CN104196068A - 一种抓斗式节能挖泥船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抓斗式节能挖泥船，包括船体以及安装在船体上的起重作业平台，起重作业平台上设有抓斗控程卷筒以及抓斗开合操控卷筒，抓斗控程卷筒上缠绕有起升钢丝绳，起升钢丝绳的一端连接有一抓斗，抓斗开合操控卷筒上缠绕有开合斗钢丝绳，开合斗钢丝绳的一端连接至抓斗的开合滑轮组上，抓斗控程卷筒上缠绕有配重钢丝绳，配重钢丝绳的一端连接一配重装置，起重作业平台上设有用于驱动抓斗控程卷筒正转以使得起升钢丝绳回卷的第一驱动动力源以及用于驱动抓斗控程卷筒反转以使得配重钢丝绳回卷的第二驱动动力源。本发明在设备作业过程中降低了对制动装置抹茶片损耗和动力源功率的要求，有利于减少设备制造和维护成本，作业时能耗大大减少；其抓挖深度得到保证，抓挖效果好。

Description

一种抓斗式节能挖泥船

技术领域

本发明涉及一种疏浚工程设备，具体为一种抓斗式节能挖泥船。 

背景技术

抓斗式挖泥船作业主要利用抓斗以及用于控制抓斗动作的卷筒实现。一般地，抓斗通过钢丝绳连接到抓斗控程卷筒上，此抓斗控程卷筒通过离合器控制动力驱动输出切换的方式进行驱动。只有离合器在闭合状态时，抓斗控程卷筒才受动力驱动。另外，抓斗控程卷筒上还需要设有刹车制动装置，利用刹车制动装置对抓斗控程卷筒进行限速或完全制动。作业时只需控制离合器和刹车制动装置，便可以控制抓斗控程卷筒的转动，从而实现抓斗的上升下降控制。抓斗的合斗动作通过另一卷筒驱动实现，该卷筒称之为抓斗开合操控卷筒。抓斗开合操控卷筒的动作也是利用离合器和刹车制动装置进行驱动。 

传统的抓斗式挖泥船都是在抓斗控程卷筒上缠绕一组钢丝绳，将抓斗固定在该组钢丝绳的一端上。作业过程中，当抓斗需要下降时，抓斗控程卷筒上的离合器分离，抓斗在自身重力的作用下自动落下，但为了控制抓斗下降速度，卷筒需要采用刹车制动的方法进行速度限制或完全制动。由于制动力需要基本抵消抓斗的自身重力，因此对制动刹车装置的要求较高，制作成本高，制动刹车装置中的刹车片的损耗快，作业成本大。当抓斗需要上升时，卷筒上的离合器闭合，动力源向卷筒提供动力使卷筒转动，卷筒转动的能量需要较大才能驱使抓斗上升，这对动力源的要求极高，能耗极大，达不到节能的效果。 

为了克服以上存在的缺陷，现部分抓斗式挖泥船增设了配重装置。具体地，抓斗控程卷筒配置有用于连接配重装置的另一条钢丝绳，此钢丝绳的出绳方式与连接抓斗的钢丝绳方向相反。此配重装置能够向卷筒施力，抓斗的部分重量被抵消，下降时所需的刹车制动力减小，刹车装置的损耗也减小，上升时所需的动力源输出降低，能耗也相应降低。 

但由于挖泥船在进行抓挖时需要利用抓斗的自身重力对被抓挖对象进行抓取，当抓斗的自身重量被配重装置大部分抵消后，抓斗的自重压到所抓挖物料上的重量大大减少，导致抓斗抓挖的强度降低，所抓到的物料量大大减小。 

综上所述，目前的抓斗式挖泥船难以同时兼顾成本和抓挖效果。 

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种能同时兼顾成本和抓挖效果的抓斗式挖泥船。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案是： 

一种抓斗式节能挖泥船，包括船体以及安装在船体上的起重作业平台，所述起重作业平台上设有抓斗控程卷筒以及抓斗开合操控卷筒，所述抓斗控程卷筒上缠绕有起升钢丝绳，起升钢丝绳的一端连接有一抓斗，抓斗开合操控卷筒上缠绕有开合斗钢丝绳，开合斗钢丝绳的一端连接至所述抓斗的开合滑轮组上，所述抓斗控程卷筒上缠绕有配重钢丝绳，所述配重钢丝绳的一端连接一配重装置，所述配重钢丝绳的出绳方向与起升钢丝绳的出绳方向相反形成杠杆式结构，所述起重作业平台上设有用于驱动抓斗控程卷筒正转以使得起升钢丝绳回卷的第一驱动动力源以及用于驱动抓斗控程卷筒反转以使得配重钢丝绳回卷的第二驱动动力源，形成卷扬系统的动能切换机构。

