1、1中文摘要与关键词摘 要：本文是在充分调查掌握清淤机工作原理的基础上，结合当前国内外清淤机的发展和常德地区地理条件及工作环境，提出适用于农村地区的绞吸式清淤机。阐述了绞吸式清淤机总体设计的内容，其主要内容包括整体结构设计、绞吸式的工作原理、船壳的设计、传动系统的设计、泥浆泵的选型、动力选择、绞吸头的设计及绞笼轴的设计与校核。对其整台机器的生产成本及推广效应做了经济分析和可行性分析。设计中注重实际，在动力机的选择上采用其设计结构合理，刚性大，油耗低，同时还有结构紧凑，造价低，便于安装等优点。研制出来的绞吸式清淤机操作方便，设计结构合理，不仅带来很大的社会效益，同时带来了很大的经济效益。关键词：绞
2、吸式清淤机；绞吸头；绞笼轴；泥浆泵；ZH1110 柴油机全套图纸，加 1538937062Abstract and keywordsAbstract: This article is grasps the clear silt machine principle of work in the full investigation in the foundation, the union current domestic and foreign clear silt machine development with the Chang de area geography condition an
3、d the working conditions, proposed is suitable twists to the countryside area attracts the type clear silt machine. Elaborated twists attracts the type clear silt machine system design the content, its main content including the overall construction design, twists the attracting -like principle of w
4、ork, the hull design, the transmission system design，The sludge pump shaping, the power choice, twists attracts the head the design and twists the cage axis the design and the examination. Have made the economic analysis and the feasibility analysis to its entire machine production cost and the prom
5、oted effect. In the design the attention reality, uses its design structure in the engine choice reasonably, rigidity big, oil consumption low, meanwhile has the structure compact, the construction cost is low, is advantageous for merit and so on installment.Develops twists attracts the type clear s
6、ilt machine ease of operation, the design structure is reasonable, not only brings the very big social efficiency, simultaneously has brought the very big economic efficiency.Key words: Twists attracts the type clear silt machine; Twists attracts the head; Twists the cage axis; Sludge pump; ZH1110 d
7、iesel engine3第一章 前言目前由于农村现有养鱼和蓄水的池塘、水库、过水沟渠和游玩场所因多年的漩积使蓄水减少，功能下降。针对这一问题而研究推出了一种十分经济且又适宜大小池塘使用的绞吸式清淤船是相当有必要的。本设计的该船配有浮船，能在深水池塘或水库内自行游动作业，也可在无水的情况下固定作业，还可作清水泵和游动吸砂泵使用。其研究方向确定如下：1.1 明确清淤船的组成以及其性能清淤机由吸淤泵总成、浮船、操纵等三大部分组成，配1020kW的电动机或柴油机为动力。吸淤泵是一个集搅切、螺旋、离心于一体的混合泵，当泵在工作中直接潜于水底进入淤层时，通过叶轮前的同步搅刀将沉积的淤泥和杂质搅松切碎，立
