水陆两栖挖掘机技术分析

甄海玉，梁晶实

（北京南车时代机车车辆机械有限公司，北京 102249）

水陆两栖挖掘机技术分析

甄海玉，梁晶实

（北京南车时代机车车辆机械有限公司，北京 102249）

介绍了水陆两栖挖掘机特别是中国南车水陆两栖挖掘机的结构组成和主要性能特点，及上述特点在实际应用中的性能优势。

挖掘机；水陆两栖挖掘机；结构组成；技术特点；实际应用

挖掘机工作效率高，适应性强，在工民建等多种领域都得到了广泛的应用。近年来，随着国家大力开发水利工程建设，保护生态环境，保护沼泽湿地，改造河流湖泊等工程，这些区域的共同点就是地面承载力低，必须修筑额外的硬实道路供挖掘机行走和有效作业，所以应用普通的挖掘机很难完成工程建设，费时费力，并且会破坏生态环境。因此，适用于软地面和浅水域的水陆两栖挖掘机应运而生。目前随着市场的需求，也出现了一些设计和改装水陆两栖挖掘机的厂家，在湖北、山东、天津等地都有使用，但是改装的水陆两栖挖掘机没有经过系统的设计和计算，发动机产生的动力不能得到充分的发挥。再加上关键部件设计和采购的局限性，改装的水陆两栖挖掘机不能很好地保证机器的可靠性和稳定性，特别是下车行走装置，施工过程中经常出现浮箱破裂、履带板弯曲、链条断裂、驱动力不足等，操作人员的安全和施工进度很难得到保证。

中国南车水陆两栖挖掘机是搭乘卡特彼勒普通挖掘机先进的动力系统和液压系统平台，专门为工程船舶及常规工程机械无法进入和施工的沼泽地、海涂、淤塞沟渠等区域进行开挖和清淤而研制的。除具有一般通用挖掘机的使用功能外，还具有超低接地比压、水上浮航等特点，是一种可自行出入泥沼、水域及河坡堤岸的特种挖掘机械。其整机由上车装置、下车装置、工作装置三大部分组成。结构外形如图1所示。

图1 中国南车水陆两栖挖掘机结构外形

1 上车装置

中国南车水陆两栖挖掘机采用卡特彼勒原装上车装置,安全、舒适、稳定、可靠的上车装置保证了水陆两栖挖掘机整机的优越性能。

1.1 工作环境舒适

1）宽阔的驾驶视野 最大化的内部空间、更宽阔的视野，为了使驾驶员具有最大的可视度，所有玻璃直接粘在驾驶室上，不需要窗框，利用触式释放系统，可以将前窗上部挡风玻璃打开、关闭并放置在操作员上方的顶篷上，同时后窗可提供后方良好的视野。

2）人性化的操作环境 由于驾驶室内部按人体工程学原理设计，致使每个操纵按钮都在驾驶员伸手可及的范围之内，驾驶室外壳采用阻尼性的驾驶室底座安装到机架上，可提高操作员的舒适度，防振防噪效果更佳，驾驶室内设有大功率冷暖空调，冬暖夏凉，舒适宜人，为驾驶员提供了舒适的工作环境，有助于降低长时间操作产生的疲劳。

3）方便的操作系统 操纵手柄控制装置操作省力，全方位调节的座椅和上下可调的操作平台使操作员能够保持自然的腕部和臂部姿势，同时操作员还可以将一只胳膊放在扶手上来操纵手柄控制装置，而水平和垂直的行程可以减轻操作员的疲劳程度。带有可拆卸手柄的踏板阀可对整机的陆上行走及转向、水中的浮航实施先导操作，与此同时,还采用了液压启动操纵杆,通过锁住、开锁的切换，避免错误操作，保证了驾驶员和周围人群的人身安全，见图2。

图2 驾驶室及操纵机构

1.2 电气液压系统性能优越

1）先进的电气控制系统 该系统可对挖掘机运行状态进行全面实时监控，根据作业负荷随时调整发动机和主泵的功率，使发动机的输出功率和主泵功率完美结合，使整机达到最佳的作业状态，既提高了作业效率，又节约了燃油消耗。

