sl l l b t r l sf e e l i r i g s h e a lt h s t a t , e ，w o r k i n gc o n d i t i 0 1 1 s ，e t c v 0 r yo f t e n ，t h eq u a l i t yg h a r o , n t e e o i l lyc a l lb em a d eu pi 1 3t h ep r o c e s so f1 a y i n gd o w nt h eu p p e rs t r u c t u i e m e m b e r s f o rt h is p u r p o s e i tisir a p e r a t iv et o d c v e l o p t h e ur l d e r w a te r f l a t t e n i n gm a c h i l 1 et h a t isf i tf o rd e e p - w a te rs e r v ic e a n din h i g he f f i c i e n c y t h r o u g ht h 0a a 3 t u a ld e v e l o p i n e n t0 f s u c h 工程硕士毕业论文 _ 一 一 u n d e r w a t e r f la t t e n i n gm a c h i n e ，t h i sa r t ic l ei n t r o d u e e s t ot h e r e q n i t e m e n t f o rf l a t t e n i n gt h e s u b m a r i n eg r o u n d ，a f l a l y s e s t h e s t r u c t u r ea n d p e r f o r m a n c e o f f o r e i g nf l a t t e n i n g m a c h if i ea n d p r o p o s e st h ec a r r e l a t i o np a r a m e t e r s o ft h ef l a t t e n i n gm a c h i d et o b e帆a n u f a c t u r e d t h ew o r k i n gp a r a m e t e r s o ft h eu n d e r w a t e r f l a t t e n i n g m a c h i h ea r e ：w o r k i n g e f f i c i e n c y ，t h e d a i l ym a x i m u m o p e r a t i o nf l a t t e n i n ga r e a4 0m 2 h ：m a x i m u mw a t e rd e p t h3 5 m ：皿a x i m u m c u r r e n tv e l o c i t y3 m m i n ：a d o p t e d s t o n eb l o c k1 0 一l o o k gf o re a c h 。 f l a t t e n i n g b r e a d t h6 m ：f l a t t e n i n gl e n g t h l o m ，t h ew e i g h t o f f 1a t t e n i n gm a e h j f i e 1 4 0 t ：o f f s e tc o r r e c t i o na b i l i t y16 t i m e v i e w f r o mt h er e s e a r c h o nt h et r a v e lin gf u n c t i o n ( h a y in g t h e c a p a b i l i t i e so ft r a v e l in gf o r w a r d a f t e r w a r da n dt r a v e l i n gt o w a r d l e f t r i g h t ) f l a t t e n in g f u n