作为优选的实施方式，所述船体上设有以一中心轴为中心的旋转台，所述起重作业平台安装于所述旋转台上。 

作为优选的实施方式，所述中心轴内设有通孔，所述配重钢丝绳经过所述通孔进入船体，所述船体设有配重支架台，配重钢丝绳经配重支架台后引导到配重装置上。 

作为优选的实施方式，所述起重作业平台和配重支架台分设于船体的船头和船尾。

作为优选的实施方式，所述船体内设有配重钢丝绳调节机构，配重钢丝绳经所述配重钢丝绳调节机构后引导到配重装置上。 

作为优选的实施方式，所述配重钢丝绳调节机构包括若干组导向滑轮以及一滑车，所述滑车上设有位移滑轮，所述配重钢丝绳绕设于所述导向滑轮上以及所述位移滑轮上。 

作为优选的实施方式，所述滑车上安装有动滑轮组，所述船体上安装有定滑轮组以及卷扬机，所述卷扬机延伸出滑车驱动钢丝绳，所述滑车驱动钢丝绳依次绕于定滑轮组和动滑轮组上。 

作为优选的实施方式，第一驱动动力源、第二驱动动力源与抓斗控程卷筒之间设有离合器，通过控制离合器离合的方式控制驱动输出切换。 

本发明的有益效果是：本发明的抓斗控程卷筒利用杠杆式结构连接有配重装置，此配重装置能够在抓斗下降和上升过程中对抓斗的重量进行抵消，从而降低了对制动器摩擦片的磨损和动力源功率的要求，有利于减少设备制作和维护成本，作业时能耗大大减少；抓斗控程卷筒利用控制离合器实现双向动力切换驱动，除了正常设置的第一驱动动力源外，还包括用于阻隔配重装置重量的第二驱动动力源，当抓斗下降到位时，通过控制离合器使得第二驱动动力源控制抓斗控程卷筒反转，此时配重装置的重力会被阻隔，此时抓斗的整个重量都可以完全压到被抓挖物料上，抓挖强度得到保证，抓挖效果好。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式进行进一步的说明： 

图1为本发明一种实施例的组成示意图；

图2为本发明抓斗控程卷筒和抓斗开合操控卷筒一种实施例的结构示意图；

图3为本发明抓斗一种实施例的结构示意图。

符号说明：1-船体，2-起重作业平台，3-吊臂，4-抓斗控程卷筒，5-抓斗开合操控卷筒，6-配重支架台，7-抓斗，8-配重装置，9-中心轴，10-旋转台，11-起升钢丝绳，12-配重钢丝绳，13-开合斗钢丝绳，14-第一驱动动力源，15-第二驱动动力源，16-法兰，17-卷筒轴，18-齿轮件，19-离合器，20-导向滑轮，21-滑车，22-位移滑轮，23-定滑轮组，24-卷扬机，25-动滑轮组，26-滑车驱动钢丝绳，27-刹车制动装置。 

具体实施方式

本发明的抓斗式挖泥船利用抓斗在江河水域中进行所抓挖物料的抓挖作业，达到抓挖物料或整治水下工程的目的。抓斗式挖泥船进行作业是通过操控抓斗实现的，具体地，操作人员通过操控起重作业平台移动控制抓斗到目的位置，然后控制抓斗下落。抓斗下落到位后，控制抓斗进行合斗动作，抓斗在合斗过程中靠自身重力压到被抓挖物料上，抓斗抓挖过程完成后抓斗和抓挖到的物料提升，然后操作人员将此抓斗以及所抓挖到的物料转移到适合的位置上，控制抓斗打开，实现物料的开放。 

图1是本发明一种实施例的整体结构示意图。图中只示出了与本发明相关的部分结构，其他细节并未在图中显示。如图所示，本发明主要由船体1、起重作业平台2、吊臂3、抓斗控程卷筒4、抓斗开合操控卷筒5、配重支架台6、抓斗7、配重装置8等组成。 