8、即被叶轮中部螺旋段的高负压吸入，然后推送至叶轮后部离心段高速甩出。浮船主要起支撑、连接和水上行驶的作用。操纵部分配有液压装置、船体行驶牵引和方向机构，液压升降可根据泥、水深度的变化任意调节。1.2 检查产品的工艺性对产品进行工艺性的检查，以确认产品的各个细小部分是否符合工艺性条件。设计过程中，要对每一工序做合理的分析，做到低价值，高效率。对产品4设计进行工艺性分析和审查，指的是从工艺角度检查产品结构的合理性、可加工性，以便使所设计的产品符合本企业的制造条件，并力求达到最好的经济效益。产品设计工艺性分析审查的主要内容是：1、技术要求的经济合理性，例如，机械加工的精度、表面粗糙度是否适当；2、结构
9、关系是否合理，即零部件的继承性如何，结构的规格化与标准化程度如何，应尽量提高已有零部件在新产品中的比例；3、材料选择是否经济合理，加工性能是否良好；4、在本厂现有设备上能否加工制造，有没有条件采用高效率的先进工艺和先进生产组织方式；5、工艺装备系数是否合理，能否充分利用现有的工艺装备和标准工具。1.3 国内外研究现状纵观我国先阶段清淤机发展，清淤机类型多样，下面列出了几种典型的清淤机样式及其各自的特点。根据各地的具体特点而采取相适应的机型是最有效的节能措施。1.3.1 遥控水下清淤车图 1-1 遥控水下清淤车5遥控水下清淤车（见图 1-1）是一种用于中小型河道或其他水系清淤泥的机械设备。由底盘
10、和安装于底盘上动力机构、工作机构、行走机构和控制机构组成。表 1-1 遥控水下清淤车技术参数电压 380/220V功率 30KW全车重量 3T全车体积 长 4.7m 宽 2.4m 高 2m 排量 40-300 立方米/小时(各种规格)遥控距离 400m车速 10m/分钟接地比压 0.06 公斤/平方厘米自建国以来全国有很多中小型河道多年来未曾清淤，遇有大雨泻洪便会受阻，因此均需清淤。另外近几年来饮用水的短缺，养殖业发展迅速，很多水库鱼、虾池塘也需清淤以增大蓄水量。因此这种高效、灵活的摇控水下清淤车不受河水深浅了限制，直接可在水下作业。为美化城市建设、改善为类生存环境提供了理想的机械设备。本专利
11、获得第八届中国专利技术博览会金奖。经世界发明家国际协会专家评审团评定，荣获国际发明金奖。遥控水下清淤车技术参数（见表 1-1）61.3.2 两栖式清淤机（大型铲刮式）图 1-2 两栖式清淤机近年来,江苏省水利机械制造总厂为全国水利单位生产优质、高效两栖式清淤机近 2000 台套。是前，该厂在保留以往清淤机优点的基础上研制出 SLQYX-40 型斗轮式清淤机。该机增大了挖深和挖掘半径，作业水深可达 2.5 米，排距达 120 米，同时大提高了挖掘硬土的能力。技术参数见表 1-2，从图 1-2、1-3、1-4 、1-5 可以了解到不同型号的清淤机的外形结构，工作性能等。表 1-2 两栖式清淤机技术
12、参数项目 单位 技术参数铲斗容量 立方米 0.4工作效率 立方米/小时 547最大挖掘深度 米 3.5最大挖掘半径 米 9最大卸载高度 米 7.5最大爬坡度 度 15爬行速度 千米/小时 0.5作业水深 米 02.5最小航行水深 米 1过桥净空 米 2 以上航速 千米/小时 57机重 千克 13500发动机型号 F6L912G26额定功率 KW 60额定转速 转/分 80外形尺寸 (运输) 米 长 7.5*宽 2.6*高 2.7外形尺寸 (航行) 米 长 7.5*宽 3.8*高 2.5图 1-3 两栖式清淤船8图 1-4 多功能清淤船表 1-3 多功能清淤船主要技术参数型号 总长 型宽 型深
13、吃水 排距 排高 最大挖深STWD80 型 30 米 7 米 2.5 米 1.3 米 500 米 4 米 5.5 米图 1-5 绞吸式挖泥船9图 1-6 绞吸式挖泥船表 1-4 绞吸式挖泥船技术参数挖泥船型号 总长 型宽 型深 吃水 排距 排高 最大挖深80 立方米/时 26.7m 6.25m 1.30m 0.80m 500m 3m 6m120 立方米/时 28m 7m 1.76m 1.08m 2500m 4m 8m200 立方米/时 28.7m 7.60m 1.90m 1.30m 1500m 4m 10m350 立方米/时 38.2m 8.60m 2.10m 1.25m 1650m 4m 1