c t i o n ( f l a t t e n i n g a n dr o l l in g f u n c t i o ns ) a n dm e a s u r in gf u n c t i o n ( i t i c l u d i n g t h em e a s u r e m e n t f a c i l il i e ss u c ha sg p ss a t e l l i t ep o s i t i o n e r ，s u p e r s o i l i c c c h o s o u n d e ra n dm u l t i w a v ev e l o c i t yc r e e p ) ，t h e s t r u c t u r a l c o n f i g u r a t i o f f o faf l a t t e n i n gm a c h i n eisb r o u g h t o h t t h isa r t ic l em a k e sa ne m p h a t i ce x p o s i t i o l lo f t h er e s e a r c ho f f t h ef 1a t t e n n ga n dr o l l in gf u n c t i o n s ，t h em a i np o i n li nt h ed e s ig n o fhy d r a u ie s y s t e m a n dt h e o p t i o n o fs e a li n gt y p e o n l y o f l e f u n c t i o niss t r e s s e di f lt h ew h 0 1 ef l a t t e n i f l gs y s t e ma n dt h ep a r t s in c lu d i n gt h es c r a p j n gd e v i c e f r ic t i o n t y p ew in c h ，r o l 】in gd e v i c c a n dl e a d i n gs h e a v ea r ep r o d u c e di f lp a r t i c u l a r t h es c r a p in gs h a y e l isf it t e do f ft h es c r a p in gb r a c k e t ，b r e a d t h ：6 m ，w o r k i n gs t r o k e ： 1 4 m i t sf o r w a r dt r a v e li n gist h e o r k i n gs t r o k et of l a t t e ng r o u n d w h i l et h er e v e r s a lt r a y e l i n gist h ei d l es t r o k e t h es i g n a lo i l c y l i n d e r isu s e dt oc o n tr 0 1t h es t r a k e 1 td e p e n d su p a nc h a n g n g 2 工程硕士毕业论文 t h e p r e s s u r eo ft h e0 i 1c y li n d e rt oj u d g e _ h e t h e rt h es t r o k eis a t p o s i t i o na n da 1 s oc o n t r 0 1t h ew i n c h t h es c r a p p e ri sm a d eo f r ig ida l l o ym a t e r i a la n di t sb o t t o mis z i g z a g i tisc o n n e c t e do n t o t h e s c r a p i n gb r a c k e tb yb o l t s s ot h a titc a nb e e a s i l yr e p l a c e d t h es c r a p i n gb r a