CN114508137B - 一种海底泥快速自动挖掘耙头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海底泥快速自动挖掘耙头，属于疏浚工程用设备技术领域。一种海底泥快速自动挖掘耙头，包括耙头罩、安装在耙头罩前端的耙齿、安装在耙头罩侧壁的水下减速电机以及安装在水下减速电机输出端且位于耙头罩内腔的传动轴，还包括，第一传动锥齿轮组，等距离套装在传动轴的外壁，用于将传动轴的轴向转动转化为方向可调的径向转动；传动杆，安装在第一传动锥齿轮组的传动端；缓冲调节机构，安装在传动杆的中段，用于调节传动杆与传动轴之间的夹角；本发明对航道岩石底质的预破碎功能，实现了不同凹凸状态下的岩石底质的破碎功能，避免了滚刀破碎深度过深加剧滚刀损坏和破碎深度过浅导致的破碎效果不良引起的耙吸效率低下的问题。

Description

一种海底泥快速自动挖掘耙头

技术领域

本发明涉及疏浚工程用设备技术领域，尤其涉及一种海底泥快速自动挖掘耙头。

背景技术

随着我国航运业迅速发展，港口与航道等基建工程得到蓬勃发展，使得国内对疏浚船舶的需求日益增长。耙吸挖泥船是疏浚工程中最常用的疏浚船舶，其抗风浪能力强、对航运干扰小、挖深大、输送距离不受限制，适合于深水、远距离作业的填海造地、大型港口航道建设与维护等工程。目前耙吸挖泥船的工作方式是一边航行一边挖泥，在船的两侧各安装一个耙头。挖泥船航行时，带动耙头往前运动，由耙头在水下挖掘土壤，然后通过泥泵的抽吸，沿着泥管把泥浆吸入泥舱，待舱满后再航行至抛泥区域进行抛泥。

随着国内外港口航道逐步拓宽与加深，硬黏土、胶结砂乃至岩石底质的疏浚工程不断增多，针对单轴饱和抗压强度大于20MPa的岩土，耙吸挖泥船疏浚能力弱、效率低、能耗高，限制了耙吸挖泥船适用范围，增加了港口航道建设成本。

现有技术中，专利申请号为CN201910628161.8的发明专利公开了一种新型滚刀辅助式耙吸挖泥船耙头，所述耙头包括耙头罩、减速箱、联轴器一、联轴器二、水下电机、转动轴、滚刀和耙齿；所述减速箱、联轴器一、联轴器二、水下电机位于耙头罩的侧方，所述转动轴、滚刀和耙齿位于耙头罩内，所述水下电机的输出轴通过联轴器一与减速箱的输入轴相连，所述减速箱的输出轴通过联轴器二与转动轴相连，所述转动轴带动滚刀旋转切削，所述耙齿位于耙头的前端，滚刀位于耙齿后端。本发明采用新型滚刀辅助耙头破岩，弥补了传统耙头破岩能力不足的问题，提高了耙吸挖泥船切削岩石的效率，增大了耙吸挖泥船的适用范围，但仍然存在以下缺陷：

（1）该专利采用新型滚刀破坏岩石的整体性，为后续耙齿破岩提供割缝自由面，减小耙齿的挖掘阻力，但由于航道底部岩石底质凹凸不平，该专利中采用的滚刀的切割深度适应性差，导致部分切割深度大的滚刀的磨损率增加，且切割深度小的滚刀岩土破坏性能不良，进而不利于提高航道的疏浚效果；

（2）在对破损滚刀进行更换时拆卸不便，装卸效率低下；

（3）缺乏岩土破碎的前处理装置，增加了滚刀的破碎难度。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在由于航道底部岩石底质凹凸不平，该专利中采用的滚刀的切割深度适应性差，导致部分切割深度大的滚刀的磨损率增加，且切割深度小的滚刀岩土破坏性能不良，进而不利于提高航道的疏浚效果；在对破损滚刀进行更换时拆卸不便，装卸效率低下；缺乏岩土破碎的前处理装置，增加了滚刀的破碎难度的问题，而提出的一种海底泥快速自动挖掘耙头。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种海底泥快速自动挖掘耙头，包括耙头罩、安装在耙头罩前端的耙齿、安装在耙头罩侧壁的水下减速电机以及安装在水下减速电机输出端且位于耙头罩内腔的传动轴，还包括，

