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联系人:王秀秀
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www.qxwq.org.cn 
北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:一种水上挖掘机专用浮船
学校名称:厦门大学嘉庚学院
参赛队伍:嘉园至善
参赛学生:卢洋洋 吴芳 梁淯贤  
指导老师:蔡华火  

详细说明

据相关资料统计,2015年,水利新开工重大施工项目将近500个,项目总投资额2000亿元;铁路新开工重大施工项目70个,项目总投资额超过7000亿元;   此外,公路、能源、化工等项目的投资方案也已拉开。上述的施工项目都对水陆两用挖掘机有带动作用,未来,水陆两用挖掘机将会有很大的发展空间。

目前,现有的水陆两用挖掘机采用浮箱履带式行走装置,以两个密闭式浮箱取代了陆用挖掘机行走机构两侧的台车,以带翼的套筒滚子式链条取代厂传统的轨链节。浮箱用厚度为2.5~4.0毫米的钢板焊接而成,内部为骨架结构并分隔成几个独立的密封舱。两侧浮箱与转盘支架的组合可采用双穿杠或螺栓连接等方式。履带瓦的形状为矩形或槽形,分别固定在两侧链条的翼板上,由链轮拨动链条驱动履带绕浮箱回转,使整机前进。

但是,现有的水陆两用挖掘机存在一些问题, 水陆两用挖掘机在陆地中作业与陆地专用挖掘机相比,存在灵活度差、工作效率低、速度慢、油耗大等问题;水陆两用挖掘机在运输过程中需要大型起吊设备为其拆卸、装车、组装,存在运输难等问题。

所以,本团队从现有水陆两用挖掘机存在的问题出发,对其进行机械结构层面的改进。

随着我国基础建设的深入和在建设中挖掘机的广泛应用,挖掘机市场有着广阔的发展空间,因此发展满足我国国情所需要的挖掘机是十分必要的。现有的水陆两用挖掘机采用浮箱履带式行走装置,以两个密闭式浮箱取代了陆用挖掘机行走机构两侧的台车,以带翼的套筒滚子式链条取代厂传统的轨链节。但是水陆两用挖掘机在陆地中作业与陆地专用挖掘机相比,存在灵活度差、工作效率低、速度慢、油耗大和在运输过程中需要大型起吊设备为其拆卸、装车、组装,消耗的时间长且需要特殊的组装工具。在水上工作时为存在着稳定性问题。所以需要重新设计专业用于水陆两用的装置。我们的产品设计的主要目的在于解决其在水上作业时的稳定性,水上行走运输装置和整体质量与浮力的关系以及工作装置。因为工作装置是挖掘机的重要组成部分,对其研究和控制是对整机开发的基础。


据相关资料表示,中国经济高速发展GDP连年飙升的同时我们也付出了巨大的环境代价。工业三废、农业城市污染引起的水体污染治理刻不容缓。河道、湖泊多年的淤积,已日益影响到防洪、排涝、灌溉、供水、通航等各项功能的正常发挥,为改善这种情况,对河道湖泊进行清淤成为必然的手段。上述的所表明的都对水陆两用挖掘机有带动作用,未来,水陆两用挖掘机将会有很大的发展空间。普通挖掘机只适用于地面和山上作业,不适用于沼泽软地面及浅水环境作业。所以就此方面我们的专用浮船能更好的解决这项问题。

1.  从固定稳定性考虑:挖掘机运行到专用浮船上后改变以往使用吊车固定,以这种方式固定耗时长且不方便组装。

2.  从运输方便性考虑:在水运方面现有的挖掘机采用两种方式运输。第一靠船动力来运输,但是这种运输费用高。第二靠自身链条传动带来的动力运输,这种方式将会使油耗大,效率低,速度慢。在陆运方面现有的挖掘机组装费用高、时间长,且需要特殊的组装工具。这些都给运输带来不方面现象。

3.  从浮船性能上考虑:漏水现象阻碍挖掘机的正常工作的运行。本团队在本次机械设计与制造综合技能大赛所设计的专用浮船将会对此问题进行改进。采用普通挖掘机与挖掘机专用浮船相结合来实现水陆专用挖掘机的全部功能,有能改进水陆两用挖掘机在陆地作业的缺点。使在机器大小方面向微型、小型化发展,实现廉价;更精准的现代传感技术融入。以实现水路两用的挖掘机扩大其应用领域

本团队主要的研究思路和方法为一下几点:

首先,本团队开展以“水陆两用挖掘机”为主题的实地研究考察。到中大型水陆两用挖掘机作业工地对工人进行采访交流,向工人们咨询有关水陆挖掘机的问题。还向工地的管理人员咨询有关水陆两用挖掘机的发展前景等问题。

然后,回校后把实地研究考察资料进行整理分类。向指导老师汇报这次社会实践所带回来有关水陆两用挖掘机信息,阐述工人给我们介绍的几个目前水陆两用挖掘机所存在的弊端。

接着,面对调查报告中所提到的弊端,团队成员提前查阅资料了解更多有关水陆两用挖掘机的相关专业知识,在于指导老师的交流会上阐述各自的想法和解决方案,最后在指导老师的归纳总结后我们制定一套初级设计方案。

然后,本团队所有人根据初级设计方案,进行初步计算、草图绘制、使用SolidWorks软件进行三维模型构建,对完成后的三维模型进行有限元分析,通过分析得到设计的弊端。通过不断的修改分析最后得到比较符合现在市场需求的挖掘机专用浮船。

  挖掘机专用浮船采用三个浮箱来组成,如图1分别为左中右三个浮箱。三个浮箱采用三根铁管来实现相互固定如图2。中间浮箱有四个固定架是用来固定挖掘机。挖掘机与挖掘机专用浮船组装时不需要拆除挖掘机底盘直接让挖掘机通过图1红框中的两个斜坡开到挖掘机专用浮箱上,通过螺栓组把挖掘机固定在四根固定架上,这样就完成挖掘机和中间浮箱的组装

本团队所设计的挖掘机专用浮船配有两对液压马达,一对液压马达用来驱动履带链条,另一对液压马达用来驱动螺旋桨。两对液压马达在不同的作业条件下通过电磁换向阀来控制。

本团队所设计的挖掘机专用浮船是没有发动机和液压泵,其动力来源于挖掘机本身的液压泵供油。通过把挖掘机液压马达上的两组油管通过液压快速接口接到电磁换向阀上面的接口,每组包含两条进油管一条回油管一条变量油管。每组油管通过电磁换向阀变成两组输出,一组接浮船驱动履带链条的液压马达,另一组接螺旋桨的液压马达。


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