c k e tiso ft h es t e e ls t r u e t u f a lf r a m i n g f o u r ( 4 ) s e t s0 ft r a y e l i n gs h e a v e sa n dt w o ( 2 ) s e t so f1 e a d i n gs h e a r e sa r e f it t e da tt h e4c o r n e r ss oa st oe n s u r et h a tt h e s c r a p in gb r a c k e t c a nt r a y e ls m o o t h l yh e t w e e f lt h eu p p e ra n d1 0 v e r1 0 n g i t u d i n a lb e a m s o ft h ef r a m e0 fa f l a t t e n i n g m a c h i n e t h e s c r a p i n gr e g u l a t i o n d e w ic eis a d o p t e dt o e n a b let h es c r a p i n gs h o v e lt ob e r e g u l a t e d u pa n dd o w nu n d e rt h ec o n t r o lo ft h e0 i 1c y l in d e rt h r o u g hi t 1 h e r o l l i n gd e w i c ei su s e dt op r e s st h es t o n e sa f t e rb e i n gf l a t t e n e d i nt h isa r t ic l e t h e k e y t ot b ew h o l e h y d r a u l j c s y s t e m s “u n d e r w a t e r ”1 nc o i l s e q u e n c eo fw h i c h ，t h ep o w e rp a r t 。a c t u a t i n g p a r t ，0 i 1 t a n ka n dc o i l f r o lv a lv ea r ep a r t i c u l a r l yp r o d u c e d t h e v a lv ei so fin t e g r a lh o o d s e a l i n gd e s i g n a n d c o r r e s p o n d in g w a t e r t i g h t t r e a t m e n t f i h a l l y ，u p o nt e s t i n g 。a d j u s t m e n t a n d a n a l y s i sf o rd a t ao f f u t i c t i o n a lte s to ft h e o b j e c l i tis p r o v e dt h a tt h sd e w e l o p m e n t is s u e c e s s f u l f u r l h e r m o r e itf i l ls u p t h eb l a n ki n r e s p e c t so f i iv e r b e da n ds e a b e d g r o u n df l a t t e n i n gm e c b a n i s 切i no u rc o u n t r y k e y w o r d s ：r i i v r b e d s e a b e d ，t o t h r o wr o c k s ，t o a r r a n g ef u n c t i o n ，m a c h i n e r e s e a r c h 3 论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文 、 中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已经发表或 撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作 了明确的声明并表示了谢意。 