耙吸挖泥船耙頭耙齒的選擇

耙吸挖泥船耙頭耙齒的選擇（耙頭工作原理）耙頭是耙吸挖泥船用來(lái)吸取泥漿或泥沙的管路的最前端設(shè)備，是自航耙吸挖泥船的破土工具，被稱(chēng)為“吸泥之口”。因原理與形狀似釘耙而得名。由于各工程施工土質(zhì)的多變性，耙頭挖泥性能的好壞直接影響耙吸挖泥船的生產(chǎn)效率，國(guó)內(nèi)外疏浚業(yè)都高度重視耙頭的研究和開(kāi)發(fā)。在耙吸挖泥船發(fā)展過(guò)程中，耙頭的發(fā)展演變與耙吸挖泥船的能力提高息息相關(guān)，即使在耙吸挖泥船自動(dòng)化程度非常高的今天，耙頭的持續(xù)改進(jìn)仍然是疏浚能力提高工作中重點(diǎn)研究關(guān)注的對(duì)象。隨著耙吸挖泥船的不斷發(fā)展，耙頭的型式也將持續(xù)不斷地改進(jìn)和更新。耙頭必須能夠破壞粘在一起的各種類(lèi)型土的連接，挖掘過(guò)程通過(guò)水力方式、機(jī)械方式或兩種方式來(lái)共同完成。經(jīng)過(guò)自航耙吸挖泥船的生產(chǎn)效率與耙頭結(jié)構(gòu)型式的研究深化，耙頭挖泥的理論得到了不斷發(fā)展，近年來(lái)用耙齒切削和高壓沖水切割、液化的綜合疏浚理論代替了以沖刷為主體的傳統(tǒng)理論。在傳統(tǒng)的沖刷理論指導(dǎo)下加利福尼亞耙頭設(shè)計(jì)了加長(zhǎng)的耙罩周長(zhǎng)，用以增加參與沖刷的周邊長(zhǎng)度，提高疏浚效果。同樣以現(xiàn)代“切削”理論為主體的指導(dǎo)思想要求下，設(shè)計(jì)了挖掘型主動(dòng)耙頭，即耙罩可以在遙控(自動(dòng)或手動(dòng))條件下主動(dòng)調(diào)節(jié)耙罩的對(duì)地角度，使其獲得合理的耙齒切削角、合理的高壓沖水角和合理的耙罩對(duì)地夾角，從而形成最佳的夾角組合，減少疏浚功率，提高泥漿濃度，提高疏浚效率。現(xiàn)代耙頭現(xiàn)代耙頭（VascodaGamma）圖3.1耙頭的分類(lèi)一百多年來(lái)，隨著耙吸挖泥船的不斷發(fā)展，國(guó)外耙頭的開(kāi)發(fā)研制也出現(xiàn)了眾多型式，從1908年最早投入使用的弗路林鉤型耙頭（Frunling）開(kāi)始，出現(xiàn)了阿姆勃?jiǎng)谒剐桶翌^（Amborse）及1947年通過(guò)改進(jìn)后的加里福尼亞型耙頭(Californa)，1960年后形成系列化的荷蘭IHC標(biāo)準(zhǔn)耙頭，其他還有文丘里型耙頭（Verturi）和前聯(lián)邦德國(guó)O＆K系列耙頭等。目前，耙頭疏松水底泥砂主要有三種方式：第一種方式是沖刷，通過(guò)泥泵運(yùn)轉(zhuǎn)使耙頭內(nèi)腔產(chǎn)生真空，與外圍產(chǎn)生壓力差，耙頭周?chē)乃ㄟ^(guò)耙頭與河床接觸的縫隙中進(jìn)入耙頭內(nèi)，通過(guò)縫隙瞬間產(chǎn)生的高速水流沖刷帶動(dòng)起吸口周?chē)哪嗌?，這種方式主要是充分利用離心泵產(chǎn)生的真空作用，在挖掘淤泥、松散砂時(shí)十分有效。第二種方式是高壓沖水，利用船艙內(nèi)高壓沖水泵提供的壓力水經(jīng)管路到耙頭水箱內(nèi)，再由底部一排噴嘴射出，密實(shí)的疏浚土在高速水柱的作用下被切割、液化，使泥砂夥粒松散，在耙頭真空作用下被吸入泥泵，這種方式主要針對(duì)密實(shí)性細(xì)砂、粉細(xì)砂。