清淤船的设计.docx

1、清淤船的设计 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：绞吸式

2、清淤机；绞吸头；绞笼轴；泥浆泵；ZH1110柴油机AbstractThis 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 and the working conditions, proposed is suita

3、ble 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 work, the hull design, the transmission syst

4、em 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 promoted effect. In the design the attention re

5、ality, 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 silt machine ease of operation, the design s

6、tructure 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 diesel engine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

7、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

8、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

9、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38

10、0/220V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

11、）1.3.2 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54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

12、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KW60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26.7m6.25m1.30m0.80m500m

13、3m6m120立方米/时28m7m1.76m1.08m2500m4m8m200立方米/时28.7m7.60m1.90m1.30m1500m4m10m350立方米/时38.2m8.60m2.10m1.25m1650m4m12.5m1.3.3 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

14、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

15、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

16、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)可通过最大颗粒直径：70mm； (5)泥浆输送距离：20m； (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120

17、0kg； (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2400m，输送距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

18、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

19、“绞吸式”或“抓斗机”等老式疏浚机械的14。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

20、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0.5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。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

21、力）2.输送距离（m） 1503.生产率（）15（淤泥）4.浆浓度（）85（体积浓度）5.有效输送高度（m） 86.工作噪声dB（A）1.58.工作适用水深（m）0.62.89.整机质量（kg） 75010.作业成本（元/立方米） 1.611.操作人数1212.整机制造成本（万元）2.31.4.2 设计的主要内容以及采用的技术路线1.研究的内容清淤形式及原理；全液压控制系统；行走方式及机构；泥浆泵的选型配套；整体布局及船体结构。2.技术路线选择成熟机具：20马力柴油机、泥浆泵、液压马达、液控阀等。进行配套设计：液压传动系统、绞吸泥装置、行走步进机构等。平面组合布置：为了保证船体行驶的平稳性，将

22、各主要工作部件合理布局，使其整机重心处于船体纵向对称平面内，完成平面组合优化设计。近年来，随着“三制”体制改革的不断深入和机淤工程的广泛应用，机淤施工逐渐向市场化迈进，从而加大了竞争力度，也对施工机械的效率和能耗提出了更高要求，因此对清淤船的设计有着很重要的意义。第二章绞吸式清淤机的技术经济分析目前，渔塘、沟港、河渠的淤积非常严重，一般都在0.5米以上，严重地影响了农业、渔业的生产。而且在洪涝之年由于沟港、河道淤积，使洪涝更频繁，损失更大。而人工清淤不但劳动强度大，效率低，成本高，而且还受农业，渔业的季节影响，有些场合人工清淤还无法实现。新设计的全液压绞吸式清淤机生产效率高，使用成本低，且不受

23、季节限制。经生产试验和技术测试证明它的性能指标和技术经济指标都是先进的。2.1经济分析2.1.1企业经济效益分析表2-1 制造成本概算序号名称成本（元）备注1动力55001110型柴油机2泥浆泵30003船体及桩杆部件40004绞吸头部件15005液压泵、马达及其它文件7000接头、液压管、液压阀、滤油器等6其它辅件2000输泥管24米，浮筒及标准件等7销售费1000三包费8出厂价275009装配工资50010税金680增值税的1711厂家利润23202.1.2 企业预算效益按年生产100台计算，年产值达280万元，利润达31.5万元，税金8.5万元，而且除外购件外，一般小厂就可以生产，因此这

24、种清淤机是一种投资小，见效快的产品。 清淤机的清淤成本的概算按清淤机生产率15立方米每小时，泥浆浓度85，输送距离150m计算，其清淤成本为：清淤成本油耗费+机手工资+设备折旧费油耗：按每公斤柴油4元，每小时耗油4kg计算，则油耗费为11.2元/小时。折旧：按5年报废（大修），每年按200个工作日，每天按7个小时计算，折旧费为：机手工资：按每天2人操作，每人工资30元计，则小时工资60/78.6元，因此清淤成本11.2+4+8.623.8元/小时。折成每方淤泥成本为23.8/151.6元 人工方法清淤成本按每人每天清淤2立方米，工资30天计算：将清淤机与人工清淤进行成本和工效比较： 综上所述分