第一传动锥齿轮组，等距离套装在传动轴的外壁，用于将传动轴的轴向转动转化为方向可调的径向转动；

传动杆，安装在第一传动锥齿轮组的传动端；

缓冲调节机构，安装在传动杆的中段，用于调节传动杆与传动轴之间的夹角；

第二传动锥齿轮组，连接在传动杆远离第一传动锥齿轮组的一端；

破碎机构，安装在第二传动锥齿轮组的传动端，用于破碎岩石底质；

预破碎机构，转动安装在传动轴外壁且与第一传动锥齿轮组传动相连。

优选的，所述第一传动锥齿轮组包括套装在传动轴外壁的相对设置的第一传动锥齿轮、转动连接在传动轴外壁的第一U型架以及转动连接在第一U型架水平段且仅与其中一个第一传动锥齿轮啮合的第一从动锥齿轮，且所述第一从动锥齿轮的转动端与传动杆固定相连。

优选的，所述第二传动锥齿轮组包括固定连接在传动杆远离第一传动锥齿轮组一端的第二传动锥齿轮、转动连接在传动杆外壁且与第二传动锥齿轮转动相连的第二U型架、转动连接在第二U型架竖直段且与第二传动锥齿轮啮合的第二从动锥齿轮。

优选的，所述破碎机构包括安装在第二从动锥齿轮传动端的轴套以及可拆卸连接在轴套外壁的滚刀。

优选的，所述缓冲调节机构包括转动连接在传动杆中段的第一套环、活动连接在第一套环外壁的第一连接件、活动连接在耙头罩内壁与第一连接件之间的第一弹力伸缩杆以及活动连接在第二U型架与第一弹力伸缩杆安装段之间的第一限位伸缩杆。

优选的，所述预破碎机构转动连接在传动轴外壁的第三U型架、转动连接在第三U型架水平段且仅与其中一个第一传动锥齿轮啮合的第三从动锥齿轮、固定安装在第三从动锥齿轮传动端的破碎杆、安装在破碎杆远离第三从动锥齿轮一端的破碎头、套在破碎杆中段的第二套环、活动连接在第二套环外壁的第二连接件、活动连接在耙头罩内壁与第二连接件之间的第二弹力伸缩杆。

优选的，所述破碎杆包括与第二套环转动相连的连接段以及连接在连接段与破碎头之间的缓冲段。

优选的，所述连接段的外壁还转动连接有第四U型架、安装在第四U型架竖直段的行走轮以及活动连接在第四U型架与第二弹力伸缩杆之间的第二限位伸缩杆。

优选的，所述第一传动锥齿轮组沿着传动轴的长度方向设置3-6组。

优选的，所述滚刀刀片为金刚石刀片。

与现有技术相比，本发明提供了一种海底泥快速自动挖掘耙头，具备以下有益效果：

1、该海底泥快速自动挖掘耙头，通过设置的预破碎机构，实现了对航道岩石底质的预破碎功能，降低后续滚刀的破碎难度，有利于提高后续耙吸的效率，解决了现有技术中缺乏岩土破碎的前处理装置，增加了滚刀的破碎难度的问题。

2、该海底泥快速自动挖掘耙头，通过设置的破碎机构与缓冲调节机构，实现了不同凹凸状态下的岩石底质的破碎功能，避免了滚刀破碎深度过深加剧滚刀损坏和破碎深度过浅导致的破碎效果不良引起的耙吸效率低下的问题，解决了现有技术中滚刀的切割深度适应性差，导致部分切割深度大的滚刀的磨损率增加，且切割深度小的滚刀岩土破坏性能不良的问题。

