摘 要

水下电液抓斗是一种广泛应用于航道疏浚和大型海洋工程建设的水下挖泥装置。近几年来，跨海大桥、沿海港口建设等大型海洋工程建设都在高速发展。因此对水下电液抓斗的液压系统的研究将极大促进疏浚业的发展，从而促进国内经济的发展。本文设计的是斗容为200m³的电液抓斗的样机的液压系统。设计中，全部采用插装阀回路，并采用恒功率变量泵，能很好地满足工况需求，并能很好地反映实物的性能。

关键词：水下抓斗；疏浚；液压系统；插装阀

Abstract

Hydraulic dredging grab is widely used in dredging and marine construction projects. In recent years, Bridge, coastal port construction and other large marine constructions are developed in the high speed. Therefore, the study of hydraulic system of hydraulic grabs, will greatly promote the development of the dredging industry, so as to promote the development of economic. This design is a hydraulic system of a prototype of a hydraulic dredging grabs that has a bucket capacity of 200m³ .The system uses cartridge valve circuit and constant power variable pump. This design can satisfy the needs of working conditions and reflect the performance of the prototype.

Key Words: Underwater Grab; dredge; hydraulic system ;cartridge valves

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 水下电液抓斗的基本介绍 1

1.2 研究的目的和意义 2

1.3 水下电液抓斗的国内外研究现状 2

1.4 研究内容 3

第2章 液压系统的功能原理的设计 5

2.1 明确技术要求 5

2.1.1 主机的动作要求 5

2.1.2 主机的性能要求 5

2.1.3 主机的使用条件以及工作环境 5

2.2 工况分析 5

2.3 确定液压系统的主要参数 6

2.3.1 初选液压执行元件的设计压力 6

2.3.2 计算液压缸的主要结构尺寸 7

2.4 拟定液压系统原理图 9

2.4.1 液压系统类型的拟定 9

2.4.2 调速回路的拟定 10

2.4.3 方向控制回路的拟定 10

2.4.4 动力源方案的拟定 10

2.4.5 压力控制回路的拟定 11

2.4.6 根据实际工况拟定的其它回路 11

2.4.7 制定系统原理图 11

第3章 液压元件的计算和选型 15

3.1 液压缸的参数计算及选型 15

3.1.1 液压缸的参数计算 15

3.1.2 液压缸的选型 15

3.2 液压泵的参数计算及选型 15

3.2.1 液压泵的参数计算 15

3.2.2 液压泵的选型 16

3.3 电动机的参数计算及选型 17

3.4 联轴器的选型 17

3.5 二通插装阀的选型 17

3.5.1 主油路上作为安全阀的二通插装溢流阀的选型 17

3.5.2 液压缸无杆腔一侧的二通插装溢流阀的选择 18

3.5.3 液压缸有杆腔一侧的二通插装溢流阀的选择 19

3.5.4 主油路上起单向阀作用的二通插装方向阀的选择 20

3.5.5 控制进油方向的二通插装方向阀的选型 20

3.5.6 控制回油方向的二通插装方向阀的选型 20

3.5.7 差动回路的二通插装方向阀的选择 21

3.6 液压辅助元件的选型 21

3.6.1 过滤器的选型 21

3.6.2 温度仪表的选择 22

3.6.3 压力传感器的选择 22

3.6.4 液位传感器的选择 22

3.6.5 位移传感器的选择 22

3.6.6 液压元件明细表 22

3.7 液压系统的性能验算 23

3.7.1 回路压力的损失验算 23

3.7.2 液压系统的温升验算 23

第4章 液压装置的结构设计 25

4.1 液压装置的结构形式 25

4.2 油箱的设计 25

4.3 液压泵站类型及其组件配置形式的选择 25

4.4 阀集成块的设计 26

4.5 管路以及管路的布置 27

4.6 经济性分析 28

第5章 总结与展望 30

5.1 总结 30

5.2 展望 30

参考文献 31

致谢 32

第1章 绪论

1.1水下电液抓斗的基本介绍

抓斗是一种对泥沙、矿石以及各种散装货物进行抓取和卸出的装置。它通过左右两个组合斗或多个颚板的开合动作来完成工作。抓斗按形状可以分为贝形抓斗和桔瓣抓斗。按驱动方式可以分为液压式抓斗和机械式抓斗两种。机械式抓斗自身没有开合机构，一般由绳索或连杆外力来进行驱动。液压式抓斗本身装有开合结构，一般执行元件为液压缸，液压缸的活塞杆伸出时，抓斗闭合，活塞杆缩回时，抓斗张开。

水下电液抓斗的液压驱动系统包含有电动机和液压泵等。水下电液抓斗在工作时，依靠外部电源来驱动电动机转动从而带动液压泵转动产生压力油，并通过一系列液压控制元件的控制来实现液压缸的伸出和缩回动作，从而实现抓斗的启闭动作。水下电液抓斗一般与起重船和挖泥船配套使用，用于水下疏浚，包括挖泥、打捞以及抓取大型石块等。

疏浚用的水下抓斗除了水下电液抓斗以外，还有机械重力式抓斗。相对于机械重力式水下抓斗而言，水下电液抓斗具有挖掘性能好，斗容大等优点。水下电液抓斗的最大斗容达到了200m³，最大起重量达到了690吨。

图1.1 贝形抓斗

图1.2 多瓣型抓斗

1.2研究的目的和意义

水下电液抓斗广泛应用于航道疏浚和大型海洋工程建设等领域中。随着西部大开发战略和南海开发战略的实施，长江干线航道疏浚工程和跨海大桥等大型海洋工程建设高速发展。随着全球经济的高速发展，疏浚业扩展了许多新的领域，如填海造陆、采矿等，疏浚业迅速发展。因此，我国对大型水下疏浚抓斗的需求越来越大。由于水下电液抓斗具有斗容大、挖掘性能好以及钢丝绳使用寿命长等优势，水下电液抓斗在中国疏浚业中的需求越来越大，性能要求也越来越高。在疏浚业迅速发展的今天，我国自主研发大型水下电液抓斗是非常有必要的。这样可以不仅打破大型水下电液抓斗被日本、美国等国家垄断的局面，还能够促进我国疏浚业的发展。因此，对水下电液抓斗的液压系统的研究将极大促进我国疏浚业的发展，从而促进国内经济的发展。

1.3水下电液抓斗的国内外研究现状