14、2.5m1.3.3 自吸水下清淤机沿海养参业大量的参池，由于日积月累，参池淤积越来越严重，有的参池泥沙淤积太厚，导致池内石块掩埋，参池变浅；有的淤泥太多，导致海藻类大量繁殖，造成参池底部缺氧，环境恶化，淤泥变质，细菌生长；加之大量生长的海藻类妨碍了海参的活动和摄食，使海参生长缓慢、瘦小，严重时，可引起海参死亡减产。海参对药物比较敏感，很难找到合适的药物清除海草，只有彻底清池，改善水质，给海参一个适合生长的环境。根据养殖户反映的上述情况及养殖户的强烈要求，我们实地进行了广泛的调研，研制出了专利产品参池专用水下清淤机。该产品适用于参池底部淤泥、淤沙、污泥、藻类杂草小石块等条件下的清淤。经过养殖户的
15、使用，该产品现场使用效果受到了广泛的好评，经清淤后的参池，参的生长活动增加，生长良10好。该产品采用特殊设计的内部结构，合理简约，使用方便，易于维修，是参池清淤的理想设备。自吸水下清淤机分三种类型1. 自吸离心清淤机适用于参池淤积污泥、淤沙，池内有少量小石块，少量海藻类的环境条件。2. 自吸旋流清淤机适用于参池淤泥中石块较多，海藻类较多的环境条件，该机的特殊结构解决了机体间磨损较快的问题。3. 水下摄像监视自吸清淤机为了解决养殖户需用人员潜入水中清淤的烦恼，根据用户的需要，可配备水下摄像监视系统，是理想的水下清淤机。上述清淤机根据参池的现场条件，设备动力部分，可配置电动机，也可配置柴油机。、主
16、要用途本机为自吸式无堵塞水下清淤机械，适用于河道、鱼塘、港口及水库的清淤挖深。、技术要点该机组有 XSQ90-5 及 XYQ90-5 两种型号，由自吸泵和吸头组成。工作时，利用装设在吸头内的高压水或液压旋转装置将水下沉积的淤泥搅成浆，经吸头顶部的吸泥吞口通过工作船上的自吸泵，将泥浆吸送到河岸选定地点。该装置整机接地比压为 0.40.kN/cm2(0.040.05kgf/cm2)。并可利用充排水的方法进行调节，以保持吸泥吞口在泥浆中的有效高度，保证泥浆浓度达到预定指标。主要技术参数为：(1)吸泥深度：水面下5m；(2)输出泥浆流量： 90m3/h；(3)输出泥浆浓度： 45%；(4)可通过最大颗
17、粒直径：70mm；(5)泥浆输送距离： 20m；11(6)扬程： 12m；(7)吸头行进速度： 0.6m/s；(8)吸头牵引力： XSQ 型 600N(60kgf)，XYQ 型 1800N .(180kg f)；(9)吸头外型尺寸： 0.5m1.6m2m；(10)配用功率： XSQ 型 15kW(20 马力) ，XYQ 型 12kW(16 马力)；(11)整机重量： XSQ 型 800kg，SYQ 型 1200kg；(12)配套工作船： 35t 农用船。、适用范围适用于各种河道、鱼塘、港口及水库的清淤加深。清淤工作在水下进行，不需要打坝抽水。工作水深 0.55m；水面宽度 2 400m，输送距
18、离大时可加装接力泵；工作时只需两人操作；机电两用，特别适合于电源缺乏地区的清淤作业。泥浆输送采用无堵塞泵，解决了水草、杂物缠绕堵塞的影响。、预期效益采用水下清淤机施工，每个台班可吸排含泥量 45%以上泥浆水 700m3，考虑到泥浆浓度及开停机及转移场地等诸多因素的影响，最少可折算为 150IV2 级烂淤土。该机组每个台班需耗柴、机油费 30 元，机具折旧费 60 元，2 人操作人工费用 60 元，合计费用 150 元/台班。清淤成本单位为 1 元/m3，清淤 1 万 m3 需 67个台班，共需成本费 1 万元，是人工清淤费用的 1/14。我国第一台旋耕吸盘式水下清淤机面世一种采用水力冲刷和和旋
19、切相结合的破土方式旋耕吸盘式水下清淤机前不久在南京通过省级技术鉴定。它的研制成功，填补了我国该机型产品生产的空白。据有关专家介绍，这种清淤机广泛适用于河道中沙土、粘土及硬质粘土、河底碎石、杂草、树枝等复杂河床的清淤，对内河航道、湖泊、码头、盐场、水库、水电厂的清淤、疏浚和农田复垦、积肥都可做到在不断航的情况下施工作业，具有结构合理、使用方便、易于维修等特点。经江苏省技术监督部门检测，产品各项指标均达到或超过设计指标，施工效率高出同类产品 15 倍，清淤成本仅为“绞吸式”或“ 抓斗机” 等老式疏浚机械的 14。12由湖南长沙中联重工科技发展股份有限公司自行研制开发的高浓度环保清淤机日前进入最后的
20、安装调试阶段，预计 2002 年 1 月中旬可到长沙市烈士公园进行施工示范。这台总长 14.5 米，高 2.9 米的清淤机是在公司高浓多相混合料泵送设备设计、制造的优势和丰富经验的基础上，结合水下清淤的具体实际，自主开发的高浓度淤泥泵送装置。其最大挖深可达米，排泥浓度高达。另外，由于配置有浓度传感器和液压微动系统，可精确控制水平螺旋绞刀的浓度位置，实现清除薄层淤泥的环保清淤要求，适用于淤泥、软黏土、砂质土及中等以下硬度的黏土土质。1.4 目的意义及课题来源池塘、沟港及大型电排渠道的清淤一直是困扰我们洞庭湖区的一个难题。据调查，大部分渔池自六、七十年代投入使用以来，从未清理过淤泥，淤泥深度都在0
