книги из ГПНТБ / Упоров, Н.Г. Землесосные снаряды и перекачивающие установки

Станине через специальный корпус 3 передаются осевые усилия, воспринимаемые или упорными, или обыкновенными радиальными шарикоподшипниками 4, закрепленными на валу гайками и крыш­ кой 5. Такая конструкция надежно предохраняет вал от передви­ жек в осевом направлении. Упорный подшипник смазывают жидким маслом, заливаемым в его корпус.

3

кольцо, 11 — вал

Подшипники качения (рис. 33) смонтированы в специальных корпусах 2, закрепленных в гнездах станины 1 крышками 3 в виде полухомутов. В ближайшем к рабочему колесу опорном узле уста-

Рис. 33. Группа вала грунтового насоса на подшипниках качения:

/ — станина, 2 — корпус переднего подшипника, 3 — крышка станины, 4 и 10 — пе­

редний и задний роликовые подшипники, 5 и /3 — крышки, б — вал, 7 и Р — проставочные втулки, 6 — упорный шариковый подшипник, / / — кольцевая гайка, 12 —

муфта

61

новлен шариковый или двухрядный роликовый подшипник 4, рас­ считанный на большие радиальные нагрузки. В заднем опорном уз­ ле смонтированы два подшипника 8 и 10, первый воспринимает осевые усилия, а второй — радиальные.

Упорный подшипник 8 передает осевое усилие на торцовую стенку корпуса. Буртик проставочной втулки 9 нажимает на вра­ щающееся кольцо упорного подшипника, передающего осевое уси­ лие через шарики на неподвижное кольцо, которое опирается на торцовую стенку корпуса подшипника.

В корпуса подшипников 4 и 10 через пресс-масленки подается консистентная смазка. Вал грунтового насоса с двигателем соеди­ нен эластичными муфтами 12.

Станина 1 (консоль) представляет собой чугунную отливку с обработанными присоединительными поверхностями. К ней при­ соединены группа вала и задняя крышка корпуса грунтового насо­ са с бронедиском. Задняя крышка корпуса присоединена на шпиль­ ках к полуфланцу станины, а корпуса подшипников группы вала уложены в гнезда подшипниковых стоек станины и закреплены крышками.

Станины грунтовых насосов имеют полости для подачи воды, ох­ лаждающей масло. Для установки радиальных подшипников 10 скольжения предусмотрены специальные ребра, а для присоедине­ ния корпуса 2 упорного подшипника — фланец.

Станина имеет отверстия для анкерных болтов крепления грун­ тового насоса на фундаменте или на специальной раме.

§ 19. Режим работы грунтового насоса на землесосном снаряде

62

Подача грунтового насоса также снижается в связи с увеличе­ нием консистенции пульпы, так как при этом увеличиваются потери на трение в трубопроводе и, кроме того, грунтовому насосу прихо­ дится развивать большее давление для преодоления массы столба транспортируемой пульпы.

Развиваемый любым центробежным насосом напор прямо про­ порционален квадрату скорости вращения рабочего колеса и плот­ ности перекачиваемой жидкости. Поэтому если земснаряд после разработки грунта перевести на чистую воду, то развиваемый грун­ товым насосом напор уменьшится пропорционально уменьшению плотности перекачиваемой жидкой среды, т. е. в 1,2—1,4 раза

(табл. 6).

Т А Б Л И Ц А 6

Плотность пульпы в зависимости от ее объемной консистенции

В то же время плотность пульпы в пульпопроводе остается прежней. Вследствие этого грунтовый насос резко (в 1,5—2 раза) уменьшает подачу и скорость движения пульпы в трубе уменьшает­ ся. Частицы грунта при этом могут опуститься на дно и начнется заиление трубопровода, нередко приводящее к его закупорке грун­ том. Благодаря крайней неравномерности консистенции пульпы, об­ разующейся при работе земснаряда, режим работы грунтового на­ соса неравномерен.

Режим работы грунтового насоса зависит от режима работы всасывающей и напорной линий.

Рассмотрим режим работы всасывающей линии грунтового насо­ са ЗГМ-1-350, установленного на полутрюмном земснаряде. Высота расположения центра всасывающего патрубка грунтового насоса над уровнем воды 1,2 м, глубина разработки 8 м (рис. 35). Расстоя­ ние от оси всасывающего патрубка грунтового насоса до горизон­ та воды называется геометрической высотой всасывания.

