耙吸挖泥船耙齿所受六轴载荷的测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种耙吸挖泥船耙齿所受六轴载荷的测量装置，包括耙头功能模块、耙齿切削模块、测力调整模块；耙头功能模块用以实现耙齿切削力的提供，以及耙齿切削状态的调整；耙齿切削模块用以实现耙齿与测力调整模块的连接，并在耙齿对土层进行切削时，将耙齿载荷传递到测力调整模块；测力调整模块用以实现耙齿在挖掘过程中的载荷测力。其有益效果在于，能搭载实际作业耙齿，能实验耙齿对所切削土层位置姿态的变化并包含其全部作业范围，能够测量耙齿所受载荷，载荷包含三个正交方向的拉压力载荷和绕三个正交方向的扭矩载荷，从耙齿施工动作和耙齿对地姿态而言，解决了实际耙齿切削挖掘作业的功能和耙齿切削挖掘作用过程中的所承受载荷的测量。

A Measuring Device for Six Axis Load on Rake Tooth of Rake Suction Dredger

【技术实现步骤摘要】
耙吸挖泥船耙齿所受六轴载荷的测量装置
本技术属于疏浚工程
，涉及一种耙吸挖泥船耙齿所受六轴载荷的测量装置，特别是用于测量在疏浚工程、海洋工程施工作业过程中，安装在正在进行挖掘作业的耙吸挖泥船耙头上的，正在进行切削作业的耙齿所承受六轴载荷的测量装置。
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，耙吸挖排泥方式是对海底物质施工的典型方式之一，典型装备是耙吸挖泥船，耙头是耙吸挖泥船对挖掘土层进行施工的作业部件，耙头的作用为挖掘水下泥沙等物质，并使之与进入耙头的水混合成泥浆后采用流体输送的方式运送到预定位置，耙齿作为耙头施工部件，其承受载荷的状态对耙头施工效率有决定性影响。耙头必须能够破坏粘在一起的各种类型土的连接，挖掘通过采用机械式耙齿切削挖掘和联合高压射流辅助挖掘的方法破坏各类型土的连接，实现挖掘作业。耙齿切削挖掘是采用安装在耙头底部的耙齿依靠耙头在水下重量将耙齿插入土中，在挖泥船对耙齿沿船舶航行方向拖曳时，其挖掘如同机械切削原理一样，将耙齿前部的泥切削、剥离。耙头的工作原理与其结构密切相关，现行耙头主要由固定体和活动罩两部分构成，固定体为钢板焊接结构，端部为圆形、安装有法兰，用于与耙吸管连接，另一端为带有轴孔的矩形，用短轴与活动罩铰接。活动罩为钢板焊接壳体结构，采用短轴与固定体铰接，可以摆动50度角度，内部焊有横梁作为耙齿的安装座，安装的耙齿实现对疏浚层的切削挖掘，主动式耙头则可通过液压缸的控制来调节活动罩的状态，从而控制耙齿在挖掘施工时的作业状态。根据上述耙头结构的构成可知，耙头在挖掘施工过程中，因耙齿与耙头的活动罩焊接在一起，因此耙齿对地的挖掘姿态与活动罩一同变化，通过改变活动罩的姿态实现耙头挖掘状态的变化，调节耙齿与切削土层之间的切削关系。但是，目前尚无关于测量耙齿在疏浚工程中对水面下方土层进行挖掘时所承受载荷方面的研究。
技术实现思路