第三種方式是機(jī)械切削，安裝在耙頭底部的耙齒依靠耙頭在水下重量將耙齒插入土中，在挖泥拖曳時(shí)如同機(jī)械切削原理將耙齒前部的泥切削、剝離，與水混成泥漿被吸入泥泵，這種方式主要針對(duì)粘土、亞粘土。（一）沖刷型耙頭以IHC淤泥耙頭和加利福尼亞耙頭為代表，主要依靠沖刷原理進(jìn)行疏浚，泥泵消耗部分功率吸入大量的水，泥漿濃度低，產(chǎn)量低。隨著疏浚業(yè)的發(fā)展,現(xiàn)在這些耙頭也可以裝配高壓沖水沖刷型耙頭圖3.2沖刷型耙頭圖3.2（二）挖掘型耙頭以IHC新型耙頭為代表，主要依靠耙齒切削泥砂和高壓沖水疏松泥砂進(jìn)行疏浚，可提高泥漿濃度和產(chǎn)量。SHAPE 挖掘型耙頭圖3.3挖掘型耙頭圖3.3耙頭結(jié)構(gòu)、功能（一）耙頭總體結(jié)構(gòu)由下圖可知，現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)耙頭主要有二部分構(gòu)成：１．固定體固定體為鋼板電焊結(jié)構(gòu)，端部為圓形、安裝有法蘭，可與耙吸管連接，另一端為帶有軸孔的矩形，用短軸與活動(dòng)罩鉸接。固定體從方到圓過(guò)渡，減少泥漿紊流和阻力損失。固定體外側(cè)焊有筋板，確保強(qiáng)度。固定體下部為水箱?？肯蟼?cè)安裝防撞橡膠，防止風(fēng)浪作業(yè)中與船體碰撞。固定體無(wú)預(yù)傾角度，在最大挖深時(shí)耙吸管與海底平面成45°夾角。２．活動(dòng)罩活動(dòng)罩用鋼板電焊結(jié)構(gòu)成門(mén)字形，后部有軸孔，用短軸與固定體鉸接，可以擺動(dòng)50°，活動(dòng)罩下部左、右二側(cè)設(shè)耐磨鋼板，挖泥時(shí)防磨擋板深深壓入土中，阻止被高壓沖水?dāng)_動(dòng)懸浮的泥砂向二側(cè)逃逸，頭部焊有特厚鋼板做為橫梁，不僅加強(qiáng)了活動(dòng)罩的結(jié)構(gòu)，還可作為耙齒的安裝座?；顒?dòng)罩喉部安裝格柵，有效阻止大粒徑的石塊、雜物進(jìn)入耙管，確保安全。活動(dòng)罩用軸銷(xiāo)與本體連接，如下圖所示為連接處的軸銷(xiāo)，主動(dòng)式耙頭則可通過(guò)液壓缸的控制來(lái)調(diào)節(jié)活動(dòng)罩角度。在可活動(dòng)的活動(dòng)罩和本體中間的連接部通常用橡膠密封。這可以防止渾水的進(jìn)入，減少由其夾帶的泥沙造成的磨損。耙頭側(cè)視圖圖3.4耙頭側(cè)視圖圖3.4（二）耙頭其他細(xì)部結(jié)構(gòu)耙頭其他部件有吸泥口、格柵、短軸、耙齒、高壓沖水噴嘴和拉桿銷(xiāo)軸等。１．吸泥口耙頭的最下端與河床接觸，挖掘的泥沙由此被吸進(jìn)。吸泥口的面積取決于吸泥管，一般是吸泥管的三倍。２．格柵耙頭內(nèi)的格柵圖3.5在吸泥口下面開(kāi)口面裝有格柵，用以防止較大的雜物吸入泥泵導(dǎo)致泥泵損壞（如大石塊、不規(guī)則金屬塊等），格柵矩形孔邊長(zhǎng)尺寸應(yīng)比設(shè)計(jì)通過(guò)泥泵雜物的尺寸小10%。如圖所示中間部分就是設(shè)置在“新海龍”輪耙頭內(nèi)部的格柵，不同類(lèi)型的耙頭，格柵的安裝位置略有不同。耙頭內(nèi)的格柵圖3.5３．短軸短軸二根，用于連接活動(dòng)罩和固定體，外面配耐磨開(kāi)口襯套，確保擺動(dòng)平穩(wěn)。