一种基于超声波辅助破岩的耙吸挖泥船耙头的制作方法

本发明涉及一种基于超声波辅助破岩的耙吸挖泥船耙头，属于疏浚设备技术领域。

背景技术：

随着我国航运业迅速发展，港口与航道等基建工程得到蓬勃发展，使得国内对疏浚船舶的需求日益增长。耙吸挖泥船是疏浚工程中最常用的疏浚船舶，其抗风浪能力强、对航运干扰小、挖深大、输送距离不受限制，适合于深水、距离作业的填海造地、大型港口航道建设与维护等工程。随着国内外港口航道逐步拓宽与加深，硬黏土、胶结砂乃至岩石底质的疏浚工程不断增多，针对单轴饱和抗压强度大于20mpa的岩土，耙吸挖泥船疏浚能力弱、效率低、能耗高，限制了耙吸挖泥船适用范围，增加了港口航道建设成本。因此，迫切要求对耙吸挖泥船进行一定的改进，增加其疏浚岩石的能力。耙头作为耙吸挖泥船的主要部件，其性能的好坏直接关系到耙吸挖泥船的工作效率和能耗。传统耙头存在应对硬质岩石时破岩能力不足、易损坏、能耗大和切割非平整岩石效果不佳等问题。所以本发明提出一种基于超声波辅助破岩的耙吸挖泥船耙头，用超声波装置来辅助耙吸挖泥船耙头切割破岩，在挖掘作业时，超声波刀头先于耙齿接触岩石并与岩石达到共振，使岩石形成缝隙和裂纹，破坏岩石的完整性，降低岩石的强度，相应地降低了耙齿的挖掘阻力，提高了挖掘效率，降低了疏浚能耗，最终达到优化耙吸挖泥船耙头的目的。另外，当遇到非平整岩石时，通过超声波装置的伸缩，使超声波刀头始终与岩石接触，以此来提高切割非平整岩石的效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的耙吸挖泥船耙头在应对硬质岩石时破岩能力不足、易损坏、能耗大和切割非平整岩石效果不佳等问题，提供一种基于超声波辅助破岩的耙吸挖泥船耙头。

技术方案如下：

一种基于超声波辅助破岩的耙吸挖泥船耙头包括耙吸挖泥船耙头装置和超声波辅助装置，超声波辅助装置焊接在耙吸挖泥船耙头装置的耙吸头上。

进一步地，耙吸挖泥船耙头装置包括耙吸头、刀具架、柱塞缸、柱塞杆、耙齿螺钉、耙齿、大螺栓以及大螺母；所述耙吸头和刀具架通过柱塞缸、柱塞杆、大螺栓和大螺母连接，耙齿通过耙齿螺钉连接在刀具架上，耙吸挖泥船耙头装置通过操作系统控制液压力可以实现刀具架和耙齿相对耙吸头的转动。

超声波辅助装置包括超声波发生器、超声波开关和焊接在耙吸头上的若干超声波装置，超声波发生器连接超声波开关，超声波开关连接每个超声波装置，每个超声波装置包括信号电缆、金属外壳、挡圈、接线板、导电柱、吸声材料、压电片、变幅杆、无线传感器和超声波刀头；所述信号电缆穿过金属外壳的上端连接超声波开关，所述挡圈、接线板、导电柱、压电片均设置在金属外壳内，所述信号电缆连接到接线板，所述接线板上方设置有挡圈，所述接线板上设置导电柱，导电柱向下延伸至下方的压电片上，所述压电片下方连接变幅杆，所述变幅杆的下端设置超声波刀头，所述变幅杆的杆壁上设有无线传感器。

所述超声波装置还包括吸声材料，设置在压电片上方。

超声波装置中的无线传感器实时扫描岩石频率并反馈至操作系统，操作系统根据反馈结果实时调整超声波发生器所发出的超声波频率，使其与当前的岩石频率保持一致，从而使超声波装置中的超声波刀头与岩石达到共振，让岩石形成缝隙和裂纹，破坏岩石的完整性，降低岩石的强度，相应地降低了耙齿的挖掘阻力，提高了挖掘效率，降低了疏浚能耗，最终达到优化耙吸挖泥船耙头的目的。