作者签名：e l 期： 本人同意上海海运学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以上网公布论文的全 部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。保密的论 文在解密后遵守此规定。 作者签名： 工程硕士毕业论文 第一章研制水下整平机的由来 1 1 引言 地球的海洋自然资源丰饶、浩瀚。开发海洋、治理江河巳成为当今世 界的一人难题。为了开发海洋、治理江河，世界各国相继开发，并生产出水 f 推土机以及能在水下行走的勘测机器人作为手段和工具；然而港湾建设 方面，尤其是水下基床抛石整平机械的研究，被公认为最为滞后。 1 - 2 研制目的 在国内，对抛石基床整平，通常采用潜水员下水人工整平的方法，整平 的精度和进度要取决于施工条件和抛石质量，人工整平的施工条件，根据有 关资料和我局在厦门热电厂、长江口航道一期整治工程的施_ 丁经验只有在4 级风0 4 米浪以下的水域才能进行，而前期的抛石质量是影响工程精度的 重要前提，为了达到 工程进度和质量精 度，基床抛石必须考 虑水流、风浪、水位 对抛石位置的影响， 常常采用试抛石确定 抛石船船位为避免 漏抛或抛高应勤测水 深。并考虑到人力有 限：抛石时，必须分图1 1 长江口一期工程导堤 层抛石，先大后小；进行基床整平时，对于块石间不平整部分，宜用二片 石填充，对二片石间不平整部分宜用碎石填充，其碎石层厚度应控制在一 定范围内，而每段基床整平后，必须及时安装预制件，避免被冲刷。 工程硕士毕业论文 这种方法对于工程量小、工程进度和精度要求不高，施工条件理想的工程 还能适用，如遇到施工工况恶劣、施工条件差和深水沉箱式码头的抛石基 床整平工程，难度就很大。至于人工整平的基床质量，由于受入的情绪、 身体状况和旌工条件等不稳定因素的影响，变化更大，往往质量保证，只 能在安放上层构件的过程中加以弥补。 2 0 0 1 年3 月长 江日二期工程启 动，我局作为建设 主力，义一次参予 了二：期工程建设， 初期，从业主、监 理、设计到施工单 位对= 期项目的建 设都充满信心，因 为有一期工程的成 功经验。然而。图l 一2 跃江1 2 1 工程示图 大园简滑移产生1 r 该方案在长江f j 二期工程是否成立的疑问? 按一期的工 艺、方案，施工，没过二个月大半园体主堤决堤，造成一夜之间大堤不见 了。同时基床抛石整平工程严重脱期。所以2 0 0 1 年到2 0 0 2 年下半年对长 江l j 工程来说，都是在作无用劳动。 通过设计修改、施t 工艺也作r 相应调整，工程逐步恢复正常，整个 工地提出的口号是：把损失时间夺回来，从而整个工地予盾焦点马卜集中 到了抛石基床整平这一环节上，因为，二期的水深、水流、风浪都较一期 工程复杂，根据查阅水文、地质资料后发现。长江口二期的水文资料如下： ( 1 ) 潮位及水深：横沙、北槽中、九段东的平均极端高水位为5 3 2 米， 平均极端低水位是一0 8 3 米；但由我局旌工段n 兀a 标段的水深范围是： 一3 0 一7 0 米局部地域达到一1 1 0 米。 工程硕士毕业论文 ( 2 ) 潮流：长江口潮流在横沙岛以上有固定边界的河段内为往复流，落 潮流速一般大于涨潮流速，横沙岛以下逐渐向旋转流过度，旋转方向多为 顺对针向，至口外基本为旋转流，平均流速为0 8 m s 。但我局施工段，洪 季落急流速达3 0 5 m s ，涨急流时是2 3 6 m s ，枯季落急流速达2 5 8 l l l s ， 涨急流速达2 1 8 m s 。 ( 3 ) 波高：长江口地区以风浪为主，涌浪次之，常浪向为n n e 向( 1 0 2 5 ) ， 次常浪向为n 和s s e ( 各8 7 5 ) ，涌浪向主要表现在n e s e 向，占涌浪出 现频率的5 7 5 ；若不分波向，最大波高大于1 1 m ，据统计有3 5 的波高 达5 7 m 。 所以仍延用一期的思维和工艺方案，要完成二期工程。难度非常之大。 随着北仑四期、厦门海沦、长江口整治二期、洋山港等大型项目的相继开 工，上述工程：施工工况更恶劣、旋工条件更差，如再考虑将来深水重力 式沉箱码头的抛石摹床整平工程。