25、析，清淤机清淤工效是人工的54倍，而人工清淤的成本为清淤机成本的9.4倍，因此人工清淤己远不能满足现代农业发展的需要，而本设计的全液压绞吸式清淤机是清淤史上的一大进步，将会有广阔的推广前景。 经营效益用户购买清淤机除满足自己需要外，还可以向社会进行清淤服务，按每立方米淤泥4元进行计算，则一天纯利为：纯利总收入总支出总收入收费标准工作时间生产率4715420元总支出支出稳定+管理费支出油耗+折旧+工资11.27+47+60166.8元税金和管理费按（收入支出）的10计算，则为：（420-166.8）1025.32（元）则总支出为：166.8+25.32192.12元则一天纯利润为：420-192

26、.12227.88元年纯利日纯利工作日227.8820045576元由此可见，用户购买清淤机的经济效益是可观的。2.2结论因此，该清淤机的研究开发和推广不但能带来很大的社会效益，亦能产生很大的经济效益，投资回收周期短，且适合当前的社会购买力，是一种有利发展渔业和农业及水利事业的可靠实用的好机械。第三章全液压绞吸式清淤机技术设计说明3.1总体方案的确定池塘和沟港清淤一直是困扰本地区的一个难题。由于池塘和沟港、渠道长期以来的崩塌、淤塞，严重削弱了各种水利设施的行洪、蓄洪、排涝、抗旱等作用，造成池塘水体减少，水质恶化，鱼病增多，产量下降，阻碍了渔塘养殖业的发展。因此研制开发出一种或一系列清淤机械来高

27、效地清除渔塘中的淤泥，使养殖效益进一步提高，是目前水产养殖业急需解决的问题。近些年来，国内一些工厂和研究单位在开发池塘清淤机械上做了许多工作，也取得了一定的进展。从清淤方式上来分大体可总结为带水作业和不带水作业两种形式，带水作业可分为水上作业和水下作业二种形式。不带水作业清淤（也称干式清淤）其优点是在清淤过程中，可以利用淤泥来修复坍塌的塘埂，并可对塘底进行冷冻和石灰消毒处理，从而减少鱼的发病率。但这种清淤方式受季节限制较大，特别是长江以南的许多渔场进行放养制度的改革，由春放改为冬放，即连放连养不能再干塘清淤，因此这种作业方式的清淤机械的使用和推广受到一定程度的限制。带水作业的清淤方式的最大优点

28、是可以提高池塘利用率，工作时间不受季节限制，同时也节约了在干塘过程中所消耗的人力、物力、财力，节约了养殖用水。带水作业的水下清淤方式是整个机构潜入池底，在淤泥表面移动并进行吸泥。但由于整个机构潜入水中，对工作部件防水密封要求较高，维修保养技术难度大，安全性低，用户难以自己完成维修工作，工作可靠性也差。而水上工作方式克服了上述缺点，只须淤泥绞吸头沉在水下，可靠性好，机动性大，使用方便，具有较好的推广应用前景。综上所述，结合本地区的特点和借鉴其他清淤机的优缺点，通过对几种清淤方案的反复论证，确定本清淤机采用船载的水上作业方式，以柴油机为动力，泥浆泵为工作执行部件，吸头部分绞龙搅动淤泥边吸边排。行走是靠绞头作用船体摆动，利用船尾两根桩杆轮流定位从而实现船体步进的总体设计方案。其主要技术经济指标：1.配套动力功率（KW）14.7（20马力）2.输送距离（m） 1503.生产率（）15（淤泥）4.浆浓度（）85（体积浓度）5.有效输送高度（m） 86.工作噪声dB（A）857.动力效率（）1.58.工作适用水深（m）0.62.89.整机质量（kg） 75010.作业成本（元/） 1.611.操作人数1212.整机制造成本（万元）2.33.2 工作原理和结构特点3.2.1 工作原理本清淤机为钢制船体，总浮力不小于2.5吨。柴油机、泥浆泵、液压系统、行走桩杆、绞吸头和输送管道等安装固定