本技术的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种耙吸挖泥船耙齿所受六轴载荷的测量装置，实现耙齿在疏浚工程中对水面下方土层进行挖掘时所承受载荷的测量，特别是用于测量安装在正在进行挖掘作业的耙吸挖泥船耙头上的，并进行切削作业的耙齿所承受六轴载荷的测量。为了实现上述目标，本技术采用了如下技术方案：一种耙吸挖泥船耙齿所受六轴载荷的测量装置，其采用1：1的耙齿模型进行耙齿测力试验；该测量装置包括耙头功能模块、耙齿切削模块、测力调整模块；其中，耙齿切削模块位于前端，包括耙齿；耙头功能模块位于后端，用于实现耙齿切削力的提供，以及耙齿切削状态的调整；耙齿切削模块用于将耙齿对土层进行切削时的耙齿载荷传递到测力调整模块；测力调整模块安装于耙头功能模块与耙齿切削模块之间，用于实现耙齿在挖掘过程中的载荷测力。耙头的工作原理与其结构密切相关，现行耙头主要由固定体和活动罩两部分构成，固定体端部为圆形、安装有法兰，用于与耙吸管连接，另一端为带有轴孔的矩形，用短轴与活动罩铰接，活动罩采用短轴与固定体铰接，内部焊有耙齿，安装的耙齿实现对疏浚层的切削挖掘，挖掘作业时可以摆动50度角度。根据上述耙头结构的构成可知，耙头在挖掘施工过程中，因耙齿与耙头的活动罩焊接在一起，因此耙齿对地的挖掘姿态与活动罩一同变化，通过改变活动罩的姿态实现耙头挖掘状态的变化，调节耙齿与切削土层之间的切削关系。在本技术中，通过耙头功能模块和耙齿切削模块实现上述功能，耙齿测量调整模块用于测量耙齿受力情况，及根据不同耙头耙齿安装情况的变化可以进行调整测量。本技术中，耙头功能模块包括拖曳行车、机架，油缸和摆转架；耙齿切削模块还包括若干组连接件；测力调整模块包括T型槽安装块、以及与连接件数量和位置相对应的若干组T型槽螺栓、转接块、传感器，每组连接件、T型槽螺栓、转接块、传感器构成一个测力单元。其中，所述传感器采用六轴传感器。本技术中，拖曳行车是耙齿切削试验时的动力来源，当试验进行时，通过拖曳行车的运动带动整个装置跟随运动，此时耙齿被拖曳行车带动而进行对土层的切削运动；机架是钢板焊接结构，用来连接拖曳行车，并与摆转架和油缸等部件进行连接；油缸用于实现耙齿相对于切削土层的切削姿态调整，包括耙齿切削角度调整和耙齿切削深度调整；摆转架起到连接结构的作用。当耙齿在拖曳行车的拖拽作业下进行对土层的切削挖掘时，土层对耙齿的反作用力经过耙齿连接件传递到六轴传感器，六轴传感器通过转接件安装在T型槽安装块上，耙齿之间间距在T型槽安装块上可以进行调整，因为耙齿之间间距因不同的耙头而有所不同。进一步，拖曳行车作为整个装置的行走机构，其通过机架法兰与机架连接；机架起到连接拖曳行车和耙齿组件的作用，同时当调整耙齿姿态时，机架在由油缸、摆转架和机架组成的四杆机构中起到机架体的作用，在本技术中，机架和油缸、油缸和摆转架、摆转架和机架各有连接，并形成四杆机构，是基本四杆机构的一种变形；油缸是耙齿摆动动力源，油缸与机架和摆转架相连，通过油缸的伸缩动作完成耙齿对切削土层的切削角度和切削深度的调整；摆转架起到连接结构的作用，其与机架连接组成可以摆动的结构用于调整耙齿姿态，其与油缸连接组成四杆机构实现摆动动作，其与测力调整模块连接以实现测量装置的组装；T型槽安装块是转接块的安装结构，能够实现耙齿位置的调整以便满足耙齿间距调整的需要；转接块通过T型螺栓安装在T型槽安装块上，同时转接块与六轴传感器相连，将六轴传感器与整个测量装置组装在一起；六轴传感器从连接件输入耙齿载荷，能够测量耙齿在三个正交方向的拉压力和绕三个正交方向的扭矩载荷，根据力的合成和分解可以实现，三个正交方向的拉压力和绕三个正交方向的扭矩可以合成耙齿在空间中的任意受力情况；连接件的一端与测力传感器相连，连接件的另一端与耙齿相连，耙齿与连接件之间采用焊接连接；耙齿是测量目标件，当耙齿进行土层切削时，耙齿收到反作用力，六轴传感器对反作用力进行测量。