- •Путевые работы и технический флот
- •Содержание
- •Введение
- •1. Расчет элементов грунтонасосной установки землесоса
- •1.1. Грунтонасосная установка
- •1. Центробежный насос. 2. Грунтоприемник.
- •3. Всасывающий трубопровод. 4.Напорный грунтопровод
- •1.2. Расчет диаметров грунтопроводов
- •1.3. Расчет характеристик грунтопровода
- •2. Технологическая карта работы землесоса траншейным способом
- •3. Определение основных параметров черпакового устройства
- •4. Технология работы многочерпаковых снарядов
- •Использованная литература
- •Воронина Юлия Евгеньевна – к.Т.Н., доцент Путевые работы и технический флот
- •Методическая разработка для студентов специальности
- •270104.02 «Водные пути, порты, воднотранспортные сооружения и сооружения на морском шельфе»
- •603600, Н. Новгород, ул. Нестерова, 5
2. Технологическая карта работы землесоса траншейным способом
Дноуглубительные прорези, выполняемые землесосными снарядами без механических разрыхлителей, разрабатываются, как правило, траншейным способом. Основные достоинства такого способа состоят в том, что он обеспечивает высокую концентрацию гидросмеси и создает в прорези запас на заносимость.
Для обеспечения заданной глубины на гребнях траншеи необходимо правильно задать величину заглубления грунтоприемника, а для обеспечения расчетной производительности землесоса необходимо правильно выбрать скорость продвижения землесоса на траншее в зависимости от толщины снимаемого слоя и рода грунта.
Для выполнения этих условий оператору, управляющему работой землесоса, необходимо иметь соответствующие рекомендации. Такие рекомендации даются в виде технологической карты, исполненной в табличной или графической форме.
Схема формирования профиля дна при работе траншейным способом с эллиптическим грунтоприемником приведена на рис. 2.
|
Рисунок 2 – Забор грунта эллиптическим грунтоприемником.
- заглубление приемника в грунт;
- глубина выработки
Заглубление приемника в грунт зависит от полезной толщины снимаемого слоя грунта , от ширины входного отверстия грунтоприемника , ширины траншеи и рода грунта, который характеризуется величиной заложения мгновенного и установившегося откоса .
Толщина полезного слоя определяется по промерам, выполненным изыскательской партией и указывается на укрупненном плане дноуглубительной партии.
Наибольшее распространение на современных землесосных снарядах имеют так называемые щелевидные или эллиптические грунтоприемники. Ширина их отверстий составляет в среднем около 2,5 диаметра всасывающего трубопровода, т. е.
|
(12) |
Также в настоящее время широко применяются трехсекционные грунтоприемники, которые позволяют в 2,5 раза уменьшить объем бесполезно извлекаемого грунта, снизить изнашивание деталей грунтовых насосов и груноприводов.
Из условия удобства ориентирования землесоса на траншее и обеспечения контроля за выработанной глубиной, ширина траншеи обычно назначается равной ширине корпуса землесоса. Однако, это условие выполняется не всегда. На легких подвижных грунтах и сильном течении или применении гидравлических разрыхлителей ширина траншеи может быть принята больше ширины корпуса землесоса, а при неглубоком залегании твердых пород грунтов она может быть меньше ширины корпуса землесоса.
Перемещаясь вдоль траншеи со скоростью приемник всасывает грунт на большой глубине (рис. 3). Область, в пределах которой подтекающая к приемнику вода захватывает и увлекает с собой частицы грунта, называется сферой всасывания. На рис. 3 она показана штриховкой.
Из частей грунтового массива, расположенных выше и с боковых сторон сферы всасывания, грунт поступает к приемнику в результате сползания под действием собственного веса. Мгновенные откосы грунта, примыкающего к сфере всасывания, отличаются большой крутизной. Среднее значение коэффициента такого неустановившегося откоса в песчаных грунтах составляет около 1,0, но у плотных песков оно может быть около 0,5, а песок, содержащий 1% глинистой фракции, образует вблизи сферы всасывания вертикальные мгновенные откосы.
Если грунт, скользящий с фронтального откоса, практически весь попадает в сферу всасывания, а значит и в приемное отверстие, то с грунтом, поступающим с боковых откосов, дело обстоит иначе. Обрушение боковых откосов в своей главной части происходит после того, как приемник и с ним сфера всасывания заполняет грунтом нижнюю часть траншеи и в конечном итоге приводит к формированию траншеи с установившимися боковыми откосами, угол наклона которых равен углу внутреннего трения водонасыщенного грунта.
