利用三维导向表面降切削阻力的绞刀头及绞吸装置制造方法及图纸

利用三维导向表面降切削阻力的绞刀头及绞吸装置。绞刀头包括安装结构、若干绞刀架、绞刀梁、若干绞刀臂、绞刀齿；所述安装结构、若干绞刀架、刀架梁三者构成了绞刀头的框架结构；所述绞刀齿通过绞刀臂搭载固定在绞刀头外部，绞刀臂使得绞刀齿安装方向指向绞刀齿绕绞刀驱动轴转动的切线方向。所述绞刀齿采用三维导向的绞刀齿表面，用以降低绞吸挖泥船绞刀齿切削阻力。由于本实用新型专利技术的绞刀齿采用三维导向绞刀齿，在绞刀挖掘施工过程中，切入土层是一个渐进切入过程，在切入持续进行过程中，土层在挤压力的作用下向齿的一侧滑移并与绞刀齿分离，因此绞刀齿滑移距离小，避免在齿根处发生堆积。

Cutter head and suction device using 3D guiding surface to reduce cutting resistance

Cutter head and suction device using 3D guiding surface to reduce cutting resistance. The cutter head comprises a mounting structure, a number of cutter holders, a number of cutter beams, a number of cutter arms and a pair of cutter teeth; the mounting structure, a number of cutter holders and a pair of cutter holder beams constitute the frame structure of the cutter head; the cutter teeth are mounted and fixed outside the cutter head through the cutter arm, and the cutter arm makes the cutter teeth mounting direction point to the cutter teeth winding. The tangential direction of the cutter driving shaft. The cutter tooth adopts a three-dimensional guide cutter tooth surface to reduce the cutting resistance of cutter tooth of cutter suction dredger. Because the cutter teeth of the utility model adopt the three-dimensional guide cutter teeth, the cutting into the soil layer is a gradual cutting process during the excavation construction of the cutter. During the continuous cutting process, the soil layer slides to one side of the tooth under the action of the extrusion force and separates from the cutter teeth, so the cutter teeth have a small sliding distance and avoid being at the root of the tooth. Pile up.