При работе на воде геометрическая высота всасывания равна 1,2 м (уровень-/). При заборе пульпы с консистенцией 1 : 5 (20% по объему) ее плотность составит 1,15 (см. табл. 6). Давление слоя во­ ды 8 м уравновешивается столбом пульпы во всасывающей трубе

63

8 : 1,26= 6,35 м, а геометрическая высота всасывания составит

1,65+1,2 = 2,85 м.

Таким образом, с повышением консистенции пульпы и увеличе­ нием глубины разработки как бы увеличивается геометрическая высота всасывания, т. е. увеличивается расстояние оси грунтового

спечивающей подачу грунтового насоса 1600—1800 м3/ч, требуется скоростной напор, приблизительно равный 2 м. Для преодоления сопротивлений на входе во всасывающую трубу и возмещения по­ терь на транспортирование пульпы по длине всасывающей трубы, через шарнир всасывающей трубы и т. д. потребуется еще около 1 м. Следовательно, общее потребное разрежение, равное сумме по­ терь напора, будет равно 3,6 + 2+1=6,6 м, что на 20% превышает среднедопускаемое для грунтового насоса ЗГМ-1-350 разреже­ ние 5,5 м.

При этих условиях неизбежно возникновение кавитации, которая ведет к появлению вибрации грунтового насоса и элементов корпу­ са земснаряда, резкому повышению износа рабочего колеса и дру­ гих деталей проточной части грунтового насоса.

При недостаточном гидравлическом сопротивлении напорной линии грунтовый насос развивает подачу, значительно превышаю­ щую оптимальную, при этом при входе в грунтовый насос скорость пульпы достигнет 9 м/с и более. Грунтовый насос только для созда­ ния такой скорости должен развивать разрежение более 4 м, что вместе с геометрической высотой всасывания и потерями во всасы­ вающем устройстве составит величину, превышающую нормальную допускаемую высоту всасывания, равную 5,5 м. Это опять приведет к возникновению явления кавитации.

При работе грунтового насоса необходимо учитывать одновре-

64

менно загрузку как всасывающей, так и напорной линии, не допу ­ ская их перегрузки, чтобы не снижалась подача и не возникало заиление трубопровода. Поэтому для обеспечения оптимального ре­ жима работы грунтового насоса при разработке гравийно-песчаных и гравийно-галечниковых грунтов приходится работать на низких консистенциях пульпы.

Возможен случай, когда при работе на воде для данного объек­ та будет установлена недостаточная загрузка напорной линии. Тогда показания амперметра будут выше предусмотренных паспор­ том электродвигателя, показания манометра ниже напора, указан­ ного в паспорте для оптимальной точки, и показания вакуумметра составят 5,5—6 м. Для введения грунтового насоса в режим необ­ ходимо или уменьшить диаметр рабочего колеса, или заменить элек­ тродвигатель другим с меньшим числом оборотов в минуту. Способ ввода грунтового насоса в режим решается специальным расчетом, выполняемым производителем работ.

Если при проведении первичных замеров амперметр показывает большую недогрузку двигателя, а манометр — большое развивае­ мое давление (на 5—7 м выше номинального, указанного в паспор­ те), а вакуумметр — низкое разрежение (2,5—3,0 м), значит грун­ товый насос не в состоянии развить необходимый напор для пре­ одоления сопротивлений напорной линии, вследствие этого снижает­

ся его подача.

Для ввода грунтового насоса в режим необходимо увеличить диаметр рабочего колеса (наплавить лопатки), установить другой электродвигатель (с большим числом оборотов в минуту) или уста­ новить последовательно еще один грунтовый насос, т. е. включить перекачивающую станцию.

Грунтовые насосы, как и все центробежные, для увеличения развиваемого напора можно подключать последовательно. Грунто­ вые насосы выпускаются одноступенчатыми и развиваемый ими на­ пор ограничен от 30—40 до 80 м вод. ст. При необходимости транс­ портирования пульпы на расстояние 3—5 км этого напора недо­ статочно.