为了施工的需要，起重作业平台2一般安装在船体1的船头位置处。吊臂3、抓斗控程卷筒4以及抓斗开合操控卷筒5都设置在起重作业平台2上。此起重作业平台2优选是可以旋转的，确保挖泥船能够在更大范围内作业。具体地，船体1上设有以一中心轴9为中心的旋转台10，起重作业平台2安装在该旋转台10上。在旋转台10的驱动作用下，起重作业平台2绕中心轴9旋转，进行不同方向的抓挖作业。 

如图所示，吊臂3的底端一般采用铰接的方式安装在起重作业平台2上，吊臂3的顶端通过拉绳连接到起重作业平台2的支架上，当拉绳长度改变时，吊臂3可以抬高和降落，其延伸出船体的长度也可以随之调整。吊臂3的顶端设有滑轮，缠绕在抓斗控程卷筒4上的起升钢丝绳11的一头经过吊臂3上的滑轮与抓斗7连接。易知的是，当抓斗控程卷筒4转动时，抓斗控程卷筒4和抓斗7之间的起升钢丝绳11长度会改变，抓斗7会相应上升和下降。抓斗控程卷筒4上设有配重钢丝绳12，配重钢丝绳12的一端与配重装置8连接，该配重装置8通过配重支架台6支承，该配重支架台6设置于船体1位于起重作业平台2之外的位置处。配重支架台6的顶端设有滑轮，从抓斗控程卷筒4延伸出来的配重钢丝绳12经过该滑轮将配重装置8吊于配重支架台6上。当抓斗控程卷筒4转动时，配重装置8也会随之同步升降。为了作业的安全，此配重支架台6一般设置在船尾位置处。另外，为了避免配重装置8掉落造成船体损坏，此配重装置8应通过配重钢丝绳12下降到船体1下，在一般作业状态下，配重装置8浸入水中上下一，只有在船体1航行时，才将配重装置8吊离水面。配重钢丝绳12是从位于起重作业平台2上的抓斗控程卷筒4引导到配重装置8处的，旋转台10的中心轴9中设有通孔，配重钢丝绳12从通孔穿过进入船体中，然后再引导到配重装置8上。 

以起升钢丝绳11和配重钢丝绳12为参照，所谓的抓斗控程卷筒正转即是使得起升钢丝绳11回缩，起升钢丝绳11延伸的长度减小，使得抓斗7提升；所谓的抓斗控程卷筒反转即是使得配重钢丝绳12回缩，配重钢丝绳12延伸的长度减小，使得配重装置提起。 

配重装置8的整体质量小于抓斗7的整体质量。设置有此配重装置8后，抓斗7的部分重量被配重装置8抵消。抓斗7在自身重力作用下下降时，由于其部分重量被抵消，因此抓斗控程卷筒4所需的制动力减小，相对传统设备来说，抓斗控程卷筒4对刹车制动装置的要求降低，因此制作成本减少。作业时，制动力减小后刹车制动装置的摩擦片损耗也会相应下降，因此刹车制动装置的工作寿命得到延长，设备的安全可靠性得到保证。抓斗7需要提升时，配重装置8经过抓斗控程卷筒4从反方向向抓斗7施加提升的作用力，因此输入的驱动力相对可以减小，从而有效地降低能耗，大大降低了对动力源的功率要求，从另一方面有效地降低了设备的制造和维护成本。另外，传统未有配置配重装置的挖泥船在使用过程中，假若抓斗的下降控制不当，抓斗在到达水底后极易产生整个侧倒的现象，起升钢丝绳也会因此而松弛甚至缠绕在一起，在配置有配重装置后，即使控制不当，在抓斗到达水底后，在配重装置的反作用力下抓斗能够被拉住，确保抓斗不会整个侧倒，起升钢丝绳也会基本保持绷紧状态，确保起升钢丝绳不会乱缠绕在一起。 

抓斗开合操控卷筒5用于控制抓斗7进行合斗开斗动作。具体地，抓斗开合操控卷筒5上缠绕有开合斗钢丝绳13。开合斗钢丝绳13的一端经吊臂3的滑轮引导到抓斗7的开合滑轮组上。如图3所示，抓斗7两展臂之间为开合滑轮组，当在此处施加向上的作用力时，开合滑轮组的中心向上提升，此时抓斗7的展臂自动合拢，实现合斗动作；当施加的向上作用力消失时，在自身重量作用下开合滑轮组自然下落，此时抓斗7的展臂自动分开，实现开斗动作。开合斗钢丝绳13用于施加以上所说的向上作用力。在具体作业过程中，此开合斗钢丝绳13可以在抓斗提升过程中持续地施加作用力，同时也作为抓斗的提升牵引力。此时抓斗控程卷筒4可以不施加作用力，在配重装置的作用下正转，将起升钢丝绳11自动回缩。 

