摘要：本文主要介绍了水陆两用挖掘机的发展概况，及目前该机型主要存在的一些缺点，并针对性的提出了一些改进意见。
关键词：水陆两用挖掘机；浮箱履带挖机；挖泥船；
1、概述
SLWY-100型水陆两用挖掘机是在借鉴了以往军用两栖式登陆车、水陆两用战车技术和综合已有的国内外浮箱履带式滚轮链条水陆两用施工机械及车辆的基础上，进行技术创新，而研发的一种新型超低比压水陆两用工程设备。除具有一般通用挖掘机的使用功能外，还具有水上浮航、超低接地比压，能在松软泥泞的湿地、滩涂、沼泽地带及泥水中作业和行驶。主要应用于沿黄引黄区的引水工程、城市引水、供水工程；沿海滩涂治理、围海工程和盐碱地的改造；清淤疏浚中的开挖、清淤、修坡、筑堤、排水、输水管道的架设；防汛抢险中的筑堤、压桩及鱼塘、虾池的开发清理等。
图1、SLWY-100型水陆两用挖掘机主视图
图2、SLWY-100型水陆两用挖掘机侧视图
2、技术发展概况
2．1、技术发展概况
履带式水陆两用车辆的发展伴随着1916年坦克的出现就开始了，并首先由民间研制成功，又很快被军队所采用。作为两栖登陆战的运输车辆和战斗车辆取得了飞速的发展，截止二战结束，仅美国的LVT型两栖登陆车辆及其变型就生产了两万多辆，并在太平洋诸岛的大规模登陆战中广泛应用。战后，在借鉴水陆两用登陆车及水陆两用战车的基础上，从二十世纪六十年代开始，为了满足经济建设发展的需要，使民用型浮箱履带式水陆两用施工机械逐步发展起来。
我国在二十世纪八十年代初，为了满足国内水利工程建设的需要，在参考进口机型的基础上，开展了水陆两用挖掘机的研制和仿制工作。先后有水利部长春所设计的SLWY—60、SLWY—60A、SLWY—60B型及抚顺挖掘机厂、水利部郑州机械研究所以日本MA100USTV为蓝本，仿制的WYA40AR型和SLWY—40型以及詹阳SLJY300型水陆两用挖掘机问世。
2．2、目前存在问题
现有的国内外浮箱履带式底盘行走机构采用的都是无密封、无润滑的滚轮式链条与履带瓦构成的间隔式履带在浮箱导轨上移动的方式，工作环境恶劣，经常作业于泥水粉沙之中。由于无法润滑和泥沙的侵入，使滚轮和销轴过度磨损而丧失传动能力，而更多的则是滚轮卡滞、无法转动，与浮箱承载导轨产生直接摩擦，加之链条销轴内端部与浮箱限位的侧导轨的接触摩擦，在陆上行走时就可以看到大量的火花。国外这类行走结构连续行走寿命一般不超过300小时，而国内生产的滚轮链条，因各厂家质量的不稳定，寿命还要低，而水中用履带划水浮航又加剧这种磨损，迫使用户不得不经常对浮箱导轨进行大修和更换变形履带，从而严重地影响了整机的正常作业和功效的发挥。由于磨损还使行走机构内阻加大，造成爬坡能力明显下降，为此不得不加大驱动功率，形成大马拉小车，造成功率浪费，使经济性变差。
任何事物的发展不会是一下子就十全十美，我们找出不足，并不是说它一无是处，目的是找出解决问题的方法，不断创新，使之发展，更好的为经济建设服务。应该说浮箱履带式滚轮链条底盘的出现，解决了水陆两用挖掘的有无问题和一些过去无法施工问题，功不可没。由于当时各种配套条件和一时无法突破的技术问题所限，我们现在应给予充分的理解和公正的评价。比如液压系统元件当时16Mpa刚开始普及，而21Mpa还不太敢用，而现在32Mpa的应用已习以为常了。
3、国内外概况
3．1、国内水陆两用挖掘机目前概况
目前在国内生产水陆两用挖掘机的厂家众多，但大多是一些小型企业，比较突出的整机厂家有荣盛机械生产的RS80SD，标准斗容0.4m3；RS150SD，标准斗容0.5m3；RS210SD，标准斗容0.9m3。山河智能生产的SWD150SD，标准斗容0.28m3；SWD210SD，标准斗容0.45m3，SWD300SD，标准斗容0.6m3，国内生产的该机型主要区别在于，其单个浮箱驱动方式有单马达驱动和双马达驱动；链条有两链条和三链条驱动；履带瓦的结构形式有凹型、槽型等；平行臂的结构形式有穿杠和X架型等区别。