【技术实现步骤摘要】
利用三维导向表面降切削阻力的绞刀头及绞吸装置
本专利技术所属疏浚工程及海洋工程施工

技术介绍
随着经济及社会生活的发展，人类对海洋及海洋资源的探索与利用的需求日益高涨，这些需求促使疏浚工程及海洋工程各个领域快速发展，在疏浚工程中，绞吸挖泥的施工模式是对海底物质施工的典型方式之一，典型装备是绞吸挖泥船，绞吸挖泥船可以用于多种不同土质的疏浚作业，当绞吸挖泥船对待切削土层进行挖掘时，绞刀齿切入土层，迫使土层分离、松动，分离和松动的土层在绞吸挖泥船泥泵的大功率输送下，进入绞刀头吸泥口，后被输送到预定位置，现有绞吸挖泥船提高施工效率的途径的方式是加大绞吸挖泥船装机功率，绞吸挖泥船目前的发展趋势是向配备大功率发动机发展，增大绞刀挖掘力是一种直接想法，这样可以提高绞吸挖泥船作业施工效率，增大绞刀功率固然能够挖掘力，但并没有解决绞刀单位能量作业经济性的问题，绞刀切削土壤的作用是能够分离土层，增大绞刀功率虽然能够使绞刀挖掘施工更加顺利的进行，但并没有使绞刀上作用力降低，作业经济性并没有好转的趋势。现有绞刀齿结构形式都是以绞刀齿可以切入土层为目的，对土层有切入、分离、输送，实现上述功能也就实现绞刀挖掘作用，从绞刀齿的结构形式可以看到，绞刀齿的结构都是可以分为绞刀齿正面和绞刀齿背面。从功能上划分，绞刀齿正面是与土层直接接触的结构面，是起主要切削作用的结构，待切削土层与绞刀齿之间出现相互解压，土层发生变形，与绞刀最近的土层受力作用出现分离，与绞刀齿相互接触，沿着绞刀齿正面滑移，最后滑移至齿根或是堆积到一定高度在后续土层的作用下与绞刀齿分离。在这一过程中，绞刀齿的结构使切削土层在绞刀齿结构上滑移距离较大、在绞刀齿的堆积程度较大，这都增大了绞刀齿在绞吸施工过程中的受力情况，增加了绞刀消耗功率。绞刀齿背面是起到支撑作用的结构面，可以使绞刀承受一定作用力而不折断，在绞刀齿切削过程中不断出现磨损。现有绞刀齿正面结构是设计成平面结构，这种二维平面结构形式仅具有简单的切削作用。在切削过程中，切削土层会沿着相对切削运动方向从绞刀齿齿尖切入，沿着绞刀齿正面从齿尖向齿根方向迁移运动，在绞刀齿挖掘过程中，土层与齿之间相互摩擦距离太长，摩擦力较大，消耗功率较多。同时，挖掘粘土时，堆积部位的粘土在滑移土的挤压下，密度越来越大，强度越来越高，容易造成整个绞刀头的堵塞。因此，现有的疏浚挖泥船用绞吸装置能耗高、作业效率低。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的不足，公开一种利用三维导向表面降切削阻力的绞刀头及绞吸装置，装置中的绞刀齿35是挖掘泥土的挖掘部件，通过绞刀齿35切入泥土土层起到实现泥土分离、疏松、挖掘的目的，分离的泥土经过水流流动的携带作用被输送的存贮位置，完成绞吸挖掘过程，绞吸作业效率高、能耗低。本专利技术所采用的技术方案：一种疏浚挖泥船用绞刀头3，其特征在于，包括安装结构31、若干绞刀架32、绞刀梁34、若干绞刀臂33、绞刀齿35；所述安装结构31、若干绞刀架32、刀架梁34三者构成了绞刀头3的框架结构；所述若干绞刀架32绕绞刀轴线的圆周方向上呈现均匀布置，在所述的框架结构共布置六个绞刀架，设置于安装结构31、绞刀梁34之间；所述安装结构31与绞刀架32采用焊接形式进行轴侧连接，同时绞刀架32与刀架梁34采用焊接形式进行外侧连接；所述绞刀齿35通过绞刀臂33搭载固定在绞刀头3外部，绞刀臂33使得绞刀齿35安装方向指向绞刀齿35绕绞刀驱动轴2转动的切线方向。具体的，所述绞刀臂33采用焊接的形式连接到绞刀架32和绞刀梁34上。具体的，所述绞刀齿35采用三维导向的绞刀齿表面，用以降低绞吸挖泥船绞刀齿切削阻力。一种疏浚挖泥船用绞吸装置，包括上述绞刀头3结构，其特征在于，还包括驱动轴2和绞吸挖泥船桥架1；所述绞刀头3安装于驱动轴2上，驱动轴2和绞刀头3安装在桥架1上。所述桥架1是绞刀头3和驱动轴2的安装结构，承受挖掘施工过程中的反作用力，起到结构体机架的作用。所述绞刀驱动轴2是绞刀挖掘施工的动力输入，绞刀挖掘消耗的功都从输入轴输入，同时承担绞刀头在挖掘过程中的反作用力。所述绞刀头3起到结构支撑作用，通过绞刀头3可以搭载绞刀齿35并与绞刀驱动轴2进行连接，从而实现由绞刀驱动轴2驱动绞刀头3上搭载的绞刀齿35进行泥土挖掘作业的目的。当进行挖泥作业时，绞刀头3由驱动轴2驱动运转，绞刀头3上的绞刀齿35跟随转动开始对土层进行挖掘。上述技术方案中，由于本专利技术的绞刀齿35采用三维导向绞刀齿，在绞刀挖掘施工过程中，切入土层是一个渐进切入过程，在切入持续进行过程中，土层在挤压力的作用下向齿的一侧滑移并与绞刀齿分离，因此绞刀齿滑移距离小，避免在齿根处发生堆积。具体的工作原理：在绞刀切削土层时，首先在齿尖352处进行分离；主面前切削刃351呈隆起形式的设计，所述主面前切削刃351分隔绞刀齿主切削面353、侧切削面354，所述侧切削面354与切削相对运动方向平行；主切削面353是由主面前切削刃351、主切削刃355、主面后切削刃356共同控制形成收缩导向三维曲面；挖掘切入过程中，随主切削刃355的进一步切入，土层被斜向撕裂，分离的切削物因绞刀齿切入而形成相对运动的作用沿着主切削面353进行滑移，滑移土层因绞刀齿主切削面353的三维导向作用而向齿内侧滑移，滑移土层最终与绞刀齿分离，减少滑移距离，并且避免在齿根处发生堆积。可以获得的施工方法及效果：本专利技术的三维导向绞刀齿在绞刀挖掘施工过程中，切入土层是一个渐进切入过程，首先在齿尖处切入，在切入持续进行过程中，土层在挤压力的作用下向齿的一侧滑移并与耙齿分离，挖掘切入过程中，随主切削刃的进一步切入，土层被斜向撕裂，分离的切削物因绞刀齿切入而形成相对运动的作用沿着主切削面进行滑移，滑移土层因绞刀齿主切削面353的三维导向作用而向齿内侧滑移，最终与绞刀齿分离。绞刀齿三维导向表面可以有效降低绞刀齿切削阻力，有利与土层向齿的一侧进行滑移，从而达到降低功耗，降低绞刀齿在绞吸挖掘施工作业过程中的阻力。附图说明图1绞刀安装桥架及驱动示意图。图2绞刀头侧视及剖视示意图。图3为绞刀齿结构示意图(三视图)。图4为绞刀齿切削受力示意图。图中数字标记：桥架1、绞刀驱动轴2、绞刀头3绞刀头3的：安装结构31，绞刀架32，绞刀臂33，刀架梁34，绞刀齿35绞刀齿35的：齿尖352，主切削面353，主面前切削刃351，主面后切削刃356，侧切削面354，侧面底切削刃357，侧面后切削刃358，后切削面359，底切削面361，底切削面法线方向362，刀柄360，主切削刃355，具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1、图2所示，绞刀头3安装在绞吸挖泥船的桥架上，由绞刀驱动轴驱动，绞刀齿35安装在绞刀头的刀架梁34和绞刀架32上，绞刀由绞刀臂过渡连接到刀架梁和绞刀架上，绞刀在施工中对切削土层施加切削力，对被切削物起到切入、疏松、分离的作用，绞刀头施工中所需求的施工功率由绞刀驱动轴2提供，同时绞刀驱动轴承担土层对绞刀头的反作用力。绞刀齿35是挖掘过程中切削施工结构件，对施工土层施加作用力并使之疏松和分离，在施工过程中，承担施工反力，受力的绞刀齿在施工过程消耗了绞刀功率，绞刀结构形式与受力情况直接相关，现有绞刀齿均为二维平面结构，切削物滑移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种疏浚挖泥船用绞刀头，其特征在于，包括安装结构(31)、若干绞刀架(32)、刀架梁(34)、若干绞刀臂(33)、绞刀齿(35)；所述安装结构(31)、若干绞刀架(32)、刀架梁(34)三者构成了绞刀头(3)的框架结构；所述若干绞刀架(32)绕绞刀轴线的圆周方向上呈现均匀布置，在所述的框架结构共布置六个绞刀架，设置于安装结构(31)、刀架梁(34)之间；所述安装结构(31)与绞刀架(32)采用焊接形式进行轴侧连接，同时绞刀架(32)与刀架梁(34)采用焊接形式进行外侧连接；所述绞刀齿(35)通过绞刀臂(33)搭载固定在绞刀头(3)外部，绞刀臂(33)使得绞刀齿(35)安装方向指向绞刀齿(35)绕绞刀驱动轴(2)转动的切线方向。

