第四章 斗轮式挖泥船

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1、第四章斗轮式挖泥船4.1概述    除了挖掘设备不同，斗轮式挖泥船与绞吸式挖泥船非常相似。斗轮转动轴与支臂成一定的角度，而绞吸式挖泥船绞刀头转动轴则平行于支臂。    虽然斗轮式挖泥船在20世纪50年代晚期至60年代早期在荷兰开始被使用，但其主要是在70年代得到发展的。即使这样，因与绞吸式挖泥船相比较，斗轮式挖泥船有限的应用领域使其没有被疏浚工程承包商广泛使用。    一、应用领域    与绞吸式挖泥船相比，斗轮式挖泥船因仅限于挖掘松软土壤其应用领域非常窄。基本上从未使用斗轮式挖泥船挖掘硬质土壤，主要问题在于斗轮在施工中易于磨损且

2、不易更换。更换斗轮所需时间是更换绞刀头所需时间的几个数量级倍数关系。但是，斗轮式挖泥船的挖掘过程及挖掘的泥土形状方面是优于绞吸式挖泥船的。    斗轮形状使斗轮支臂不可能与地表接触并出现“拖拽”现象，但其在浅水区中施工时受到很大限制。    因为斗轮工作时吸泥嘴比绞刀头吸泥嘴高很多，因此在浅水区施工时空气很易被斗轮吸泥嘴吸入。在挖掘斜坡时同样会出现这样的问题。斗轮挖掘易于形成锯齿状轮廓，尤其是挖掘粘性土壤时。    斗轮式挖泥船常被用于露天开矿，那儿直径20米的斗轮挖掘器也不足为奇。它也常被用于矿石及煤炭的输送。根据斗轮卸泥的方式

3、可知干性土壤较湿性土壤更易于卸载。特殊的斗轮也可用于装卸驳船或耙吸式挖泥船挖掘的沙砾。    二、历史    使用踏板轮的疏浚方法由来已久，而踏板轮的疏浚方法来源于农田灌溉水车。雷欧纳多达芬奇（LeonardodaVinci）也曾绘制过多幅踏板轮图。如前所述，在50年代末期及60年代初期斗轮式挖泥船已被使用。那时使用的斗轮式挖泥船的类型是在两个双轮元件间安装吸嘴。泥斗在吸嘴前方倾空。这种方式特别适合挖掘沙性土壤，在那时挖掘粘性土壤时倾空泥斗出现的问题尚无法解决。    在70年代初期美国Ellicot公司把一种新型斗轮式挖泥船引入

4、市场。这种挖泥船装有一套单轮系统，关闭的斗轮通过边抛方式卸泥至吸嘴。其后不久，IHCHOLLAND公司也引入一斗轮式挖泥船，其轮上安装的斗轮是无底型的。而且这艘挖泥船上还安装了一种获得专利的刮板以辅助挖掘的土壤能顺利进入吸嘴。也解决了斗轮中土壤不易排出的问题。Orenstein&Koppel,用于露天采矿的大型斗轮挖掘机的制造商，对斗轮式挖泥船分别设计适合于挖掘粘性及非粘性土壤的斗轮。    三、特性及工作方式    斗轮式挖泥船具有和绞吸式挖泥船同样的特性，除了挖掘的机械方式不同之外。如前所述，斗轮轴垂直于支臂长轴，也就是说，斗

5、轮的挖掘过程是与其横摆方向是对称的。发生下切还是上切方式主要依赖于斗轮绕其轴旋转的方向而不是其摆动的方向。    因为轴的特性，斗轮的驱动与绞吸式挖泥船是截然不同的。绞刀头一般通过长绞刀头杆驱动，而斗轮式挖泥船一般由液压发动机或集成齿轮箱直接驱动。斗轮式挖泥船的其它特性包括工作方式则与绞吸式挖泥船相似。    四、设计    斗轮式挖泥船的设计基本上与绞吸式挖泥船相似，但需考虑切削力在水平方向和垂直方向的分力是完全不同的。因为设计的相似性，可以借鉴有关绞吸式挖泥船设计的章节设计所需的切削功率、泥泵功率及绞盘功率。4.2工程建造  

6、  关于斗轮式挖泥船的建造，可以参考第三章第三节，除了有关绞刀头驱动及绞刀头的相关段落。但斗轮式挖泥船中某些元部件如支臂及刀铲系统与绞吸式挖泥船不同甚至具有更大功率。    一、斗轮式挖泥船的类型    斗轮式挖泥船曾由许多公司建造且各有千秋。斗轮大多安装于可拆卸式的挖泥船上。四家主要供应商包括：    1)Ellicott国际机械公司    产品名称:龙轮（TheDragonWheel）    斗轮上装有2个圏架，8个泥斗安在其上。靠近左舷边的圏架与驱动器相连，另一圏架则由平板保护并与吸泥管相连。泥斗的形状来源于挖掘干燥土壤的挖

7、掘轮。这意味着其不仅具有切削功能，还具有输送功能。因此泥斗后部需弯曲以使被切削的土壤能落进两个圈形平板中，并落入吸泥嘴。这种设计仅适于挖掘非粘性土壤。如果挖掘粘性土壤，大部分土壤将遗留在泥斗中，且泥斗易被石头和残骸堵塞而出现问题。泥斗安装了可拆卸式耙齿。    2)Neumann研究组    15个U形泥斗焊接在2个圏架上。泥斗越靠近底部越狭窄。斗轮的泥斗数量基本为Ellicot设计的2倍，因此在尺寸长的一侧，一条短管与吸泥嘴相连。    泥斗下侧与紧随其后的泥斗上侧的间隙设计需保证挖掘的土壤既能通过此间隙，且能通过吸泥管和泥泵。

8、为防止粘性土壤黏在泥斗上，在斗轮上安装了从吸泥嘴上端伸出到泥斗内的刮板器。    3)Orenstein&Koppel公司    Orenstein&Koppel公司是露天挖矿工业使用的斗轮供应商。此公司为疏浚业主要供应两种类型的斗轮，一种用于挖掘