[實用新型]一種模擬水下土體切削與耙齒優(yōu)化的多功能設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520460927.3
• 申請日: 2015-06-30
• 公開（公告）號: CN204731014U
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝立全;洪國軍;劉功勛;張晴波;江帥;郝宇馳;樹偉;王健
• 申請（專利權(quán)）人: 中交疏浚技術(shù)裝備國家工程研究中心有限公司;同濟大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及水利工程中的疏浚工程領(lǐng)域，尤其是涉及一種模擬水下土體切削與耙齒優(yōu)化的多功能設(shè)備。

背景技術(shù)

現(xiàn)代疏浚工程的快速發(fā)展，使得挖掘深度變深、規(guī)模增大，這對挖泥船的疏浚能力和疏浚技術(shù)改進的需求越來越高。同時，我國漫長海岸線上的主要港口與進港航道的底質(zhì)復雜多變，經(jīng)常會遇到密實板結(jié)粉土、細沙和硬質(zhì)粘土的情況，這種難挖的土質(zhì)直接影響挖泥船的生產(chǎn)效率和施工進度。如何提高挖泥船的泥沙挖掘效率，是一個亟待解決的問題。耙吸式挖泥船所用耙頭的性能直接影響其施工效率，因此，如何科學模擬水下土體切削過程和進行高效能耙齒的自主研發(fā)，已經(jīng)成為我國疏浚技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的難點問題。然而，目前國內(nèi)外還缺乏實用有效的分析方法，通常是依靠工程經(jīng)驗設(shè)計耙齒，具有很大的盲目性。為彌補理論分析的局限性，對于新型耙齒的自主研發(fā)，迫切需要結(jié)合簡單易行的室內(nèi)模型試驗進行分析，其中的關(guān)鍵技術(shù)是如何有效模擬水下土體切削過程中的孔隙水高負壓及定量分析孔隙水汽化強度，從水下土體切削阻力形成機制的模型試驗進行新型耙齒的研發(fā)，目前尚未發(fā)現(xiàn)該類模擬裝置的報道。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種模擬水下土體切削與耙齒優(yōu)化的多功能設(shè)備，可以實現(xiàn)水下土體切削阻力形成機制的模擬、剪脹特性的測試、孔隙水汽化規(guī)律的觀測以及對耙齒優(yōu)化設(shè)計提供試驗依據(jù)。

本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種模擬水下土體切削與耙齒優(yōu)化的多功能設(shè)備包括構(gòu)成密封空間的試驗土槽和土槽蓋板，還包括：

設(shè)于試驗土槽內(nèi)的彈簧加載裝置；

設(shè)于彈簧加載裝置上的耙齒固定裝置；

設(shè)于耙齒固定裝置上的耙齒；

設(shè)于土槽蓋板上的孔隙水汽化觀測裝置。

所述彈簧加載裝置包括彈簧移動端滑塊、加載彈簧、彈簧固定端滑塊、滑塊固定螺絲、水平加載滑桿和彈簧張拉固定機構(gòu)，所述彈簧移動端滑塊、加載彈簧、彈簧固定端滑塊依次連接并套設(shè)在水平加載滑桿上，所述滑塊固定螺絲分別設(shè)于彈簧移動端滑塊和彈簧固定端滑塊上，旋轉(zhuǎn)滑塊固定螺絲使其壓緊水平加載滑桿，所述水平加載滑桿的兩端設(shè)于試驗土槽內(nèi)，所述彈簧張拉固定機構(gòu)設(shè)于試驗土槽上，彈簧張拉固定機構(gòu)固定彈簧移動端滑塊的初始位置，所述耙齒固定裝置設(shè)于彈簧移動端滑塊上。

所述彈簧移動端滑塊、彈簧固定端滑塊與水平加載滑桿的接觸面上均設(shè)有滾珠。

所述彈簧張拉固定機構(gòu)包括夾線螺栓、螺母和連接鋼絲，所述試驗土槽上設(shè)有與夾線螺栓配合連接的螺紋孔，所述螺母設(shè)于螺紋孔上，并與夾線螺栓配合連接，所述夾線螺栓的螺桿端部設(shè)有開口，所述連接鋼絲的一端連接彈簧移動端滑塊，旋轉(zhuǎn)夾線螺栓使得連接鋼絲的另一端固定于閉合的開口內(nèi)。

所述耙齒固定裝置包括耙齒固定支架和耙齒安裝角度調(diào)節(jié)螺栓，所述耙齒固定支架設(shè)于彈簧加載裝置上，并與耙齒的端部鉸接，所述耙齒安裝角度調(diào)節(jié)螺栓一端與耙齒固定支架螺紋配合連接，另一端與耙齒的中部鉸接，通過調(diào)節(jié)耙齒安裝角度調(diào)節(jié)螺栓進而調(diào)節(jié)耙齒安裝角度。

所述耙齒安裝角度為耙齒與水平線的夾角，取值范圍為30°～120°。

所述孔隙水汽化觀測裝置為固定在土槽蓋板上的細玻璃管，所述細玻璃管一端開口連通試驗土槽的內(nèi)腔，細玻璃管側(cè)面上刻有刻度標識。

所述試驗土槽和土槽蓋板通過地腳螺栓固定連接，試驗土槽和土槽蓋板之間設(shè)有密閉橡膠墊。

所述試驗土槽的一側(cè)板和土槽蓋板采用供試驗攝像與觀測的鋼化玻璃。

所述土槽蓋板上設(shè)有用于抽真空的真空抽氣管路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：

1)試驗土體置于試驗土槽中，土體可以是現(xiàn)場原狀取土，也可以是按設(shè)計要求填筑土體。耙齒固定裝置與彈簧加載裝置為剛性連接，在彈簧加載裝置的水平牽引動力下產(chǎn)生運動，并帶動耙齒水平切削土體。因此本實用新型能直觀再現(xiàn)水下土體切削過程與切削阻力形成機制。若采用現(xiàn)場原狀土樣，則測試結(jié)果更具生產(chǎn)指導意義，適用于水利工程中的疏浚工程領(lǐng)域的研究開發(fā)。

2)耙齒切削土體的速度可通過變換加載彈簧初始張拉力實現(xiàn)，彈簧加載能連續(xù)可調(diào)。水下土體切削牽引動力可通過改變加載彈簧伸長量和剛度進行調(diào)節(jié)。通過孔隙水汽化觀測裝置可以定量觀測水下土體切削過程中的孔隙水汽化強度。因此本實用新型容易實現(xiàn)水下土體切削所需最低牽引動力、耙齒最佳行進速度、孔隙水汽化等的定量測試。