那么，开发出一种由水f 整平机械代替 原潜水员人工整平基床施工方法的要求就日益迫切。即：开发和研制适应 深水、高效率的水下整平机势在必行。 卜3 基床整平设备的种类 在2 0 0 2 年初，我局充分地认识到要按合同要求，按时、保质、保量地 完成长江口一期整治工程，不开发水下抛石基床整平机是没有出路的。经 局科技委员会对水下基床抛石整平机审议，通过并被列入局重点科技开发 项目，拨资1 0 0 0 万，用于水下抛石基床整平机的研制工作，为此，局成立 了课题领导小组和研制小组，本人直接担任r 课题领导小组组长及参予研 制工作小组工作。经检索，国内海工水下抛石基床整平机的研制尚属首次， 在国外，日本就有成功的经验。 目前国内、外用于水f 抛石基床整平的设施主要分二大类：一是座底 式抛石整平船，其主要优点是集抛石、整平、检测功能于一体，抗风能力 强，其作业时间长等优点。缺点是受船体主尺度和座底方式的限制，对施 工区域的基床水深( 1o r 左右) 、尺寸、抛石厚度、水底坡度以及基床承载 工程硕士毕业论文 能力均有严格的要求，制造维修成本较高。较有代表性的是在长江口一期 中使用的“青平一号”座底式抛石船：二是，水下整平机，水f 整平机的 优点是，适应水深较深、机动性强、投资成本低等。缺点是对抛石基床石 标高有一定要求，作业时需有工作母船配合。典型代表为日本小松制造与 五洋建设共同开发的“五详建设三号”水f 整平机，如图卜3 所示。 为确保研制成功，局由2 0 0 2 年4 月初组团赴日考察。日本水下整平机 研制，早在8 0 年代初就由鹿岛港湾空港工事事务所、港湾空港技术研究所、 大阪港湾空港工事事务所、五洋建设株式会社等巳开始，1 9 8 6 年，首台水 下整平机研制成功。至今已发展到第六代。这次考察除了听日方介绍水下 施工作业机械的使用情况外，还实地考察了二种类型的水下整平机( 第兰 代与第五代) ，直观，卜 没有什么区别，在使 用功能上，除定位、 测量、控制系统第三 代和第五代整平机有 稍许差异外，其它均 相似。所有功能都通 过设在支援母船上的 控制系统远距离遥控 实现。日本方面不提 供任何技术资料和有图卜3 五洋整平机 关数据，可以提供产品，但费用非常昂贵，开价5 0 0 万美元。通过这次考 察，对水下整平机的构造、功能等方面有，更深刻的认识。 第二章整平机基本参数的确定及整平原理 研制水下基床整平机的成败与确定基本参数的选定有直接关系，研制 4 产。 除r 心陔满足1 1 莳t 秤的需爱迓必颁旅颇剑将来典它t 提的开发利 i f j 。 2 1 长江口二期工程水下抛石基床参数 化k 江l j ：期1 一稃中，m 我岗施t = 晌、兀a # j 、段的i t 爱结构f f ；j 为充渺 、 ，1 , 4 休灌介堤，护底采j 1 | 灌合式软体 1 | ( f 1 _ = 联锁块软件排和砂叻软体 1 i _ 细 介) ，堤身m 崔床块f i 、充砂、 1 二吲体、护肩块“组成，其结构 髟年棚天参3 1 5 如矧2 一l 所示。 阿2l 所示 足长汀u：期 充砂午吲体混 合埕断晡尺、j 及示意吲，从l 1 我们j 7 解到充 砂f ，旧体的 径垃变化的，范 | 爿拄9 m i2 m 之 间，对臻睐杯 阁21 充砂聱葡休灌合琏断丽示童圆 高4 ，2 i n ，护腑抛i 堤标高约一：j m ，疑床雅、r 范r 礴拍，1l i l l i4 m 之删，护扁“ ，壤床f i 之问 j 护慌上t 布隔离。， 2 - 2 整平机的参数 从整、r 海底旌床爱求小发，我分析r 旧外牾、r 机的结构技整、r1 _ ：- 况， 提j 7 所f | ：j f 制整、v - 机的柙 天参数。绎收馔、整理剑的困外资料，尤其i 是 奉“矗洋”建设所研制的艇，f 机性能参数更适合我局研制的7 向。为此 根抓k 江u 抛f i 廛床的年关尺寸耵i “h 洋”水小艇一甲机的置要性能参数进 行r 分折比较，井考感到将来海t 工柙发展，我认为把“行洋”机参数定 为参墨参数较台适，所以对帮机的竹能、指标造择砰f i ： ( 1 ) 整平能力：该指标1 i 需要选择太强，罔为对某个项f _ _ _ | 求。