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疏浚抓斗挖掘特性和平挖策略的研究
| 论文题名： | 疏浚抓斗挖掘特性和平挖策略的研究 |
| 关键词： | 航道疏浚;挖泥船操作;施工管理;平挖策略 |
| 摘要： | 运输船舶的大型化促进了深水港的建设和航道的疏浚，这使得大、中型挖泥船越来越受欢迎。抓斗挖泥船作为挖泥船的一员，具有开挖深度大、灵活性高、与通航矛盾小等诸多优点，所以其在疏浚领域有更广阔的发展前景。为了更进一步提高其挖掘性能，本文围绕疏浚抓斗的挖掘特性和平挖策略展开研究工作，采用理论分析、仿真分析、试验相结合的研究方法，首先对疏浚抓斗的挖掘特性进行理论研究，然后对抓斗实现平挖挖掘作业的可行性及策略进行研究，并仿真研究了示例抓斗的挖掘特性，最后对其进行了平面上挖掘、斜面上挖掘及挖掘时受力情况的试验研究，均取得了一系列成果。 本研究主要内容包括：⑴对抓斗的关键结构参数、运动学关系进行分析，得到了抓斗的运动学方程及底刃的运动学表达式，并分析了抓斗挖掘状态及性能表征参量的计算过程。通过MATLAB软件对抓斗的挖掘状态进行仿真，以上、下承梁同时运动的距离占总行程的比例或挖掘深度作为控制条件，完成了对抓斗进行不同工况下普通挖掘作业的仿真研究，得到了较优挖掘性能时的作业条件及挖掘曲线随控制条件变化的规律。⑵结合现有疏浚抓斗的受力理论及土力学中相关理论，得到了疏浚抓斗作业时所受阻力的计算公式，并仿真分析了平挖与普通挖掘时受到的8个阻力在挖掘过程中的变化规律。⑶提出以上承梁的反向补偿来实现抓斗平挖的理论，通过仿真探索了实现平挖较为合理的操作方式，上、下承梁同时运动的比例相同时，挖掘曲线随着挖掘深度的变化而变化的规律，同时研究了上、下承梁同时运动的比例不同时，挖掘相同的平挖深度，各工况的挖掘曲线、挖掘性能参量呈现的特点。研究了当挖掘对象表面的分布情况为平面或斜面时，实现平挖作业的策略，并以0.2m3长撑杆双颚板抓斗为例，阐明了挖掘策略的应用方法。⑷通过进行平面上抓斗挖掘的试验，获得了上、下承梁在挖掘过程中运动关系和挖掘曲线的特点，研究了抓斗在斜面上挖掘时挖掘曲线的特点，并通过试验测量了抓斗在平面上挖掘时关键部位的作用力。各试验获得的结果与仿真得到的结果基本一致。最后，以0.2m3长撑杆双颚板抓斗在平面上和斜面上的平挖挖掘试验及16m3疏浚抓斗试验，证实了平挖策略的可行性。 |
| 作者： | 刘国瑞 |
| 专业： | 物流技术与装备 |
| 导师： | 肖汉斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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