3、该海底泥快速自动挖掘耙头，通过独立安装的滚刀，实现了便于装卸的功能。

4、该海底泥快速自动挖掘耙头，通过设置的限位伸缩杆和弹力伸缩杆，实现了对预破碎机构与破碎机构的破碎角度的约束功能。

5、该海底泥快速自动挖掘耙头，通过设置的缓冲段与第二弹力伸缩杆配合，实现了对破碎头的缓冲保护功能。

附图说明

图1为本发明的爆炸结构示意图之一；

图2为本发明的爆炸结构示意图之二；

图3为本发明的爆炸结构示意图之三；

图4为本发明的主视图；

图5为本发明的传动轴的连接结构示意图之一；

图6为本发明的传动轴的连接结构示意图之二；

图7为本发明的传动轴的连接结构示意图之三；

图8为本发明的第一传动锥齿轮组的连接结构示意图；

图9为本发明的预破碎机构的结构示意图之一；

图10为本发明的预破碎机构的结构示意图之二。

图中：10、耙头罩；110、耙齿；20、水下减速电机；210、传动轴；30、第一传动锥齿轮组；310、第一传动锥齿轮；320、第一U型架；330、第一从动锥齿轮；40、传动杆；50、第二传动锥齿轮组；510、第二传动锥齿轮；520、第二U型架；530、第二从动锥齿轮；60、破碎机构；610、轴套；620、滚刀；70、预破碎机构；710、第三U型架；720、第三从动锥齿轮；730、破碎杆；731、连接段；732、缓冲段；740、破碎头；750、第二套环；760、第二连接件；770、第二弹力伸缩杆；780、第四U型架；781、行走轮；790、第二限位伸缩杆；80、缓冲调节机构；810、第一套环；820、第一连接件；830、第一弹力伸缩杆；840、第一限位伸缩杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

实施例1：

参照图1-8，一种海底泥快速自动挖掘耙头，包括耙头罩10、安装在耙头罩10前端的耙齿110、安装在耙头罩10侧壁的水下减速电机20以及安装在水下减速电机20输出端且位于耙头罩10内腔的传动轴210，还包括，

第一传动锥齿轮组30，等距离套装在传动轴210的外壁，用于将传动轴210的轴向转动转化为方向可调的径向转动；

传动杆40，安装在第一传动锥齿轮组30的传动端；

缓冲调节机构80，安装在传动杆40的中段，用于调节传动杆40与传动轴210之间的夹角；

第二传动锥齿轮组50，连接在传动杆40远离第一传动锥齿轮组30的一端；

破碎机构60，安装在第二传动锥齿轮组50的传动端，用于破碎岩石底质；

预破碎机构70，转动安装在传动轴210外壁且与第一传动锥齿轮组30传动相连。

参照图5-8，第一传动锥齿轮组30包括套装在传动轴210外壁的相对设置的第一传动锥齿轮310、转动连接在传动轴210外壁的第一U型架320以及转动连接在第一U型架320水平段且且仅与其中一个第一传动锥齿轮310啮合的第一从动锥齿轮330，且第一从动锥齿轮330的转动端与传动杆40固定相连，水下减速电机20带动传动轴210转动，进而带动与其固定相连的第一传动锥齿轮310转动，由于第一U型架320与传动轴210转动相连，故第一从动锥齿轮330可跟随第一传动锥齿轮310转动，进而实现传动杆40与第一传动锥齿轮组30连接点距离航道底部岩石底质的距离的调节功能。

参照图8，第二传动锥齿轮组50包括固定连接在传动杆40远离第一传动锥齿轮组30一端的第二传动锥齿轮510、转动连接在传动杆40外壁且与第二传动锥齿轮510转动相连的第二U型架520、转动连接在第二U型架520竖直段且与第二传动锥齿轮510啮合的第二从动锥齿轮530，传动杆40转动的同时带动第二传动锥齿轮510转动，第二传动锥齿轮510在转动的同时带动与其啮合的第二从动锥齿轮530转动，在第一限位伸缩杆840的约束下避免第二U型架520偏转，进而保证第二从动锥齿轮530的传动端连接的破碎机构60的破碎方向保持固定。

参照图7、图9和图10，破碎机构60包括安装在第二从动锥齿轮530传动端的轴套610以及可拆卸连接在轴套610外壁的滚刀620，滚刀620刀片为金刚石刀片，第二从动锥齿轮530带动滚刀620对航道的岩石底质进行破碎处理。

参照图5-8，缓冲调节机构80包括转动连接在传动杆40中段的第一套环810、活动连接在第一套环810外壁的第一连接件820、活动连接在耙头罩10内壁与第一连接件820之间的第一弹力伸缩杆830以及活动连接在第二U型架520与第一弹力伸缩杆830安装段之间的第一限位伸缩杆840，由于航道底部岩石底质凹凸不平，本方案中的缓冲调节机构80上的第一弹力伸缩杆830会随着岩石底质的凹凸程度调节滚刀620的刀片破碎深度，避免滚刀620破碎深度过深造成损坏，当滚刀620接触相对凹陷的岩石底质时，第一弹力伸缩杆830的伸缩量大，进而保证传动杆40与第一传动锥齿轮组30连接点的交接处距离岩石底质的高度变大，进而能够保证即使面对凹陷的岩石底质仍然能够通过滚刀620进行破碎，当滚刀620接触相对凸起的岩石底质时，滚刀620与岩石底质接触，此时第一弹力伸缩杆830的伸缩量变小，第一弹力伸缩杆830收缩，带动第一限位伸缩杆840收缩，进而有助于避免破碎深度过深造成滚刀620损坏。