传统挖泥船只会设置有用于驱动抓斗控程卷筒4正转以使得起升钢丝绳回卷的第一驱动动力源14。本发明在第一驱动动力源14之外进一步设置用于驱动抓斗控程卷筒4反转以使得配重钢丝绳回卷的第二驱动动力源15，其主要目的是为了消除增加了配重装置后对抓挖效果的不良影响。 

第一驱动动力源14和第二驱动动力源15利用离合器驱动抓斗控程卷筒4和抓斗开合操控卷筒5转动的结构如图2所示。抓斗控程卷筒4的两端分别固定有法兰16，法兰向外延伸出卷筒轴17，卷筒轴17通过轴承固定于起重作业平台2上。刹车制动装置27设置在法兰16外侧。第一驱动动力源14和第二驱动动力源15设置在卷筒轴17上。下文以第一驱动动力源14的设置方式为例进行说明。 

具体地，第一驱动动力源14包括通过轴承固定在卷筒轴14上的齿轮件18齿轮件18与抓斗控程卷筒4之间设有固定在卷筒轴17上并与卷筒轴17同步转动的离合器19。离合器19在驱动作用下可涨压于紧固在齿轮件18的摩擦钢圈上。 

齿轮件18在外部动力源的驱动作用下持续转动。当不需要起驱动作用时，离合器19与紧固在齿轮件18的摩擦钢圈分离，此时齿轮件18的转动作用力传递不到卷筒轴17上，齿轮件18和卷筒轴17相对独立。当需要起驱动作用时，离合器19闭合，其涨压于紧固在齿轮件18的摩擦钢圈上，此时齿轮件18的传动传递到卷筒轴17上，对卷筒轴17起到驱动作用，使得卷筒轴17与齿轮件18同步旋转。这种动力源持续输出、通过离合进行动力驳接切换的方式大大增加了控制的灵活性。 

具体应用时，第一驱动动力源的齿轮件和第二驱动动力源的齿轮件所转动的方向是不同的，当对应的离合器作用时，对应的驱动装置便可以向抓斗控程卷筒产生驱动作用，抓斗控程卷筒进行相应方向的转动。 

抓斗开合操控卷筒5也利用第一驱动动力源14进行驱动。其设置方式同以上所描述的内容，即在第一驱动动力源14和抓斗开合操控卷筒5之间设置离合器19，通过离合器离合的方式控制驱动输出切换。具体地，如图2所示，抓斗开合操控卷筒5通过轴承固定在一轴上，该轴通过齿轮啮合到第一驱动动力源的动力输出齿轮上，即该轴会持续转动，在此轴上固定安装有离合器，此离合器在驱动作用下能够顶压到卷筒上，当顶压时，抓斗开合操控卷筒5能够跟随转动。 

如前所述，第一驱动动力源14与抓斗控程卷筒4之间的离合器闭合时，抓斗控程卷筒4在驱动作用下正转，抓斗7可以被提升。当抓斗7下降时，第一驱动动力源14和第二驱动动力源15与抓斗控程卷筒4之间的离合器都分离，抓斗控程卷筒4没有动力驱动，抓斗7在自身重力下下降，刹车制动装置对抓斗控程卷筒制动限速，此时抓斗控程卷筒4自动反转进行落斗。当抓斗7下降到位需要进行抓挖时，第二驱动动力源15与抓斗控程卷筒4之间的离合器通过操控闭合，第二驱动动力源15产生驱动作用，驱使抓斗控程卷筒4反转，抵消配重装置8的作用力，使得抓斗7完整的自身重力完全压向被抓取物料，抓斗7的抓挖强度得到保证。合斗抓挖过程接近完成时，操控离合器分离，第二驱动动力源15停止驱动作用，配重装置8的重力重新转换为驱动力，帮助卷扬系统牵引抓斗和所抓物料提升，从而有效地降低能耗。如前所述，起升时一般是通过抓斗开合操控卷筒5施加提升的作用力的，因此此时抓斗开合操控卷筒5所消耗的能耗将大大降低。 