21、.5米以上，导致水质恶化，鱼病增加，造成产量下降、成本增加，给水产养殖造成了较大的影响。沟港、渠道、河道的淤积给农业及水利事业造成了巨大的危害和不可估量的经济损失。1996年和1998年的洪涝灾害就充分说明了这一点（如下图所示） 。因此设计一清淤船是很有必要的，根据从农机所得到的调研资料，开始了对绞吸式清淤船的初步设计，以便能得到更大的改进，达到更好的效果。13图1-7 绞吸式清淤船的工作环境图1-8 绞吸式清淤船排污口1.4.1 需达到的主要技术指标1.配套动力功率（KW） 14.7（20马力）2.输送距离（m） 1.5hKW/38.工作适用水深（m） 0.62.89.整机质量（kg） 10
22、0300162217 570 285 245 135 5545调质 200 217255 640 355 275 155 60应用最广泛故其主要失效形式为因疲劳强度不足而产疲劳断裂，有时还将产生塑性变形，脆性断裂、磨损和振动等失效形式，因此，考虑多方面要求以及韧性，耐磨性和加工工艺性等要求，选择 ，调质处理。45#3.4.2 初步估算轴的最小直径用扭转强度法，对于既受转矩又受变矩的转轴而言，若转轴的结构没有确定，轴上零件的位置和支撑跨距无法确定，而本设计的绞笼轴，两端都处于运动中，承受变应力，变载荷；由己知得 P8.82KW，n800r/min，按扭转强度法来估算轴的最小轴径；查轴常用材料的及
23、 C 值，表如下：表 3-2 轴常用材料的及 C 值轴的材料 Q235-A、20 Q275、35 45 40Cr、35SiMn/MPa 1525 2035 2545 3555C 149126 135112 126103 11297由于选用功率为 14.7KW 的柴油机，其输出到轴上的功率为 8.82KW，转速29为 800r/min，按6式 152 根据6表 15-3 =112 故：0Ad =23.27 mm30NPA380.1取 mmmind=需要注意的是，利用上式计算得到的直径为轴的最小直径，若该段轴上有键槽，应适当放大轴的直径，以考虑键槽对轴强度的削弱影响，然后再将其圆整为标准直径。由于
24、考虑到 1.轴上零件便于装拆和调整；2.轴上零件应定位准确，固定可靠；3.轴应具有良好的加工工艺性和装配工艺性4.轴应受力合理，尽量减小应力集中，并有利于提高轴的强度和刚度。3.4.3 拟定轴上零件的装配方案及轴径因为绞笼轴一端与万向节相连，另一端与绞吸头相连，考虑能使绞吸头固定在轴上，能与轴一起运动，故在轴上开键槽，为了保证绞头不随键方向滑落，在轴端安装两个螺母，起到拧紧固定作用。其它轴端部分起到传动作用；考虑到加工问题，将轴分为台阶轴，从左到右分别为 I-II、II-III、III-IV、IV-V、V-VI、VI-VII 六段。图 3-4 绞笼轴30i. I-II 段轴用于安装圆螺母，用来
25、固定绞吸头。ii. II-III 段轴装绞吸头，轴段长为 60mm。iii. III-IV 轴肩用来挡住绞吸头，起到固定绞吸头的作用。iv. IV-V 段传动转矩，起到传递作用。v. V-VI 段起到连接作用。vi. VI-VII 段安装铰链，与万向节相连，起到连接，传递转矩的作用。根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1. I-II 长度为 48mm，直径为 24mm。2. II-III 长度为 60mm，直径为 30mm。3. III-IV 段长度为 48mm，直径为 35mm。4. IV-V 长度为 210mm，直径为 40mm。5. V-VI 段长度为 48.5mm，直径为 35mm
26、。6. VI-VIII 长度为 21.5mm，直径为 25（开槽） 。3.4 轴的校核计算轴的计算通常都是在初步完成结构设计之后进行校核计算，计算准则是满足轴的强度或刚度要求，必要时还应校核轴的振动稳定性。轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。对于仅仅（或主要）承受扭矩的轴（传动轴） ，应按扭转强度条件计算；对于只承受弯矩的轴（心轴） ，应按弯曲强度条件计算；对于既承受弯矩又承受扭矩的轴（转轴） ，应按弯扭合成强度条件进行计算，需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核。此外，对于瞬时过载很大或应力循环不对称较为严重的轴，还应按峰尖载荷校核其静强度，以免产生过量的塑性变形。