当遇到非平整岩石时，即无线传感器受到非平整岩石的冲击载荷时，无线传感器将此信号反馈给操作系统，操作系统通过控制液压力来实现超声波装置的伸缩，从而使超声波刀头始终与岩石接触，以此来提高切割非平整岩石的效率。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明通过超声波辅助装置使超声波刀头与岩石达到共振，让岩石形成缝隙和裂纹，破坏岩石的完整性，降低岩石的强度，相应地降低了耙齿的挖掘阻力，提高了挖掘效率，降低了疏浚能耗，最终达到优化耙吸挖泥船耙头的目的。另外，当遇到非平整岩石时，通过超声波装置的伸缩，使超声波刀头始终与岩石接触，以此来提高切割非平整岩石的效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的剖视图；

图3是本发明的超声波装置剖视图；

图4是本发明超声波发生设备示意图；

图中：1：耙吸头，2：刀具架，3：柱塞缸，4:柱塞杆，5：耙齿螺钉，6：耙齿，7：大螺栓，8：大螺母，9：超声波装置，10：超声波开关，11：超声波发生器，9-1：信号电缆，9-2：金属外壳，9-3：挡圈，9-4：接线板，9-5：导电柱，9-6：吸声材料，9-7：压电片，9-8：变幅杆，9-9：无线传感器，9-10：超声波刀头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、2所示，一种基于超声波辅助破岩的耙吸挖泥船耙头包括耙吸挖泥船耙头装置和超声波辅助装置，超声波辅助装置的超声波装置9焊接在耙吸挖泥船耙头装置的耙吸头1上。

耙吸挖泥船耙头装置耙吸头1、刀具架2、柱塞缸3、柱塞杆4、耙齿螺钉5、耙齿6、大螺栓7以及大螺母8；所述耙吸头1和刀具架2通过柱塞缸3、柱塞杆4、大螺栓7和大螺母8连接，耙齿6通过耙齿螺钉5连接在刀具架2上，耙吸挖泥船耙头装置通过操作系统控制液压力可以实现刀具架2和耙齿6相对耙吸头1的转动。

如图4所示，超声波辅助装置包括超声波发生器11、超声波开关10和焊接在耙吸头上的超声波装置9，超声波发生器11连接超声波开关10，超声波开关10连接每个超声波装置9，每个超声波装置9包括信号电缆9-1、金属外壳9-2、挡圈9-3、接线板9-4、导电柱9-5、吸声材料9-6、压电片9-7、变幅杆9-8、无线传感器9-9和超声波刀头9-10。所述信号电缆9-1穿过金属外壳9-2的上端连接超声波开关10，所述挡圈9-3、接线板9-4、导电柱9-5、压电片9-7均设置在金属外壳9-2内，所述信号电缆9-1连接到接线板9-4，所述接线板9-4上方设置有挡圈9-3，所述接线板9-4上设置导电柱9-5，导电柱9-5向下延伸至下方的压电片9-7上，所述压电片9-7下方连接变幅杆9-8，所述变幅杆9-8的下端设置超声波刀头9-10，所述变幅杆9-8的杆壁上设有无线传感器9-9。

优选地，所述超声波装置还包括吸声材料9-6，设置在压电片9-7上方。

超声波装置9中的无线传感器9-9实时扫描岩石频率并反馈至操作系统，操作系统根据反馈结果实时调整超声波发生器11所发出的超声波频率，使其与当前的岩石频率保持一致。从而使超声波装置9中的超声波刀头9-10与岩石达到共振，让岩石形成缝隙和裂纹，破坏岩石的完整性，降低岩石的强度，相应地降低了耙齿的挖掘阻力，提高了挖掘效率，降低了疏浚能耗，最终达到优化耙吸挖泥船耙头的目的。

当遇到非平整岩石时，即无线传感器9-9受到非平整岩石的冲击载荷时，无线传感器9-9将此信号反馈给操作系统，操作系统通过控制液压力来实现超声波装置9的伸缩，从而使超声波刀头9-10始终与岩石接触，以此来提高切割非平整岩石的效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。