大型挖泥船抓斗轴承密封性能研究

附件 1项目编号： 浙江省大学生科技创新项目申 报 书创 新 项 目 名 称 ： 王朋 创新项目负责人： 基于海洋环境下的大型挖泥船抓斗轴承自平衡密封装置设计学 校 名 称 ： 浙江海洋学院 申 报 日 期 ： 项 目 类 别 ：个人项目 团队项目浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）实施办公室 制填写说明一、申报书要按照要求，逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。二、格式要求：申报书中各项内容以 Word 文档格式填写，表格中的字体为小四号仿宋体，1.5 倍行距；表格空间不足的，可以扩展或另附纸张；均用 A4 纸双面打印，于左侧装订成册。三、申报书由所在学校领导审查、签署意见并加盖公章后，一式三份（均为原件），报送浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）实施办公室。一、项目简介项目名称 基于海洋环境下的大型挖泥船抓斗轴承自平衡密封装置设计项目性质 （）基础研究 （）应用基础研究项目来源 （）自主立题 （）教师指导选题项目概况起止时间 自 2012 年 3 月至 2013 年 7 月项目状况 1、研发阶段 2、中试阶段 3、批量（ 规模）生产（选项 打）姓名王朋性 别男 出生年月 1986.03.18入学年月2011申请人所在院系机电工程学院联系电电子信箱 1072875947姓名年龄性 别 专业 具体分工王朋 26 男 农业机械化项 目 组主要成员姓名张玉莲性 别 女 出生年月 1964.2主要研究方向 机械系统动力学近三年获奖成果：国家级_等奖_项，省部级_等奖_项项目指导教师近三年科研经费_60_万元，年均_20_万元项目主要内容简介随着我国进出口贸易规模的不断扩大，港口吞吐量稳步增长，对港口建设和进出港航道的要求越来越高，这势必大大增加基建疏浚和维护疏浚量。挖泥船抓斗在挖泥船的工作中起着至关重要的作用，由于抓斗经常工作在海水下几十米深处，工况复杂，抓斗工作时，开合处的轴承受到外部压力作用，导致浑浊的海水和泥沙等很容易进入到轴承里面，使抓斗轴承磨损严重从而影响挖泥船的正常工作，造成挖泥船抓斗利用率低，本项目就是设计一种自平衡密封装置，通过特殊的结构保证抓斗轴承内部的压力稍大于外部相应深度海水的压力，减少抓斗轴承的磨损，通过新型自平衡密封的投入使用，将缩短大型挖泥船抓斗的维修周期，提高抓斗利用率，产生明显的经济效益。二、项目的研究目的及意义1、申请项目的必要性、目的及意义海洋环境下大型挖泥船抓斗的轴承由于经常工作在含有泥砂等悬浮性颗粒介质的工作环境中, 在几十米的海水下工作时要承受巨大的水压，密封件两端压差较大、工况十分复杂，因此经常由于密封件密封面积较小以及密封件老化和磨损快等原因造成抓斗不能正常的工作而影响挖泥船作业，一般出现磨损的原因可以认为是: 抓斗总是在倾斜的状态下抓取货物, 从而使抓斗上的轴承密封件只能阻挡一段时间就会被磨损以至失去防磨保护作用。抓斗在工作状态时, 其落在海水中的方位、角度以及倾斜程度每次均不相同, 抓斗偏斜的方向不但是任意无序的, 而且在一次闭合过程中还会发生很大角度的方向变化。这样, 就使只在一方向上小范围内起作用的抓斗轴承密封件无法给多个方向大范围不断变化的轴承进行防磨保护。在不能起到保护作用的同时反而成了磨损轴承的累赘。目前, 由于处理磨损的维修难度大, 方法简单、落后, 不及时等原因致使很多抓斗的轴承磨损严重, 有的已损坏到无法修复的地步, 给企业带来了很大损失和浪费。为了保证轴承密封件具有良好的密封性能及长久的使用寿命, 这就要求轴承的密封应具有非常良好的的密封结构。用户越来越注重设备的可靠运行性能，如何有效减少维修次数以及延长维修间隔时间，成为企业面临的重要课题。