CN102477753A - 绞吸挖泥船绞刀刀齿 - Google Patents

Abstract

绞吸挖泥船绞刀刀齿，涉及一种疏浚施工中绞吸挖泥船绞刀。本发明需要解决的问题是设计一种绞刀齿，以解决疏浚施工中绞刀刀齿容易脱落、断裂和过度磨耗现象。本发明的技术方案采用耐磨铸钢材料ZG30Cr2MnSiMoNiB铸造绞刀齿，其特征是绞刀刀刃采用平板型结构；按大型3500m³/h绞吸船绞刀设计功率，并以绞刀齿切削原理及典型砂性土疏浚施工计算绞刀刀刃宽度再增加18mm；对锁紧装置处增加2mm厚度；齿座与刀齿反螺旋契合，提高齿座与刀齿的契合能力。

Description

绞吸挖泥船绞刀刀齿

技术领域：

本发明涉及一种疏浚施工中绞吸挖泥船绞刀。

背景技术：

绞刀刀齿作为绞刀在切削泥土时承受一定冲击力的磨耗件，要求具有相当的硬度、韧性和耐磨性能。目前大型绞吸船所用的绞刀刀齿主要用回收废铁材料加工制成，材料的结构强度有限，通过在绞刀刀刃部位设计加强筋来增加一定的强度，但在施工过程中，在开挖硬质土时，绞刀齿易在齿套部分和锁紧装置处发生断裂，断裂后的绞刀齿齿座部分暴露在外，继续施工则会造成绞刀齿齿座磨损，无法有效保护齿座，使得齿座修复难度大，消耗时间更长；同时绞刀齿也易产生过度磨耗现象，降低了绞刀有效挖掘效率，在一定程度上制约了绞吸船挖泥船施工生产能力的充分发挥和时间利用率。

发明内容：

本发明需要解决的问题是设计一种绞刀齿，以解决疏浚施工中绞刀刀齿容易脱落、断裂和过度磨耗现象。

本发明的技术方案采用耐磨铸钢材料ZG30Cr2MnSiMoNiB铸造绞刀齿，其特征是绞刀刀刃采用平板型结构；按大型3500m³/h绞吸船绞刀设计功率，并以绞刀齿切削原理及典型砂性土疏浚施工计算，绞刀刀刃宽度增加18mm；对锁紧装置处增加2mm厚度；齿座与刀齿反螺旋契合，提高齿座与刀齿的契合能力。

本发明的突出优点是绞刀刀刃采用平板型结构，摈弃加强筋设计，避免在挖掘施工过程时受到过高冲击力致使齿座产生断裂现象，同时由于摈弃加强筋设计，使得绞刀齿发生断裂时，断裂部位在刀刃处发生，齿套仍保留在齿座上，有效利用齿套保护齿座；根据大型3500m³/h绞吸船绞刀设计功率，以及绞刀齿切削原理及典型砂性土疏浚施工计算，绞刀刀刃宽度增加18mm，以提高绞刀切削能力；就绞刀齿齿套易开裂造成在施工中脱落现象，齿套部分以及锁紧装置处增加2mm厚度，设计齿座与刀齿反螺旋契合，提高齿座与刀齿的契合能力，防止绞刀齿在冲击力作用下晃动而脱落；采用耐磨铸造材料ZG30Cr2MnSiMoNiB，通过此种材料在绞刀铸造上的应用，大大提高了绞刀刀齿的耐磨性能，与之前使用的普通材料的绞刀刀齿相比，新型绞刀刀齿的使用寿命提高了200％，在绞吸挖泥船施工中，绞刀刀齿的消耗量只有原来的三分之一，有效减小了绞吸挖泥船停工更换绞刀刀齿的时间，使得绞吸挖泥船施工时间利用率提搞了10％。

附图说明：

图1是绞刀齿平面示意图

图2是绞刀齿齿套内部反螺旋结构示意图

③锁紧装置；④反螺旋结构

具体实施方式：

本发明(参见附图)采用耐磨铸钢材料ZG30Cr2MnSiMoNiB铸造绞刀齿，提高绞刀齿在施工过程中的耐磨性能。为了提高绞刀齿的切削性能和保护齿座不易损坏，绞刀刀刃①采用平板型结构，摈弃加强筋设计；避免在挖掘施工过程时受到过高冲击力致使齿座产生断裂现象；同时如果发生断裂，使得断裂部位在刀刃处发生，齿套②仍保留在齿座上，有效利用齿套②保护齿座不被磨损。

按照大型3500m³/h绞吸船绞刀设计功率，并以Dr.ir.Miedema公司关于在饱和砂性土中绞吸挖泥船切削原理计算，再将计算绞刀刀刃宽度b增加18mm；

$b_1=\frac{F_h\·k_m}{c_1\·{\mathrm{\ρ}}_w\·g\·V_c\·e\·h_i^2}---(1-1)$

$b_2=\frac{F_v\·k_m}{c_2\·{\mathrm{\ρ}}_w\·g\·V_c\·e\·h_i^2}---(1-2)$

M＝F_h*L_h+F_v*L_V                            (1-3)

$b=\sqrt{\frac{b_1^2+b_2^2}{b_1+b_2}}---(1-5)$

上式中各系数取值均按Dr.ir.Miedema公司相关计算要求进行取值：

b：绞刀齿宽度(m)

b₁：切削方向上的力作用下绞刀宽度理论最佳值(m)

b₂：垂直于切削方向上力作用下绞刀宽度理论最佳值(m)

F_h：平板二维切削绞刀，作用在刀片或刀齿上切削方向上的力(kN)

F_v：垂直于F_h方向的力(kN)

c₁、c₂：不同方向上的切削系数

M：外力作用在绞刀刀轴上的力矩(kNm)

P：绞刀功率(kW)

h_i：切削土层厚度(m)

V_c：绞刀绝对速度(m/s)

ρ_w：水密度(kg/m³)

$e=\frac{n_{\mathrm{Max}}-n_i}{1-n_{\mathrm{Max}}}:$ 孔隙比

n_Max-切削之后的孔隙率

n_i-原状土孔隙率

k_m≈0.5k_i+0.5k_max：渗透率

k_i-未扰动土(原状土)初始渗透率

k_max-扰动土(切削之后)剩余渗透率

L_h L_h：各个方向上力的力臂(m)

绞刀角速度(rad/s)

g：重力加速度，取g＝9.81(m/s²)

就绞刀齿齿套易开裂造成在施工中脱落现象，锁紧装置③处增加2mm厚度，防止锁紧装置③首先出现断裂而导致绞刀齿脱落；

设计齿座与刀齿反螺旋契合④，提高齿座与刀齿的契合能力，防止绞刀齿在冲击力作用下晃动而脱落。

Claims (1)

1.绞吸挖泥船绞刀刀齿，采用耐磨铸钢材料ZG30Cr2MnSiMoNiB铸造绞刀齿，其特征是绞刀刀刃采用平板型结构；按大型3500m³/h绞吸船绞刀设计功率，并以绞刀齿切削原理及典型砂性土疏浚施工计算绞刀刀刃宽度再增加18mm；对锁紧装置处增加2mm厚度；齿座与刀齿反螺旋契合。

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