i ，耀床鼯 囤艟临旧寄骅姐嚷基因朴斧杖tn囤 蚕怔 工程硕士毕业论文 平的工期占全项目工期一小部分，不是主要的；其二能力大了对结构形式、 尺寸、刚度、强度要求就提高，制造成本加大，加上第一次研制又有“五 萍”的成功经验，认为取4 0 0 m 2 1 2 h r 已经足够。 ( 2 ) 适用水深：该整平机研制成功后，首先服务于长江口二期水下基床 整平工程，在整平作业时水深不超过1 0 m ，但上述提到的多项海工重力码头， 水深深达2 0 m 3 0 m ，有的区域水深超过3 0 m ，所以最后选取3 5 m 。 ( 3 ) 适用石块重量：在整平作业时，希望所抛基床的石块较小为好，但 考虑到基床要求、水流的冲刷、采集成本和实际施工经验，我们认为取 【o k g 1 0 0 k g 较可行。 ( 4 ) 纠偏能力：该机械在水下作业，由水面上工作母船操纵，行走距离 一长势必偏离轴标。所以纠偏功能必不可少，纠偏角度太大，对制造成本、 研制难度都增加，而纠偏角度不能让其叠加，必须在工作中随对纠正，所 以取r p 不会太小。 ( 5 ) 抛石标高：整平基本的抛石高度与标高以及不平度都要有量的控制， 所以，我要求在写使用说明书时，希望对基床的抛石建议：定点、定量、 定位。而该机的此项指标取不大于5 0 c m 。 最后经讨论，确定了我局研制的整平机基本参数，与“五洋”攘平机 资料比较，如表2 1 所示。 表2 1 基本参数比较表 共同五洋三 航 分类参数名称 参数参数 整平能力4 0 m 2 h r4 0 0 2 1 2 h r 性 适用水深 3 0 m3 5 m 适用石块重量 3 0 k g l o o k g1 0 k g l o o k g 能 纠偏角度1 。e 1o e 整平前的不平度5 0 c m5 0 c m 本刮铲宽度4 8 m6 m 6 体 奉 体 _ 剐铲行柙 l0 1 1 1 剐铲速度j f i f i m f f l 剐铲蜮人- 夸1 行1 ： 5 k 撑脚油缸的仃椰2 m 纵向步进油缸 ? w 1 2 j 1 i i 横向步进油3 i 行 l f l , s t l i 总重9 ( 1 1 第三章整平机的工作原理及功能 ? 墚题组对j i j 场侧研，f 、外，考察，对观h 的水f 、桀、r 砹趋f f 天数捌、 j j 能等进行分析e l 较后，段 j 、为：水f 帮、t 机必坝j 备人j jj ：行止功 能、测睫j 山能、糕、r ：功能： 使川i ：必须j i 备：定似装锴、测嚣装幽：和把： 制系统n n ：戈际操i f f 必颁仃t 作蹲船配合，时驸f 安嚣z 曲，j 沁、操纵台等， l 剞：卜i 所示。 从水卜枢、r 饥的行止j j 能( 纯 蛳1 、h f 行起 隧j 卜蜉tl 山能 t 般、r i 雠、l tj 山 能) 、测时助能的 t i l ! 。允( l 仃【；【，k 卫 州定他仪、趟声波 测深仪利多波速 j j ；州仅等测茕设 施) 发，勾i t t ii t i 阁 _ 1 水f 嫠、i j 机系统 1 、l k 小j 、【掣 擎、r _ l = l 的绌构彤式i 手l i i 作坂删：水卜液 l ! 帮、 ，机ml & 1 i i 机梨、- j 乃系统、 工程硕士毕业论文 步进系统、整平系统、定位系统、检测系统和操纵系统等组成。 3 1 机架： 整平机机架包括塔架、整平架、移动架、过渡架等部分，塔架为桁 架结构，最大设计高度为2 8 m ，实际使用高度可根据不同的水深要求进 行自由组合。整平架和移动架整合成了整平机的主体结构，其结构型式 为箱型梁和型钢混合组成的框架结构，整平架和移动架各有四个支腿， 用于存放顶升油缸，过渡架采用桁架结构。如图3 2 所示。 3 - 2 动力系统： 整平机的动力系统 由一台2 0 0 k w 柴油发电 机组、三套液压泵站和 阀组组成。发电机组设 置在工作母船上，三套 液压泵站和阀组分别 安装在二个带透气管 的水密的液压油箱内， 液压油箱安装在整平 图3 - 2 整平机机架架的台上。在工作母船 上的电源通过动力电缆输送至与油泵联接的深水电动机，并通过电动机 带动油泵实现动力传递。 3 3 步进系统：步进系统由安装在整平架和移动架上的顶升油缸、横 移油缸、纵移油缸以及纠偏油缸等组成。步进系统的功能是实现整平机 在水下横移、纵移、纠偏和水平调整。