在使用时，首先开启水下减速电机20，水下减速电机20带动传动轴210转动，进而带动与其固定相连的第一传动锥齿轮310转动，由于第一U型架320与传动轴210转动相连，故第一从动锥齿轮330可跟随第一传动锥齿轮310转动，进而实现传动杆40与第一传动锥齿轮组30连接点距离航道底部岩石底质的距离的调节功能，相对设置的第一传动锥齿轮310其中一个与第一从动锥齿轮330啮合，带动第一从动锥齿轮330转动，进而实现传动杆40的转动功能，进而实现将传动轴210的轴向转动转变为径向转动；

传动杆40转动的同时带动第二传动锥齿轮510转动，第二传动锥齿轮510在转动的同时带动与其啮合的第二从动锥齿轮530转动，在第一限位伸缩杆840的约束下避免第二U型架520偏转，进而保证第二从动锥齿轮530的传动端连接的破碎机构60的破碎方向保持固定；

通过第二从动锥齿轮530带动滚刀620对航道的岩石底质进行破碎处理，由于滚刀620与耙齿110之间有一定的空隙，进而不会对耙头吸入造成影响，同时通过滚刀620破碎的岩石底质能够更轻松的被耙头罩10吸入，进而提高了疏浚工程的效率；

由于航道底部岩石底质凹凸不平，本方案中的缓冲调节机构80上的第一弹力伸缩杆830会随着岩石底质的凹凸程度调节滚刀620的刀片破碎深度，避免滚刀620破碎深度过深造成损坏，当滚刀620接触相对凹陷的岩石底质时，第一弹力伸缩杆830的伸缩量大，进而保证传动杆40与第一传动锥齿轮组30连接点的交接处距离岩石底质的高度变大，进而能够保证即使面对凹陷的岩石底质仍然能够通过滚刀620进行破碎，当滚刀620接触相对凸起的岩石底质时，滚刀620与岩石底质接触，此时第一弹力伸缩杆830的伸缩量变小，第一弹力伸缩杆830收缩，带动第一限位伸缩杆840收缩，进而有助于避免破碎深度过深造成滚刀620损坏，同时单独连接的滚刀620便于拆卸更换刀片，通过滚刀620破碎的岩石底质通过耙头罩10上耙齿110与滚刀620之间的空隙吸入，实现耙吸疏浚的功能。

实施例2：

参照图5-10，一种海底泥快速自动挖掘耙头，与实施例1基本相同，更进一步的是，预破碎机构70转动连接在传动轴210外壁的第三U型架710、转动连接在第三U型架710水平段且仅与其中一个第一传动锥齿轮310啮合的第三从动锥齿轮720、固定安装在第三从动锥齿轮720传动端的破碎杆730、安装在破碎杆730远离第三从动锥齿轮720一端的破碎头740、套在破碎杆730中段的第二套环750、活动连接在第二套环750外壁的第二连接件760、活动连接在耙头罩10内壁与第二连接件760之间的第二弹力伸缩杆770，在破碎机构60对航道岩石底质进行破碎前，第一传动锥齿轮组30带动第三从动锥齿轮720转动，进而带动与其连接的破碎杆730转动，破碎杆730带动破碎头740转动，对航道底部的岩石底质进行预破碎，有助于提高破碎机构60的破碎效果，提高耙头罩10的吸收效果；

破碎杆730包括与第二套环750转动相连的连接段731以及连接在连接段731与破碎头740之间的缓冲段732，缓冲段732实现对破碎头740的缓冲保护功能；

连接段731的外壁还转动连接有第四U型架780、安装在第四U型架780竖直段的行走轮781以及活动连接在第四U型架780与第二弹力伸缩杆770之间的第二限位伸缩杆790，当对相对凹陷的岩石底质进行破碎时，第二弹力伸缩杆770保持较大的伸缩量，第二限位伸缩杆790保持同步伸展，使得行走轮781与岩石底质接触，随着耙吸船的行走带动破碎头740进行预破碎，当对相对凸起的岩石底质进行破碎时，第二弹力伸缩杆770伸缩量变小，第二限位伸缩杆790保持同步收缩，实现根据岩石底质的凹陷程度来调节破碎头740破碎深度的功能；

在破碎机构60对航道岩石底质进行破碎前，第一传动锥齿轮组30带动第三从动锥齿轮720转动，进而带动与其连接的破碎杆730转动，破碎杆730带动破碎头740转动，对航道底部的岩石底质进行预破碎，有助于提高破碎机构60的破碎效果，提高耙头罩10的吸收效果；