４．高壓沖水和噴嘴新型的耙頭都設(shè)置了高壓沖水管路及出水口，管路與船內(nèi)高壓沖水泵相連，沖水泵運(yùn)轉(zhuǎn)后將高壓水流送至耙頭，用以提高產(chǎn)量。在拋泥時(shí)也可利用高壓沖水對(duì)泥艙進(jìn)行沖洗，有助于徹底拋凈泥沙。５．引水窗活動(dòng)罩上的引水窗圖3.6在耙頭活動(dòng)罩上設(shè)有一引水窗。在挖掘淤泥等土質(zhì)時(shí)，為防止耙頭被悶堵，則可打開(kāi)引水窗，使挖泥作業(yè)作業(yè)正常進(jìn)行?；顒?dòng)罩上的引水窗圖3.6６．耙齒耙齒 圖3.7可增加破土能力，提高泥漿濃度。耙齒有固定或可拆換兩種。如圖所示所示為裝配在“新海龍耙齒 圖3.7７．拉桿在耙頭活動(dòng)罩和固定體之間采用連桿插銷(xiāo)結(jié)構(gòu)，拉桿還設(shè)有寬度70的槽，利用該活動(dòng)槽可使得耙頭活動(dòng)罩依靠自重與泥面良好貼合，以適應(yīng)挖掘淤泥等松軟土質(zhì)的要求。８．橡皮靠墊裝在耙頭內(nèi)側(cè)靠近船舷一邊，其主要作用就是在耙頭產(chǎn)生橫向擺動(dòng)時(shí)保護(hù)船舷板。避免耙頭與船體“硬碰硬”，導(dǎo)致二者損壞。在耙頭兩側(cè)都安裝防撞橡膠，則該耙頭既可在左側(cè)，也可在右側(cè)使用。橡膠護(hù)墊圖3.8橡膠護(hù)墊圖3.8其他耙頭淤泥耙頭圖圖3.9淤泥耙頭圖圖3.9１．淤泥耙頭專(zhuān)為疏浚淤泥和軟粘土設(shè)計(jì)的耙頭。當(dāng)推進(jìn)裝置傳給它需要的力，淤泥被推入耙頭。２．主動(dòng)耙頭耙頭上裝有液壓驅(qū)動(dòng)的滾筒，上面裝有切削工具，能夠切削堅(jiān)硬的淤泥和密實(shí)的沙。這種耙頭的缺點(diǎn)是會(huì)帶起海下電纜和電線(xiàn)。文丘里耙頭圖3.11主動(dòng)耙頭圖3.10文丘里耙頭圖3.11主動(dòng)耙頭圖3.10３．文丘里耙頭該耙頭形成的液體流場(chǎng)比IHC耙頭和加利福尼亞耙頭要好，產(chǎn)量更高。這種耙頭的優(yōu)點(diǎn)是在整個(gè)耙頭上壓力不一樣，導(dǎo)致有較高的吸力。4．威龍耙頭“新海龍”主動(dòng)耙頭圖3.12威龍耙頭圖3.13 “新海龍”主動(dòng)耙頭圖3.12威龍耙頭圖3.13耙齒的使用根據(jù)船舶使用的耙頭，選配耙齒。為了合理、安全地使用耙齒，在使用中應(yīng)注意以下問(wèn)題：１．對(duì)于軟粘土及松散的或具有粘性的砂質(zhì)土有較好的挖掘效果，對(duì)于淤泥及較密實(shí)實(shí)質(zhì)土不適用，加高壓沖水較好。２．耙齒形狀、尺度、數(shù)量和排列要合理。要有適當(dāng)?shù)那腥小⑶邢鹘呛捅诚督?。耙齒切刃的切削力要小而切量要大故齒宜小，數(shù)量不宜過(guò)多。齒的位置盡量少影響流通道路面積。耙齒的排列以各齒的挖跡不重復(fù)和便于吸入為準(zhǔn)。耙齒的高度：（１）要使耙齒入土深度不會(huì)造成過(guò)大阻力而影響航速；（２）有適當(dāng)?shù)奈丝p隙，既不影響泥土的吸人又不使進(jìn)水過(guò)多；（３）應(yīng)注意耙齒愈高危險(xiǎn)性愈大，水力挖掘效果越差。３．挖泥時(shí)推進(jìn)主機(jī)要使螺旋槳產(chǎn)生足夠的推力以克服在一定的流速及挖泥對(duì)地航速下的耙頭