При работе уширенных приемников переход от неустановившихся к установившимся откосам меняет и форму поперечного сечения траншеи. В створе, где в данный момент времени находится приемник землесосного снаряда, поперечное сечение траншеи имеет форму трапеции (рис. 3), нижнее основание которой равно ширине отверстия приемника , а верхнее равно . В створе. Где откосы стабилизировались, поперечное сечение траншеи представляет собой треугольник высотой
|
(13) |
Величина называется глубиной выработки.
|
Рисунок 3 – Схема формирования профиля дна дноуглубительной прорези при работе землесоса траншейным способом с эллиптическим грунтоприемником
- глубина до естественного дна - толщина полезного слоя
- глубина до проектного дна - ширина зева грунтоприемника
- глубина установившейся траншеи - ширина траншеи на уровне
- заглубление грунтоприемника в грунт проектного дна
- глубина всасывания - мгновенный откос траншеи
- установившийся откос траншеи
Площадь мгновенного поперечного сечения траншеи в створе, где находится приемник, называется площадью всасывания. На рис. 3 она отмечена цифрами 1-2-3-4. Площадь установившегося поперечного сечения называют просто площадью траншеи. На рис. 3 площадь крайней левой траншеи, с которой по предположению начинается разработка прорези, помечена цифрами 5-6-7. Для площади всасывания и площади первой (или одиночной) траншеи имеем выражения:
|
(14) |
|
(15) |
Если пренебречь небольшим объемом грунта, поступающего в приемник сзади, то площади и должны быть равны. Это равенство позволяет выразить заглубление приемника в грунт в функции полезной толщины снимаемого слоя, ширины траншеи и ширины зева грунтоприемника.
|
(16) |
Формула (16) есть условие чистоты выработки; при значении , подсчитанном по этой формуле, гребни между траншеями непосредственно после окончания работ на прорези будут расположены в плоскости проектного дна.
Из рис. 3. видно, что площади второй и последующих траншей меньше площади первой траншеи на величину площади перекрытия (помечена цифрами 7-8-9). Отсюда площадь второй и последующих траншей.
|
(17) |
Производительность землесосного снаряда при траншейном способе работы определяется выражением , м3/ч
|
(18) |
где – скорость перемещения землесоса вдоль траншеи.
Исходя из условия обеспечения расчетной производительности определяется скорость перемещения землесоса по траншее ,м/мин
|
(19) |
Расчетная производительность землесоса находится из соотношения:
|
(20) |
где – техническая производительность, м3/ч;
– расчетный коэффициент.
Для землесоса при работе траншейным способом расчетный коэффициент равен произведению коэффициентов снижения технической производительности на род грунта и на условия грунтоотвода (на дальность и высоту рефулирования).
|
(21) |
В данной работе дается в задании.
Площадь траншеи в формуле (19) определяется для первой траншеи по формуле (15), а для всех последующих траншей – по формуле (17).
При работе траншейным способом с эллиптическим грунтоприемником кроме полезного объема грунта извлекается еще и дополнительный объем на переуглубление или технологический запас, на неровность выработки.
Средняя толщина слоя переуглубления, отнесенная на всю ширину траншеи и учитываемая при подсчете объема на переуглубление, определяется по формуле:
|
(22) |
Целью данной расчетно-графической работы является расчет и построение технологической карты для землесосов заданной технической производительности при разработке грунтов различной категории.
Исходные данные приведены в табл. 4.
Для всех вариантов изменяется от 0,2 до 2,0 м с шагом (интервалом) 0,2 м.
Необходимо рассчитать величину заглубления грунтоприемника , скорость перемещения по траншее и величину переуглубления для трех значений ширины траншеи:
; и
где – ширина корпуса землесоса.
.
Таблица 4 – Техническая характеристика землесоса и грунтовые условия
Параметры |
Варианты заданий |
||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Техническая производительность, , м3/ч |
250 |
250 |
350 |
350 |
600 |
600 |
750 |
750 |
1000 |
Ширина корпуса, , м |
7 |
7 |
8 |
8 |
9 |
9 |
10 |
10 |
10 |
Ширина зева грунтоприемника, , м |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
Заложение мгновенного откоса, |
1,0 |
0,9 |
1,0 |
0,9 |
1,0 |
0,9 |
1,0 |
0,9 |
1,0 |
Заложение установившегося откоса, |
3,0 |
2,5 |
3,0 |
2,5 |
3,0 |
2,5 |
3,0 |
2,5 |
3,0 |
Коэффициент снижения технической производительности на род груза, |
0,90 |
0,85 |
0,90 |
0,85 |
0,90 |
0,85 |
0,90 |
0,85 |
0,90 |
Продолжение таблицы 4
Параметры |
Варианты заданий |
|||||||
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
Техническая производительность, , м3/ч |
1000 |
2500 |
2500 |
350 |
600 |
750 |
1000 |
2500 |
Ширина корпуса, , м |
10 |
11 |
11 |
8 |
9 |
10 |
10 |
11 |
Ширина зева грунтоприемника, , м |
1,8 |
2,0 |
2,1 |
1,2 |
1,4 |
1,5 |
1,7 |
1,9 |
Заложение мгновенного откоса, |
0,9 |
1,0 |
0,9 |
1,0 |
0,9 |
1,0 |
0,9 |
1,0 |
Заложение установившегося откоса, |
2,5 |
3,0 |
2,5 |
3,0 |
2,5 |
3,0 |
2,5 |
3,0 |
Коэффициент снижения технической производительности на род груза, |
0,85 |
0,90 |
0,85 |
1,0 |
0,95 |
1,0 |
0,95 |
1,0 |