【技术特征摘要】
1.一种疏浚挖泥船用绞刀头，其特征在于，包括安装结构(31)、若干绞刀架(32)、刀架梁(34)、若干绞刀臂(33)、绞刀齿(35)；所述安装结构(31)、若干绞刀架(32)、刀架梁(34)三者构成了绞刀头(3)的框架结构；所述若干绞刀架(32)绕绞刀轴线的圆周方向上呈现均匀布置，在所述的框架结构共布置六个绞刀架，设置于安装结构(31)、刀架梁(34)之间；所述安装结构(31)与绞刀架(32)采用焊接形式进行轴侧连接，同时绞刀架(32)与刀架梁(34)采用焊接形式进行外侧连接；所述绞刀齿(35)通过绞刀臂(33)搭载固定在绞刀头(3)外部，绞刀臂(33)使得绞刀齿(35)安装方向指向绞刀齿(35)绕绞刀驱动轴(2)转动的切线方向。2.如权利要求1所述的绞刀头，其特征在于，所述绞刀齿(35)采用三维导向的绞刀齿表面，用以降低绞吸挖泥船绞刀齿切削阻力。3.一种疏浚挖泥船用绞吸装置，包括权利要求1或2所述的绞刀头(3)结构，其特征在于，还包括驱动轴(2)和绞吸挖泥船桥架(1)；所述绞刀头(3)安装于驱动轴(2)上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪国军，尹立明，江帅，张晴波，
申请(专利权)人：中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31