横移工作原理流程： 整平架顶升油缸顶起一移动架顶升油缸收回一横移油缸伸出一移动 架顶升油缸顶起一整平架油缸收回一横移油缸牧回一整平架油缸顶起。 如此一个循环，整平机横移了1 7 m 。 整平机纵移和纠偏的工作流程与其横移的方法一样，区别只在于驱 动纵移油缸和纠偏油缸。 整平机的水平调整可通过单独升降整平架的顶升油缸实现。 3 4 整平系统： 雅、r 系统| f j 祭、f i 台卞、介0 l 卷扬机、安装n ：捂、 j 台午i 二的括铲、胝滚 以及捕铲羊脏滚商稃调竹油缶r 等组成。台车1 1 ：反行走j 之卡 连的卷扬 机牵引铡丝绳通过变向滑轮实 现。 其t 作原理流稃：整平机 和整平台车就位一伸足括铲油 缸一( 根据基床标高要求) 调 整整平机的高程和水平一启动 牵引卷扬机实现对基床整平一 收回括铲油缸一台车返回原位 ( 同时通过测深仪观察基床的 圈3 ：j 整平机就位 整平情况) 一伸出压滚油缸( 压滚底标高= 整平标高) 一启动牵引卷扬机 实现对基床碾压( 整平机对抛 石基床整平可视抛石高差情况 分层进行) 。整、r 台下一次行程 为14 m ，括铲宽为6 m ，握滚宽为 5 m ，每次牾、r 的白效宽度为5 m ， 预留lm 的重蒋毓扣要足考虑 在括铲t 作时，可能会仃少最 的块打从括铲边缘处滑至已整 图3 - 4 祭甲作、i k、p 好的基床i ：。 3 5 检测系统： 牾1 i 机的检测系统测深仪、倾斜仪、位置丌) 乏、m j 传感器及丝 q 工程硕士毕业论文 示仪等组成。所有显示仪( 屏) 集中布置在操纵台上。二台测深仪安装 在整平台车上，在整平过程中，即可通过电脑显示屏随时反映整平效果， 也可通过打印机将整平情况即时打印出来。二台双向测深仪布置在整平 架中层平台的对角，随时通过电脑显示屏反映整平机的恣态，操作人员 被拓倾斜仪所反咣的藏 据，即时调整整平机的水 平状态。三套位置开关通 过数字显示仪直观反映 了整平架和移动架，整平 台车和整平机的相对位 置。压力传感器经过数字 转换，可将液压系统和各 个油缸的工作压力，即时 反映在操纵台上的数字显图3 - 5 碾平作业 示仪上。所有的检测数据，为操作人员或直接或间接提供了整平机在水 下的工作状态。 3 6 刮铲装置： 刮铲安装在刮铲架上， 宽度6 米，工作行程1 4 米， 其正向行走为整平基床的 工作行程，反向为空行程。 行程控制采用信号油缸，根 据油缸的压力变化，判断行 程是否到位，控制绞车。刮 刀采用硬质合金材料，底部 图3 - 6 整平机水下作业为齿形，与架体采用螺栓联 接，便于更换。刮铲架是钢结构框架。其四个角上安装四组行走轮、二组 l o i ：样顾，l - 毕业论文 甘j 柚轮，保证刮铲架_ f ， ：帮、r 机机柴的 利用剐铲训竹汕缸使刮产铲卜f 调爷。 灾作川等。 f i 纵梁内行止、 ，稳。刮铲洲1 ，装钭 i k 辊犍黼足实现抛石被剐“t 后的jr 第四章液压系统中若干问题剖析及水下密封处理 液j f i 系统是整台水卜壤沫抛石整牛机的心脏，它肩负着整乎机的爬行、 抛打桀眯刮、l j 、移位角的纠偏和整平机的站稳、调平及进深，为配合功能 要求，系统采 p l l 个采分刖驱动四个撑脚油缸，使整平架和移动架的叫个 撑脚既能同步 | 缩，也能分别伸缩，实现f 整、f 机站稳、渊f 利进深的要 求。纵m j 彬进纠编油缸1 妇步进油缶j 莉i 纠偏油缸组合而成，两套纵向步进 纠偏汕螽| 采j = 1 两个泵分别驱动。在整，f 机步进时，两个缎阳步进_ 缸删步工作， i | ! ，| ：整、卜机纠偏时，单个纠偏汕缶【工作。 横m 步进洲l 缸i l l 曲个鸯芝分别驱动，在整 、 枧横向步迸时，两个横旧潲缸列步t 作。刮铲蝴1 ，汕缸1 = j 胝辊调竹油矧也幽 两个艇分别蛳动，实现刮铲手1 1 压辊f 岛低 谢诂。、两个液胝，j 达也是m 单泵驱动， 两台绞乖性麟接。整个液爪系统的动 力部分、控制蒯什、执行部分、油箱均 n ：水i 、，笋。t 捌喇粥、阀采j j 整体罩壳密 割。动j 部分i h 滞水电机、二套汕泉组 成，托! 制阀件安放一- 汕箱的箱盖上，它图， - 7 整j f 村l 水中作业 们分鄹安放 ：整、卜朵的r 右两边，t 扣间用商胍软管连接。 执行部分包赫8 个撑脚汕缸、2 个纵向步进纠偏油缸、2 个横步进油 缸、2 个刮铲渊竹汕缸、2 个胝辊调挣油缸、2 个液压，达、4 个倍甘油缸。 