2）可靠的液压系统 液压系统关键部分沿用卡特比勒液压系统主控回路、先导控制回路，使用了先进的负载反馈技术，可使流量按需分配到系统各个工作装置，实现各种工况下的最佳匹配。泵、马达、阀、油管及管接头采用进口产品，确保高可靠性。

2 下车装置

1）浮箱 下车采用浮箱履带式行走装置。左右浮箱既是保证履带正常行走的履带架，又是保证其在泥水中浮行时的浮体，浮箱参照轮船和两栖车辆设计成船体式结构，并在浮箱前后设计有较大的接近角和离去角，可以大大减小运行阻力提高其通过性[1]。作为提供浮力的主要装置，为减轻浮箱重量，浮箱设计为内部骨架型结构，外部高强钢板密封。为提供安全保障，浮箱内部合理分隔成若干个水密舱，为整机提供浮力储备，保证在突发情况下，某一个密封舱破坏进水后不影响其他舱室， 更不会导致整机浮力不足而下沉。这样的安全设计为水陆两栖挖掘机水上浮行和作业提供了有力的保障。

该机具有浮力大、稳性高的优点，能够保证整机在泥水中的正常作业和安全浮航。在实际施工中不需要任何其他附属设备托运即可在水中、沼泽及松软地面上行驶，并能自行出入水域。

2）链条履带行走装置 履带式行走装置采用间隔式履带板固定在带翼的套筒滚子链上由链轮拨动链条驱动履带绕浮箱回转实现整机的移动，这种间隔式履带装置相对普通挖掘机履带板其后面有足够的位置形成被动朗肯区，土壤内聚力可以得到充分的利用。所以这种履带产生的推力远大于普通履带。此外，间隔式履带还具有接地比压小、脱泥性好、行驶阻力小等优点[2]。

水上浮行完全靠履带推进，不需增加其他附属装置；驱动装置采用四轮全驱动大大提高了整机驱动力；履带板采用全箱型密封结构，增加履带板强度的同时为整机提供一定的浮力；该机驱动链条采用三条链驱动，防止在不测状态下任意一条链断裂仍能保证整机安全撤离及临时施工；链条涨紧装置采用蜗轮蜗杆式升降机推动链轮支座来实现，随机配备的升降机方便拆装，随时随地可任意调整履带松紧度，保证履带正常工作。

3）机架总成 机架采用组合式行走架，回转平台和横梁均采用箱型结构，不但保证了车架的结构强度，还简化了制造工艺。机架采用高强钢板焊接而成的箱型结构，减小重量的同时具有很强的抗弯抗扭强度；为保证泥沼地域上有较好的通过性,机架设计有较大的离地间隙；回转平台与横梁、横梁与浮箱支座间均采用螺栓连接，方便拆装运输。

3 工作装置

1）工作半径大 超长的工作装置，可实现立体大范围作业，超大的挖掘半径，能实现地面以上和地面以下大范围挖掘，可高效的进行河道及湖泊的疏浚、远距离挖掘等。由于工作半径大，在接力式施工中有较大优势，减少了场地内运输，施工效率高，工程进度快。

2）工作装置的多种组合 工作装置中的动臂和斗杆由抗拉强度极高的高强钢板焊接而成，采用大箱型截面设计，内设隔板并附加底部护板，使用寿命长，经久耐用，尺寸不一，可供选配多种组合。所配的铲斗则可根据挖掘物质的不同密度选用，根据施工需要还可更换不同作业机具，如抓斗、耙、绞刀泵等。

4 结 语

随着我国水利、农业、养殖业等大力发展建设，许多工程更需要能适应不同工况、不同环境的特种挖掘机械来完成，如沿海滩涂的治理和围海工程，浅海油气田的井位工程，清淤疏浚中的开挖、清淤、修坡、筑堤、排水管道架设，防汛抢险中的筑堤及碱场、鱼塘、虾池的清理等工程，必将需要满足工程要求的水陆两栖挖掘机。

[1]董涤新.多用途浮箱方案设计中的几个问题[J].国防交通，1990，(8)：8-13.

[2]杨楚泉.水陆两栖车辆原理与设计[M].国防工业出版社，2003，(4)：103-105.

(编辑 吴学松）

Analysis of amphibious excavator technology

ZHEN Hai-yu, LIANG Jing-shi

TU621

C

1001-1366(2015)09-0025-02

2015-04-20