开题报告-水下淤泥清运机械设计

PAGEPAGE5开题报告题目水下淤泥清运机械设计一、选题的目的、意义和研究现状1．目的、意义淤泥是水产的垃圾。据测查，积淤厚度一般以每年10厘米左右的速度递增。生产实践表明，池塘保留适宜厚度(15厘米～20厘米)的淤泥能起到保肥、供肥和缓冲水质等作用。但淤泥过厚，不仅会削弱它的有益作用，还会造成有机物污染：污泥中有机污染物主要有苯、氯酚、多氯联苯(PCBs)、多氯二苯并呋喃（PCDFs）和多氯二苯并二恶英(PCDDs)等。污泥中含有的有机污染物不易降解、毒性残留时间长，这些有毒有害物质进入水体与土壤中将造成环境污染。为改善淤泥造成的危害，解决多年来一直困扰国内城市河道污染治理难题，针对目前河道受淤泥污染严重和淤泥清理工艺存在的成本高昂、效率低下、清淤效果不理想等问题，进行系统分析，了国内外城市河道淤泥清理工艺和设备研究技术现状，并结合我国城市河道的特点，对河道水下淤泥清运机械进行设计，最后给出一款能够清运水下淤泥的机构，并对其淤泥清运能力进行分析，并对关键零件进行强度校核。淤泥清理有利于疏通河道，可使河道通过治理变深、变宽，河水变清，改善生产条件和生态环境达到“水清，河畅，岸绿，景美”的目标。而且还能使城市的排涝、防洪有了保障，给居民提供了良好的生活环境。因此，河道淤泥清理工程具有重要意义。2．研究现状（1）国外研究现状世界上第一台环保清淤机于1969年诞生，由意大利Pneuma公司研发制成，工作原理是利用压缩空气进行吸排泥浆，故称为“气力吸泥泵”，简称气力泵。该种清淤机具既可单独使用，也可安装在船上使用，利用气力泵，进行清淤疏浚的船舶称为气力泵挖泥船。继意大利的气力泵环保清淤机具研究成功后，欧洲各国特别是疏浚强国荷兰，于七十年代初，开发出了一种同轴互逆螺旋式环保清淤刀具，专门用于清淤作业。自从第一代环保刀具研究开发至今，荷兰HAM公司经过三十多年的不懈努力，不断完善和升级环保刀具技术，并成功地设计出专门的环保清淤挖泥船。由于发达国家较早地提出了环保要求及对环保疏浚的日益重视，欧美目等国的疏浚公司、疏浚技术研究部门在环保机具的开发研究上起步早，投资大，投入深，因此，积累和掌握了较为先进的环保机具研究技术。意大利劲马公司1996年在北京水利部的国际水利科技重大装备技术展览会上展出的SSYA600型气动式深水清淤机，对被挖河床、涵闸、泊位等不造成二次污染和施工损伤。俄罗斯国家工程兵部队使用的一种挖壕机，该机械以坦克底盘为配套机，挖壕作业效率高。（2）国内研究现状在我国各地的鱼塘机械清淤方式多种多样，但归纳起来为三种类型：即水下清淤、旱式清淤、半旱式清淤。水下清淤是在小抽池塘水的情况下作业。特点是个年均可进行作业，不影响正常的鱼虾养殖工作，清淤成本低，消耗劳力少。旱式清淤、半旱式清淤方法均是把鱼塘水抽干，后用高压水流将淤泥冲成泥浆，泥浆泵将淤泥抽送出池塘，或用其他专用机械通过泥斗将淤泥送到堤上。常用的清淤机械有如下几种（2.1）两栖式清淤机：具有陆用单斗液压挖掘和水上挖掘双重特点，工作装置为液压反铲，转柱式回转机构，自备螺旋桨，可在水中自航转移工作场地。适用于中小型河道和灌排沟渠的开挖与清淤，沼泽地开挖、浚湖、挖塘、清污等作业。（2.2）两栖绞吸式清淤机：使用液压传动，操作轻便灵活，工作可靠。可在路曲和沼泽地行驶，能自行出入水域和在水中浮航。作业稳定，不用抛锚。该机可用于沼泽地河道开挖，排水沟及中小型河道的清淤和整治，可解体装运。（2.3）长臂自航式清淤机：单斗反铲、液压操作。长臂自航式清淤机的特点是臂长，，工作平稳，能无极调速，转向灵活，效率较高。适用于河道、码头、水库、塘坝清淤。（2.4）水管道清淤机：利用有压气流，通过特制冲头使管道中的水流携带淤积排出管外。冲头有冲刷淤泥和行走的功能，该机适用于农田低压输水管、排水管道的清淤，工矿污水管淤积物的清除，以及小口径竖井的洗井清淤等。（2.5）机井清淤机：结构简单，重量轻，效率高，操作方便，节省人力。主要用于农田机井、饮水井和工业用井的清淤、清污，也可用于起重物料等。（2.6）水力挖泥机：工作原理是模拟自然界的水流冲刷原理，结构简单，使用方便，可同时完成挖、装、运、卸、填、夯等多道工序，因而具有工效高、施工不受天气影响等特点。（2.7）浅鱼池人工牵引船体式清淤机：工作时，由柴油机带动泥浆泵工作。