3．2、国外水陆两用挖掘机概况
国外能代表当代水陆两用挖掘机水平的是美国以卡科特彼勒陆用320型上车配套及日本小松以陆用PC200上车配套再配以浮箱履带式底盘的水陆两用挖掘机，其水平基本相当。但也存有很多不足，如在使用中发现日本小松的水陆两用挖掘机不但出现由于浮箱四角弧面骨架设计不合理出现变形，而且浮力储备还不足，特别是水中浮航时横向稳定性较差。
4、关键技术问题
4．1、关键技术问题
（1）浮箱导轨严重磨损问题
（2）链条磨损断裂问题
（3）驱动力不足问题
（4）履带瓦变形问题
4.2、问题解决办法
（1）浮箱导轨严重磨损问题
LVT—1登陆车采用的就是与我们目前浮箱履带式水陆两用挖掘机相同的无润滑滚轮式链条履带在车体导轨上滚动的行走方式，致使车体磨损严重，而且运转起来也不太可靠，履带在水中浮航时经常脱落，因此该型号的登陆车在1941年7月至1942年6月仅产生了1225辆就不再生产了。为此，我们在新设计的中档系列产品上对浮箱轨道更换了耐磨材料，并增加了热处理工艺，提高了导轨的硬度和耐磨性，使磨损的问题得到了初步解决。
（2）链条磨损断裂问题
在目前国内外浮箱履带式滚轮链条应属于单销开式无润滑铰链类。该类铰链最主要的缺点是有较大的磨损，并且不能修复。比如开式的东方红54铰链，由褐土、黄土和黑土地区转到松散的沙土地带工作时铰链寿命（也就是整条履带寿命）从约3000多连续小时降低到只有200多小时，而寿命最长的LVTP—7（AAV—7）也只有600连续工作小时，那么同属于开式无润滑单销式滚轮链条构成的间隔式履带寿命在沙土中连续工作时间小于300小时也就不足为怪了。
对此，许多设计师采取了很多办法，如在滚轮里加装滚动轴承并且密封，防止沙土进入铰链中，如西南车辆厂就是这么做的。再如在主坦克上加高性能橡胶元件的双销式履带效果很好。但是这些办法不是可靠性差就是因其复杂性和高昂的价格被排除在民用之外。对此我们在参考小松链条的基础上，对滚轮链条进行了重新设计，加强了链板强度，更换了滚轮及销轴的材料，增加了热处理工艺，使链条磨损断裂的问题得到了初步解决。
（3）驱动力不足问题
现有的水陆两用挖掘机，除最新型的日本小松水陆两用挖掘机外，都存有驱动力不足的问题，特别是在爬坡时表现尤为突出。为此，我们在总功率不增加的情况下，在每侧浮箱上都采用了同步双驱动的方式，使驱动力大为提高，从根本上解决了整机驱动力不足的问题。
（4）履带瓦变形问题
根据对现有履带的各种结构型式和应用特点的分析了解到，目前浮箱履带式水陆两用底盘采用的履带瓦，主要有两种：一种是以美国、德国为代表的槽形瓦，有的中间还加有硬木方；另一种是以日本为代表的矩形钢管履带瓦。槽形履带瓦为特制铝合金瓦，价格昂贵；矩形钢管瓦加封头，可增加浮力。这两种履带瓦都存有易于变形弯曲的问题。我们采用的是内部加有加强筋的矩形钢管履带瓦结构，究其原因：一是价格适中，二是具有一定浮力，三是增加了履带瓦的抗弯抗扭能力。
5、整机各部结构
5．1、上车主要结构
本机上车采用的是国内合资企业或外资独资企业生产的具有现代挖掘先进水平的通用挖掘机上车。
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5．1．1、全新造型的驾驶室
驾驶室应是根据人机工程学设计具有现代气息的新型驾驶室，内部设置要舒适、豪华，为了使驾驶员具有最大视野，驾驶室应配有可开启的天窗，前窗应能很容易地打开，并滑移到顶部的存放位置，前下窗应能很方便的存放在驾驶椅的后方。驾驶室应具有良好的密封和减振降噪功能，以便驾驶员工作得更舒服，有利于功效的提高。