从以上描述可以看出，设置有第二驱动动力源15后，配重装置8可以通过控制离合器使得在第二驱动动力源15的驱动下灵活地切换状态，同时兼顾了节能效果和抓挖效果。 

抓斗7和配重装置8同时通过抓斗控程卷筒4操动，两者的运动是同步的，具体作业时，当抓斗7上升时，配重装置8会随之下降，当抓斗7下降时，配重装置8则会跟随上升。挖泥船根据作业所处水道的不同，抓斗的下降距离是有所不同的。当所处水道较深时，抓斗的上下一行程相应增加，反之则减少。如前所述，配重装置需要位于水中上下一，为了应对不同的作业状态，需要根据水道环境对配重装置8在水底的行程进行调节。 

如图1所示，船体1内设有配重钢丝绳调节机构，配重钢丝绳12经此配重钢丝绳调节机构后引导到配重装置8上。此配重钢丝绳调节机构能够对抓斗控程卷筒4和配重装置8之间的配重钢丝绳12进行调节。如图所示，配重钢丝绳调节机构包括多组导向滑轮20以及一滑车21，滑车21上设有位移滑轮22，配重钢丝绳绕设于导向滑轮20和位移滑轮22上。在图中，当滑车21朝左侧移动时，配重装置8可以往更深的深度一，此时适合在水道较深的环境下作业；当滑车21朝右侧移动时，配重装置8深度减小，此时适合在水道较浅的环境下作业；当滑车21移动到右侧尽头时，此时配重装置8会被吊离水面，适合船体航行时使用。这种设置方式巧妙灵活，使得挖泥船能够在不同的水深环境下作业，适应能力强。 

滑车21的拉动方式一般采用卷扬机实现，具体地，船体1上安装有定滑轮组23和卷扬机24，滑车21上安装有动滑轮组25，卷扬机延伸出滑车驱动钢丝绳26，滑车驱动钢丝绳26依次绕于定滑轮组23和动滑轮组25上。如图所示，当滑车驱动钢丝绳26被卷扬机24拉动回缩时，滑车21会被拉向右侧，当卷扬机24制动松开时，滑车21在配重装置8的重量作用下自动往左侧移动。 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种抓斗式节能挖泥船，包括船体以及安装在船体上的起重作业平台，所述起重作业平台上设有抓斗控程卷筒以及抓斗开合操控卷筒，所述抓斗控程卷筒上缠绕有起升钢丝绳，起升钢丝绳的一端连接有一抓斗，抓斗开合操控卷筒上缠绕有开合斗钢丝绳，开合斗钢丝绳的一端连接至所述抓斗的开合滑轮组上，其特征在于，所述抓斗控程卷筒上缠绕有配重钢丝绳，所述配重钢丝绳的一端连接一配重装置，所述配重钢丝绳的出绳方向与起升钢丝绳的出绳方向相反形成杠杆式结构，所述起重作业平台上设有用于驱动抓斗控程卷筒正转以使得起升钢丝绳回卷的第一驱动动力源以及用于驱动抓斗控程卷筒反转以使得配重钢丝绳回卷的第二驱动动力源，形成卷扬系统的动能切换机构。

2.根据权利要求1所述的一种抓斗式节能挖泥船，其特征在于，所述船体上设有以一中心轴为中心的旋转台，所述起重作业平台安装于所述旋转台上。

3.根据权利要求2所述的一种抓斗式节能挖泥船，其特征在于，所述中心轴内设有通孔，所述配重钢丝绳经过所述通孔进入船体，所述船体设有配重支架台，配重钢丝绳经配重支架台后引导到配重装置上。

4.根据权利要求3所述的一种抓斗式节能挖泥船，其特征在于，所述起重作业平台和配重支架台分设于船体的船头和船尾。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种抓斗式节能挖泥船，其特征在于，所述船体内设有配重钢丝绳调节机构，配重钢丝绳经所述配重钢丝绳调节机构后引导到配重装置上。

6.根据权利要求5所述的一种抓斗式节能挖泥船，其特征在于，所述配重钢丝绳调节机构包括若干组导向滑轮以及一滑车，所述滑车上设有位移滑轮，所述配重钢丝绳绕设于所述导向滑轮上以及所述位移滑轮上。

7.根据权利要求6所述的一种抓斗式节能挖泥船，其特征在于，所述滑车上安装有动滑轮组，所述船体上安装有定滑轮组以及卷扬机，所述卷扬机延伸出滑车驱动钢丝绳，所述滑车驱动钢丝绳依次绕于定滑轮组和动滑轮组上。

8.根据权利要求1所述的一种抓斗式节能挖泥船，其特征在于，第一驱动动力源、第二驱动动力源与抓斗控程卷筒之间设有离合器，通过控制离合器离合的方式控制驱动输出切换。