一种河道处理杂草、污物用的综合处理船的设计

周皓 苗现华 张宏杰

摘 要：針对一种河道处理杂草、污物用的综合处理船，使用西门子PLC来控制挖泥船的船体、活动船体、横向导轨和纵向导轨、机械手和二级液压缸的运动，实现小型狭窄河道中杂草、污物的综合处理。

关键词：综合处理船；机械手；PLC

1 背景

目前国内针对水域面积比较宽阔的河流，一般采用大型排污船进行作业，可是对于窄小的河面，一般采用双船处理船挖掘，可以有效地除去污物和杂草，但是，由于双船处理船体积庞大，狭窄河道无法进入；采用引水冲刷，使用成本高，且对于顽固水草和污物无法清除；采用手工打捞，工作量大，工作效率低下。

2 综合处理船的总体设计方案

文章设计一种河道综合处理船，它包括船体、活动船体、横向导轨和纵向导轨、机械手和二级液压缸；船体内设有载物仓；横向导轨安装于船体的横向位置；纵向导轨设置与船体上的纵向位置；活动船体安装于纵向导轨上；机械手通过机械手底座安装于横向导轨上；二级液压缸安装于船体的底部。

本设计让活动船体可在液压缸的驱动下沿导轨向船体压缩，缩小水草和杂物之间的间隙，使载物仓能够装载更多的杂物和水草，有效地提高了载物仓的承载能力。如图1所示。

船体的水箱位于船体的两侧；横向导轨和纵向导轨分别安装于载物仓的横向位置和纵向位置；活动船体安装于纵向导轨上，可以沿着纵向导轨运动，活动船体分为左侧部分和右侧部分，左侧部分位于载物仓的左侧，右侧部分位于载物仓的右侧，活动船体的运动通过驱动液压缸驱动；机械手通过机械手底座安装于横向导轨上，机械手可以沿着横向导轨做横向往复运动；机械手可以做360度转动；在船体的底部设置六个二级液压缸；二级液压缸安装于船体的底部。

为了去除打捞的杂草和污物中多余的水分，本设计中载物仓的底部设有漏孔，漏孔为一组，该组漏孔由若干个组成。漏孔的设置使从河道中打捞放入载物仓的杂草和污物上多余的水返回到河道中，使载物仓能够装载更多的杂草和污物，提高了排污的工作效率。

为了有效控制活动船体的运动速度和运动精确度，本设计中所述活动船体优选采用液压缸驱动。

本设计中，还可以在船体两侧还设有水箱，水箱的设置使行驶中的船体更平衡稳定。当船体出现倾斜时，可以向翘起的一侧水箱中注入河水，调整船体两侧的重量，使船体处于一个平衡状态，提高了本设计所述河道综合处理船行驶时的平稳性。

当一些河道中出现顽固的杂草和污物，粘在河床上，无法采用机械手打捞时，在机械手支架上还可以装载切割机，采用切割机将顽固的杂草和污物从河床上分离，有效的保证了河床的清洁。

3 河道综合处理船回转机械手设计

河道综合处理船回转机械手作为抓取河道垃圾放置于船体上，使整个船体保持平衡；当河道处理船停于河道中开始作业时，设置于船体底部左右两侧的二级液压缸放下，支撑在河床底部，使船体平衡稳定的固定于河床上；船体固定后，机械手启动开始打捞河里的杂草和污物，当机械手打捞到杂物后，机械手沿着横向导轨运动，将打捞上的杂草和污物放入载物仓，由于载物仓底部设有漏孔，杂草和污物上附着的水分通过漏孔回流入河中，减轻了杂草和污物的重量，当载物仓虚满时，活动船体沿纵向导轨做纵向运动，向载物仓中间方向挤压杂草和污物，使杂草和污物缩小间隙，以便装入更多的杂草和污物。

本设计利用铲斗气缸伸缩控制铲斗抓取物体，斗杆气缸伸缩用于控制斗杆伸缩，大臂气缸伸缩控制大臂的伸缩。机械手的转动由回转机械手立柱控制。如图2所示。

4 结束语

本设计所述的河道综合处理船为一条处理船，减小了处理船的体积，使其能够在狭小的河道中穿行除草除污物，将环保工人从繁重的体力劳动中解放出来，同时提高了劳动效率。

参考文献

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作者简介：周皓（1981-），男，江苏徐州人，工程师，苏州健雄职业技术学院，主要研究工业自动化控制。