（2.8）螺旋滚筒潜水式清淤机：吸泥装置、输泥系统、行走机构、控制系统4部分组成，行走机构由2个螺旋筒组成，由2台电机分别驱动，通过正反旋转的组合，实现在淤泥中前进、横行、转弯等动作。适用于鱼塘有水情况下清淤，亦可用于水库、渠道等水域清淤。（2.9）旋轮式水下清淤机：旋轮式水下清淤机由双头分叉型浮体、动力机、动力传动系统，液压装置、泥浆泵、旋轮式松淤轮、吸头等组成。动力通过机械传动，带动旋轮式松淤轮和泥浆泵工作，泥浆泵将由旋轮式松淤轮大面积翻起的淤泥吸人并形成高浓度泥浆通过管道输送到岸上。本装置能适应于高浓度泥浆场合，且防堵能力强。（2.10）旋切吸盘式水下清淤机：该机采用水力冲与液压旋切相结合的破土方式能在不断航的情况下进行清淤，不仅适用于江、河、湖的清淤，而且是电厂、盐场、渔场、码头、水库等理想的水下清淤机械。综合分析比较上述国内各种清淤机的工作原理，虽然各具特点与优势，但也有些共同的问题：它们普遍要求在较宽水域面内工作（清淤），而且成本高昂，动辄几十万甚至更高，使得一般农户买不起。而价格相对较低的一般都是在水面上工作的，不仅造成水体的二次污染，还无法将淤泥清除十净，效率低下，其清淤效果不理想。这就造成了我国江南地区目前农村里的小山塘小水库淤泥越积越厚、蓄水量锐减的现实。目前鱼塘清淤技术向旱式清淤方式发展，有70％的鱼塘适合旱式清淤。这些鱼塘或者与其它鱼塘连在一起，或者周围是良田，泥浆没有场地堆放，只能作加宽、加高堤用，或作其它用途。30％的鱼塘适合水下或半旱式清淤，这些鱼塘大都是孤立塘，周围可以存放、沉淀泥浆。所以旱式清淤机是清淤机的一个发展方向。二、研究方案及预期结果1、主要研究内容围绕水下淤泥清运机械设计进行研究。首先，查找相关资料并且介绍水下淤泥清运机械的特点、国内外的研究现状，设计一款能够清运水下淤泥的机构，对其清淤、运淤能力进行分析，并对关键零件进行强度校核；然后，通过已经给出的内容与数据进行水下淤泥清运机械的设计以及水下淤泥清运机械的各个零件与各个部件（传动轴、齿轮等关键零件）的设计并进行校核；接着，使用CAD二维制图软件进行制图并且实现各零件与部件等的装配。2、主要解决的问题、理论及办法问题1：如何进行清淤、运淤能力的分析？解决方法：根据水下淤泥清运机械的整体结构，从实际行动出发，运用所学的相关知识分别对其清淤、运淤能力进行分析。问题2：通过什么方式进行清运机械制图？解决方法：通过使用CAD二维建模软件对水下淤泥清运机械进行制图，并对关键零件进行强度校核。3、研究方案及技术路线1收集水下淤泥清运机械的相关文献和资料。2确定整体方案。3对水下淤泥清运机构的总体设计。包括对清运淤泥能力进行分析；对相关零件进行强度校核；对总体和重要零件进行制图。4完成设计说明书。4、预期结果（1）绘制图纸总量折合成CAD图纸不少于2张（2）编写说明书字数不少于规定字数（3）翻译相关外文文献1篇不少于5千字论文框架（1）总体概述（2）水下淤泥清运机构总体设计（3）水下淤泥清运机构总体零件设计（4）清淤、运淤能力进行分析（5）对关键零件进行强度校核三、研究进度第1周--第2周：毕业实习，调研。第3周：毕业设计开题。第4周--第6周：根据任务书内容进行水下淤泥清运机构总体方案设计。第7周--第8周：水下淤泥清运机构总体零部件设计，绘制部件图。第9周--第10周：水下淤泥清运机构制图、装配等。第11周--第13周：进行淤泥清运能力进行分析。第14周：毕业设计查重。第15周：毕业设计答辩。四、主要参考文献[1]梁健.连续采煤机行走部动力学分析及其疲劳可靠性研究[D].太原理工大学,2010.[2]包建平，朱伟，闵佳华．中小河道治理中清淤及淤泥处理技术[J]．水资源保护,2015.[3]罗成定.詹雄伟．乡村中小型河道清淤机研制[J].江苏农机化,2003.[4]彭建军.井绪东．常见挖泥船疏浚特性及选型[J]．浙江水利科技，2004.[5]朱玉强．环保与环保疏浚设备探析[J]．水利科技与经济，2010.[6]陈陆华.城市河道清淤机的研究与开发[D]．济南：山东大学，2011.[7]吴桐，胡海权.《水下清淤机器人》[J]．美苑，2015（s1）.[8]金晔军.浙江省水利疏浚业发展现状调查与对策探讨[J].浙江水利科技，2013.[9]张继勇，王雪铭.机器人清淤破解城市内涝难题[J]．中国经济信息，2016(21)：78-80.[1