5．1．2、舒适的操作环境
具有可方便调整的座椅及扶手，以减轻驾驶员的疲劳。符合人机工程学的先导操作手柄，动作轻盈，精确可靠。具有可调角度，防止反光的控制、监视合为一体的仪表监视控制系统，按键式控制及对工作状态进行监视和显示的仪表，以防止事故的产生，使驾驶员能更集中精力工作。还有可调风量和提供新鲜空气的空调系统。
5．1．3、先进的操作系统
座椅上的两只先导手柄和安全手柄，能对工作装置实施轻松有效的操纵，使上车的回转，动臂、斗杆、铲斗正常运转。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。对发动机实施电动按钮式控制。控制台的位置和操作方式应适合于快速、精确和平稳的工作。仪表盘能快速显示机器的各种状态，如发动机的转数、水温、油温等。发动机转数应能用按钮进行无级调速，并具有计算机辅助功率选择系统（CAPO系统），根据工况，轻轻一按按钮就可以选择发动机功率方式，即所需要的作业功率。电子控制系统使发动机转数及液压系统压力相匹配，以实现最大功效和最少的油耗。功率选择方式一般分为四种：H方式（100％）用于重形挖掘；S方式（80％）用于一般挖掘及装载；L方式（65％）用于轻型的起重、平地等作业：F方式（40％）用于精确、细致地作业，如敷设管道、最后清理等工作。如遇到特殊情况需要短时间增大功率时，按动左操纵手柄上的按钮，功率即可增加10％，并维持8秒钟。发动机启动后如发动机冷却液温度过低，控制器上的功率选择系统会启动自动预热系统，使发动机加速，提高水泵循环速度加热预热。当先导阀回到中位时，自动怠速装置会调节发动机转数到最小油耗。当液压部分停止工作4秒以上时转速会自动降至1200rpm，让驾驶员在较安静的情况下等候运载工具，而当先导阀开始工作时，发动机会自动将转数恢复到原来水平，不用驾驶员总调整发动机的油门。如驾驶员需要发动机一直全功率工作，该功能可以被人为取消。
本机使用的发动机是属于环保型低排放的康明斯6BT5.9—C 6缸4冲程、直喷式发动机，该机具有性能可靠，油耗低，寿命长等特点，飞轮总功率为100kw/2100rpm。
5．1．4、可靠的液压系统
液压系统采用的是双泵双回路总功率系统，两套调节系统分别控制，在不工作时（阀组中位），阀组负向控制压力使泵排量减少到最小，不但降低了系统的发热，还可实现节能。正常工作时可根据作业工况选用不同的功率方式，泵的排量也随之改变，这样就可以充分利用发动机功率。
控制阀组可以实现复合动作：即斗杆、动臂提升及行走等的合流。作业中控制回转的斜盘式柱塞马达带有制动、工作平稳可靠，寿命长且无需调整。
行走是双速斜盘式柱塞马达带动，该马达带有制动阀和驻车制动。
液压系统的额定压力为33MPa，先导制动系统为4MPa。
5．1．5、工装的多种组合
该机工作装置中的动臂和斗杆为低应力箱式焊接结构，尺寸不一，其中动臂有5.65m长的单动臂，斗杆则有2.25m、2.92m二种长度（可以实现二种组合）。而所配的铲斗则可根据挖掘物质的不同密度选用0.51m3、0.75m、0.80m3、0.86m3、0.87 m3、0.90m3、1.05m3、1.20m3的八种铲斗，本机采用的是标准动臂、斗杆和铲斗的组合。
5．2、下车主要结构
5．2．1、下车的主要构成
该下车主要由“X”型台车架、左右浮箱、引导装置、驱动装置、滚轮链条和履带瓦构成的间隔式履带所构成。左右浮箱通过联接板与“X”型台车架组合在一起，引导装置、驱动装置则分别装在左右浮箱的前后，由滚轮链条和履带瓦构成的间隔式履带则环绕其上，每侧浮箱上的驱动装置都采用了同步双驱动的方式，而每侧浮箱上的履带张紧的自动调正则由插入式张紧轮来实现。