从耙齿受力状态情况可知，耙齿可能承受的载荷有沿三个正交方向的拉压力载荷和绕三个正交方向的扭矩载荷，因此本技术使用六轴测力传感器测量上述耙齿所承受的六个方向的分力，根据力的合成和分解可以实现，三个正交方向的拉压力和绕三个正交方向的扭矩可以合成耙齿在空间中的任意受力情况。本技术提供的耙吸挖泥船耙齿所受六轴载荷的测量装置的工作方式如下：首先由拖曳行车开始动作，通过拖曳行车的拖拽作用带动机架、摆转架、T型槽安装块、转接块、六轴传感器、连接件、耙齿跟随运动，进而带动耙齿对土层进行切削运动，切削时耙齿的受力情况通过连接件传递到六轴传感器，通过六轴传感器对耙齿的受力进行采集及测量，从而实现了耙齿在挖掘过程中的载荷测力；当耙齿在拖曳行车的拖拽作业下进行对土层的切削挖掘时，耙齿切削角度和切削深度通过油缸的伸缩来调整；同时，摆转架起到连接结构的作用，其与机架连接组成可以摆动的结构用于调整耙齿的姿态，其与油缸连接组成四杆机构实现摆动动作；耙齿之间间隙的调整通过T型槽安装块调整。与现有技术相比，本技术的有益效果在于：解决了耙齿切削挖掘土层时测量耙齿所受载荷大小的技术问题，为了研究耙齿在耙吸挖泥船挖掘作业过程中，安装在耙头中耙齿的受力状态，提出一种具备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耙吸挖泥船耙齿所受六轴载荷的测量装置，其特征在于：包括耙头功能模块、耙齿切削模块、测力调整模块；其中，所述耙齿切削模块位于前端，包括耙齿；所述耙头功能模块位于后端，用以实现耙齿切削力的提供，以及耙齿切削状态的调整；所述耙齿切削模块将耙齿对土层进行切削时的耙齿载荷传递到测力调整模块；所述测力调整模块安装于耙头功能模块与耙齿切削模块之间，用于实现耙齿在挖掘过程中的载荷测力。

【技术特征摘要】
1.一种耙吸挖泥船耙齿所受六轴载荷的测量装置，其特征在于：包括耙头功能模块、耙齿切削模块、测力调整模块；其中，所述耙齿切削模块位于前端，包括耙齿；所述耙头功能模块位于后端，用以实现耙齿切削力的提供，以及耙齿切削状态的调整；所述耙齿切削模块将耙齿对土层进行切削时的耙齿载荷传递到测力调整模块；所述测力调整模块安装于耙头功能模块与耙齿切削模块之间，用于实现耙齿在挖掘过程中的载荷测力。2.根据权利要求1所述的耙吸挖泥船耙齿所受六轴载荷的测量装置，其特征在于：所述耙头功能模块包括拖曳行车(1)、机架(2)，油缸(3)和摆转架(4)；所述耙齿切削模块还包括若干组连接件(10)；所述测力调整模块包括T型槽安装块(5)，以及与连接件(10)数量和位置相对应的若干组T型槽螺栓(93)、转接块(6)、六轴传感器(7)，每组连接件(10)、T型槽螺栓(93)、转接块(6)、六轴传感器(7)均构成测力单元；机架(2)的一端设置有机架法兰(21)，并通过机架法兰(21)与拖曳行车(1)连接，机架(2)的另一端设有机架耳板(23)，摆转架(4)的一端设置有摆转架耳板(41)，机架耳板(23)与摆转架耳板(41)之间通过连接销(92)连接；同时，机架(2)上还设有机架油缸...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪国军，尹立明，周忠玮，张晴波，江帅，
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