工程硕士毕业论文 在液压系统研制和密封装置研制时：考虑到整平机与水下抛石打交道。所 施工的水域又各不相同并吸取了以前的教训和经验对水下整平机从防污 染、可靠性等特殊要求进行了特殊的考虑，就系统研制的突啦点，从以下 几分面进行论述； 4 1 系统开式液压油箱 油箱的容积大小、清洁度、结构形式对整个液压系统的正常使用起 着至关重要的作用。常规液压系统设计时，往往在系统原理及管路的配 置上花费很多精力，但在液压油箱的设计时，很少有人去精心地设计， 导致这样那样的不适用，从而影响系统性能的充分发挥。比如：如果油 箱容积小了，系统运行一段时间后油温过高，油的牯度下降。泄露增加： 吸油滤油器配置不当，导致液压泵吸油不畅，泵易吸空，噪声大，易损坏等 等。为此，作为液压系统的组成部分，我对油箱窖积，以及配置油箱附 件。进行了认真、仔细地考虑。 4 1 1 油箱容量的确定 油箱容量包括油液容量和空气容量。油液容量是指油箱中的油液最 多时，即液面在液位计的上刻度线时的油液体积。并再最高液面以上留 有等于油液容量l o i 5 的空气容量，我取1 5 。 4 1 - 卜1 初步确定油箱容量 按经验，固定设备用油箱的油液容量应是系统油液泵流量的3 5 倍，行走设备为0 ，5 一1 5 倍的泵流量。据有些国外资料介绍。油箱容量 也可以用公式估算： v = 1 2 1 ，2 5 ( 0 2 0 3 3 q + e z ) 式中：v 一一油箱总容量( l ) ( 包括l o 一1 5 的空气容量) q 一一开式回路部分液压泵流量的总和( l l m i l l ) e z 一一单作用液压缸的总容积 ( l ) 由于水下整平机工作环境在水中，所以冷却效果特别好。偶尔有外 露时，我们设置了喷淋式冷却水泵用海水帮助冷却，从而使油箱容量可 工程硕士毕业论文 适当减小。 4 一卜卜2 根据热平衡条件验算经初步确定了油箱容积以后，为完善和准 确无误，我们用热平衡条件进行验算，最后再确定油箱的真正容积。 ( 1 ) 已知单位时间内系统的总发热量h ，( j h ) ； ( 2 ) 考虑如果安装冷却器时，那么单位时间内冷器的散发热量： h2 = q 。- pk c 。a 。( j h ) ； 式中：q 。一一风扇风量或海面上自然风量 ( m3 h ) p k 一一空气( 水) 密度( 取ok = l 2 9 k g m3 ) c 。一一空气( 水) 比热容( 取c 。= 1 0 0 8 3 k g k ) a 。一散热温差( 取。= 1 0 k ) ( 3 ) 单位时间内液压系统本身由于温升所吸收的热量 h3 一( c 。m 。+ c 2 m2 ) at( j h ) 式中：c ，一一油箱材料的比热容( 取c 。= 5 0 2j k g k ) ( 32 一一油液的比热容 ( 取c ：= 1 6 7 4 18 8 3j k g k ) m 。，h i 2 一一油箱和油的质量( k g ) t 一一每小时系统温度环境温度之差 ( 4 ) 单位时间内油箱的散热量 i t 。= k a 。( j h ) 式中：k 一一油箱散热系数( j m2 h k ) ，( 其大小与环境有关) a 一一油箱散热面积 ( n l 。) 。一系统温度与环境温度之差( 一般取8 0 c ) ( 5 ) 验算h 是否稍大于t t , - f l 。一h ，结果有差异，一方面重新确定油 箱容量，另一方面，考虑管路及元件表面的散热。真到调整到合适。 此外，还验算了机器t 所有液压缸全伸状态下，油箱的油位不低于最 低允许油位；所有液压缸全缩时，油箱的油位不高于最高油位。通过几 个反复，最后我们确定j ，油箱的容积为6 0 0 升2 只。 4 1 _ 2 油箱的结构设计 工程硕士毕业论文 在船舶上对油箱的设置不外乎与船体做成整体和单独制作油箱嵌入 舱内，与船体做成一体最大优点是散热效果好，所占空间小，单独制作 优点是能够充分保让油箱内表面的清洁度，在陆用机械上，长期以来， 液压油箱的结构型式，基本上是由矩折边压形成由冲压成形，箱体是经 四次压圆角，接头外焊接而成。这种结构的液压油箱制造工艺角差，主 要表现在箱体钢板下料时要求的精确度较高；压形的反弹量因每次供货 钢板的机械性能不同有所不同，导致箱体的圆角与衬板的半