由于下车采用的是类似于双体船式的型式，具有浮力大，稳定性高，能保证整机在泥水中正常作业和水中的自由浮航。
5．2．2、各主要部件结构
1）浮箱
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航时的浮体。浮箱采用的是箱形薄板与骨架混合式结构焊接而成。每个浮箱里都带有隔板，将其分成若干个密封隔舱，并保有较高的储备浮力，因此能够保证整机在泥水中因不测事故而破损时的安全和撤离。为了减少行驶阻力，在浮箱的前后都设计有较大弧线的接近角和离去角。
2）行驶机构
行驶机构主要由安装在浮箱上的驱动轮、驱动装置、引导轮、张紧装置及间隔式履带所组成。
带有驱动马达、减速器和驱动轮的同步双驱动装置安装在浮箱的后上方。
带有张紧装置的插入式张紧轮安装在浮箱的前上方。
滚轮链条与带有加强筋的矩形钢管履带瓦组成的间隔式履带，则环绕在由引导轮、驱动轮及浮箱导轨构成的环形轨道上。
3）车架
车架是在国内外首次在水陆两用挖掘机上应用具有很强的抗弯抗扭强度的“X”型结构的台车架，不但保证车架的结构强度，而且还简化了制造工艺。
6、新机型的特点
新机型是在总结国内外已有的水陆两用挖掘机及借鉴水陆两用履带式战车行走机构的基础上，以赶超日本小松产品为目标进行了重新设计，因此系列新机型不但保留了原机型的优点，同时又增加了新的特点。
6．1、功率利用率高
由于采用了进行技术创新的同步双驱动三链条新型浮箱履带式底盘结构，在行走速度不降低的情况下，使整机的行走的爬坡能力有了较大的提高，从而将整机的驱动功率降至与工作机构相当的陆用挖掘机水平，不但提高了功率的利用率，而且还提高了整机的经济性。
6．2、使用寿命得以延长
由于新系列水陆两用挖掘机进行了重新设计，改进了浮箱和间隔式履带的结构、材料和工艺，加之防腐措施的增加，使过去浮箱的履带经常大修和更换履带问题得到了缓解，寿命增加，从而使设备的利用率也有较大的提高。
6．3、技术水平先进
整机的上车，我们直接采用了与国外先进技术处于同一水平的在国内生产的合资或国外独资企业大批量生产的通用挖掘机，而下车则是在克服了小松机型不足的基础上按《双驱动三链条浮箱履带式水陆两用挖掘机》要求进行的设计。现在新机型不但实现了当初的赶超日本小松机型的目标，而且还有所超过，使我们挤进了水陆两用挖掘机当今世界先进水平的行列。
7、市场发展前景
随着国民经济的快速发展和社会主义新农村的建设的全面开展，水环境保护、供水饮水安全、河道的疏浚、开挖、松软地区的治理和沿海滩涂的开发利用等已经提到了各级政府和水管部门的议事日程。这就加大了市场对水陆两用挖掘机的需求。由于国产机型在上一个世纪八十年代集中生产了一批后，基本就很少生产，加之机器本身的先天性固有不足，使一些单位感到失望并开始向国外寻找厂家。国外机型不但昂贵，而且也存在着多年来一直没有解决的不足和缺陷。因而，研制新型水陆两用挖掘机，并尽快投入批量生产，为工程建设单位提供先进的、性能可靠的、经济适用的国产水陆两用挖掘机，替代进口，满足工程建设的需要，为国民经济的发展和水利工程建设做出新的贡献。
参考文献：
[1]马建国 冯刚 吴佩锋 吴磊，水陆两用挖掘机在滩涂筑堤清表工程中的应用，《江苏水利》-2014年4期
[2]孟庆伟，梅华锋，邵明明，CCWSL-80型水陆两用挖掘机的研制及其性能特点，《中国水利》-2009年16期
[3]张旭鹏，水陆两用挖掘机在软弱基础施工中的应用，《城市建设理论研究（电子版）》 -2012年25期
论文作者:王勇,戴科荣
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/28
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