大型挖泥船抓斗中轴承经常工作在海水中，对轴承的要求非常高，由于工况条件复杂需要更好的密封件效果，本项目就是设计一种自平衡密封装置，通过特殊的结构保证抓斗轴承内部的压力稍大于外部相应深度海水的压力，减少抓斗轴承的磨损。2、项目的背景、主要内容、技术水平及应用范围挖泥船抓斗由于工作在工况十分复杂的水下，磨损比较大，磨损是各种机械中广泛存在的问题, 由于产生的原因不同, 发生磨损的机理也不一祥。在抓斗使用中常见的磨损是磨料磨损,据相关部门调查, 在抓斗失效形式中, 由于梢抽磨损而丧失工作性能的约占40% , 由于斗体刃口磨损而丧失工作性能的约占30% , 而由于滑轮磨损及其它部件损坏而丧失工作性能的约占30%由此可见, 提高抓斗销轴与轴套的抗磨性, 提高斗体刃口抗磨性, 这二者是提高抓斗使用寿命的重要途，因此很有必要研究的怎样更好轴承密封件以提高轴承的利用率从而减少抓斗轴承的磨损。提高抓斗的利用效率，为企业缩短抓斗更换时间以节省维修资金。本项目完成后将大大提高抓斗的利用率，产生很明显的经济效益，并可以推广到其他内河疏浚船舶，由于当前我国各大港都在拓宽和加深港池和航道，这势必会增加基建疏浚和维护疏浚量。世界经济的发展带动了临海各种工业园区、人工岛、旅游胜地的兴建、吹填造地、海岸防护工程日益增多。必然会带动大型挖泥船抓斗的应用，前景非常广阔。3、实施该项目所具备的基础、 优势和风险项目合作单位是一所以海洋经济为特色的高等院校，船、机、电等专业在高起点上快速发展，设备齐全,技术力量雄厚，是浙江省船舶工业科技进步的有生力量，船舶专业 2007 年被入选为“国家级特色专业建设点” 、机械和电气专业为省重点专业。学校由浙江省省属高校实验室建设专项资金和本校自筹资金建设的现代船舶与渔具水动力实验室 、 船舶先进制造技术实验室 、 金属材料热处理实验室和现代机械设计实验室等，这些设施仪器比较先进，大大增强了科学研究的能力。为适应浙江省船舶工业发展的快速发展，成立了船舶与机电工程设计研究所 ，以科技进步和机制创新为动力与项目承担单位实行企教联合与互补，发挥合作优势，在浙江沿海地区构筑船舶建造、船舶配套设备研究、设计和人才培养的综合基地，这些都为项目的实施提供了强有力的保障，也为我省船舶工业的进一步发展奠定了物资技术基础。4、项目计划目标通过新型自平衡密封装置的投入使用，将缩短大型挖泥船抓斗的维修周期，提高抓斗利用率，两年后可以使项目合作单位的产值提高 20%，并可进行示范推广，经济效益可观。四、预期成果、知识产权形成及经济、社会效益分析1 项目的预期成果及知识产权归属情况通 过研发与实施，将大大降低修造抓斗轴承磨损所造成的设备维修，节省大量时间，提高抓斗的利用率，低安全事故发生率、提高企业管理水平、提高产品质量和企业经济效益。甚至缩短使用寿命，为此需要花费很长时间和大量经费进行维修。这一问题长期困扰着包括军、民在内的所有船舶。通过本课题研究与推广应用获得的专利等知识产权归属于项目承担单位和项目合作单位2 项目的市场前景分析本项目是根据我省疏浚企业的现状和未来发展趋势提出的。浙江省有船舶企业近 700 家，通过本项目的研发与产业化应用，提高船舶企业的抓斗工作时间，产生可观的社会效益，具有广阔的应用前景。3 项目的盈利能力分析及财务预算本项目是根据企业在实际生产中所遇到的问题后提出的，抓斗处轴承的寿命在很大程度上决定了整个挖泥船抓斗的寿命。4 项目的社会效益分析可大大提高修理能力和修理效率。30 方抓斗式挖泥机自研发以来，企业己经接到订单 2 台，产值达 5000 万元。若整机从日本引进而且是二手产品，每台约需 8000 万元人民币，我国自行研制每台约需人民币 2500 万元，每台可节省投资 40.75%，为国家节省大量外汇，并为我国机电产品出口奠定良好的技术基础，具有明显的经济效益。五、项目实施进度方案2012年3月5日2012年6月30日：收集整理影响大型挖泥船抓斗轴承密封性能的机理和特点。2012年7月1日2013年6月30日：大型挖泥船抓斗轴承密封件的研制。并在此设备的基础上，对设备进行稳定性和可靠性实验，并制定适合产业