当对相对凹陷的岩石底质进行破碎时，第二弹力伸缩杆770保持较大的伸缩量，第二限位伸缩杆790保持同步伸展，使得行走轮781与岩石底质接触，随着耙吸船的行走带动破碎头740进行预破碎，当对相对凸起的岩石底质进行破碎时，第二弹力伸缩杆770伸缩量变小，第二限位伸缩杆790保持同步收缩，实现根据岩石底质的凹陷程度来调节破碎头740破碎深度的功能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种海底泥快速自动挖掘耙头，包括耙头罩（10）、安装在耙头罩（10）前端的耙齿（110）、安装在耙头罩（10）侧壁的水下减速电机（20）以及安装在水下减速电机（20）输出端且位于耙头罩（10）内腔的传动轴（210），其特征在于，还包括，

第一传动锥齿轮组（30），等距离套装在传动轴（210）的外壁，用于将传动轴（210）的轴向转动转化为方向可调的径向转动；

传动杆（40），安装在第一传动锥齿轮组（30）的传动端；

缓冲调节机构（80），安装在传动杆（40）的中段，用于调节传动杆（40）与传动轴（210）之间的夹角；

第二传动锥齿轮组（50），连接在传动杆（40）远离第一传动锥齿轮组（30）的一端；

破碎机构（60），安装在第二传动锥齿轮组（50）的传动端，用于破碎岩石底质；

预破碎机构（70），转动安装在传动轴（210）外壁且与第一传动锥齿轮组（30）传动相连；

所述缓冲调节机构（80）包括转动连接在传动杆（40）中段的第一套环（810）、活动连接在第一套环（810）外壁的第一连接件（820）、活动连接在耙头罩（10）内壁与第一连接件（820）之间的第一弹力伸缩杆（830）以及活动连接在第二U型架（520）与第一弹力伸缩杆（830）安装段之间的第一限位伸缩杆（840）;

所述预破碎机构（70）转动连接在传动轴（210）外壁的第三U型架（710）、转动连接在第三U型架（710）水平段且仅与其中一个第一传动锥齿轮（310）啮合的第三从动锥齿轮（720）、固定安装在第三从动锥齿轮（720）传动端的破碎杆（730）、安装在破碎杆（730）远离第三从动锥齿轮（720）一端的破碎头（740）、套在破碎杆（730）中段的第二套环（750）、活动连接在第二套环（750）外壁的第二连接件（760）、活动连接在耙头罩（10）内壁与第二连接件（760）之间的第二弹力伸缩杆（770）;

所述破碎杆（730）包括与第二套环（750）转动相连的连接段（731）以及连接在连接段（731）与破碎头（740）之间的缓冲段（732）;

所述连接段（731）的外壁还转动连接有第四U型架（780）、安装在第四U型架（780）竖直段的行走轮（781）以及活动连接在第四U型架（780）与第二弹力伸缩杆（770）之间的第二限位伸缩杆（790）。

2.根据权利要求1所述的一种海底泥快速自动挖掘耙头，其特征在于，所述第一传动锥齿轮组（30）包括套装在传动轴（210）外壁的相对设置的第一传动锥齿轮（310）、转动连接在传动轴（210）外壁的第一U型架（320）以及转动连接在第一U型架（320）水平段且仅与其中一个第一传动锥齿轮（310）啮合的第一从动锥齿轮（330），且所述第一从动锥齿轮（330）的转动端与传动杆（40）固定相连。

3.根据权利要求2所述的一种海底泥快速自动挖掘耙头，其特征在于，所述第二传动锥齿轮组（50）包括固定连接在传动杆（40）远离第一传动锥齿轮组（30）一端的第二传动锥齿轮（510）、转动连接在传动杆（40）外壁且与第二传动锥齿轮（510）转动相连的第二U型架（520）、转动连接在第二U型架（520）竖直段且与第二传动锥齿轮（510）啮合的第二从动锥齿轮（530）。

4.根据权利要求3所述的一种海底泥快速自动挖掘耙头，其特征在于，所述破碎机构（60）包括安装在第二从动锥齿轮（530）传动端的轴套（610）以及可拆卸连接在轴套（610）外壁的滚刀（620）。

5.根据权利要求1所述的一种海底泥快速自动挖掘耙头，其特征在于，所述第一传动锥齿轮组（30）沿着传动轴（210）的长度方向设置3-6组。

6.根据权利要求4任一项所述的一种海底泥快速自动挖掘耙头，其特征在于，所述滚刀（620）刀片为金刚石刀片。

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