Место установки перекачивающей станции определяют расчетом. Обычно его выбирают в конце участка трубопровода, где сумма гидравлических сопротивлений несколько ниже напора, развиваемо­ го головным грунтовым насосом. В этом случае грунтовый насос второго подъема работает в условиях постоянного подпора, что обе­ спечивает его устойчивую работу.

Параллельное включение грунтовых насосов в один трубопровод не дало положительных результатов. Неравномерность загрузки каждого грунтового насоса пульпой в момент грунтозабора приво­ дит к несовпадению рабочих характеристик всех включенных в си­ стему грунтовых насосов, что исключает их совместную работу. Кроме того, внезапная остановка одного из грунтовых насосов, что бывает часто, особенно при работе на засоренных грунтах, неизбеж­ но ведет к уменьшению скорости пульпы в трубопроводе и заиле­ нию трубопровода.

При работе на глинистых пульпах, не имеющих крупных включе­ ний, возможна работа параллельно включенных двух и более грун­ товых насосов из одного зумпфа в общий трубопровод. Это позво­ ляет уменьшить численность персонала, обслуживающего установ­ ки и трубопроводы.

§ 20. Грунтовые насосы НЗУ

Несмотря на то что грунтовые насосы типа НЗУ не предусмот­ рены ГОСТом, их широко применяют в транспортном строительстве. Они являются модернизированным вариантом ранее изготовляв­ шихся грунтовых насосов (землесосов) типа НЗ и Р7.

Грунтовые насосы НЗУ выпускают по одной конструктивной схеме двух типоразмеров — с диаметрами всасывающего патрубка 200 (8НЗУ) и 300 (12НЗУ) мм. Первые цифры в марках насоса обозначают диаметр подвода, измеренный в дюймах.

Рис. 36. Грунтовый насос 8НЗУ:

Всасывающий подвод грунтового насоса 8НЗУ (рис. 36) выпол­ нен в виде конического патрубка с люком и фланцем для крепления к передней крышке 20. Рабочее колесо 1 трехлопастное диаметром 620 мм, имеет коническую посадку на валу и крепится шпильками к кольцу 8, навинченному на вал 10.

Корпус 3 выполнен с горизонтальным разъемом и защищен от абразивного износа стальным броневкладышем 2, являющимся от­

66

водом концентрической формы. Изношенный броневкладыш можно заменять, что, безусловно, удобнее и дешевле, чем замена всего

корпуса.

Нижняя часть корпуса имеет лапы для установки на раму

икрепления к ней фундаментными болтами. Выбросной патрубок

сфланцем для присоединения напорного пульпопровода направлен горизонтально и находится также в нижней части корпуса. Верхняя часть присоединяется к нижней болтами на полуфланцах. Обе части корпуса имеют приливы, которые образуют фланцы для за­ кладных болтов. Закладные болты крепят переднюю 20 и заднюю 5 крышки, которые защищены бронедисками 19 и 4, закрепленны­

ми шпильками.

Передний бронедиск 19 примыкает к уплотнительному кольцу 21, в которое с минимальным зазором входит торцовая часть рабочего колеса. Уплотнительное кольцо неподвижно закреплено в передней крышке шпильками.

Задняя крышка корпуса имеет прилив с выточкой для размеще­ ния шпилек, крепящих ее к полуфланцу станины 17. Выточка пред­ назначена для центровки полуфланца и обеспечения соосности вала и сальниковой коробки, размещенной в задней крышке.

Вал грунтового насоса вращается в подшипниках скольжения, смонтированных в гнездах станины. Подшипники состоят из чугун­ ных разъемных (на штифтах) вкладышей 9 и 11, залитых бабби­ том. Вкладыши имеют прорези для размещения колец, подающих смазку. У грунтовых насосов 8НЗУ каждый подшипник смазывается посредством одного кольца, а у насосов 12НЗУ — двух.

В торцовой части станины у заднего подшипника предусмотрен фланец для крепления корпуса 12 упорного подшипника, восприни­ мающего осевые усилия. Упорный подшипник 16 состоит из двух однорядных шарикоподшипников. Его устанавливают при помощи распорных колец 14, фиксирующих буртик распорной втулки 15 между стенкой корпуса подшипника и его крышкой. Втулка 15 за­ жата на валу кольцевой гайкой 23. Описанная конструкция упор­ ного подшипника не предусматривает осевой регулировки вала.

Для привода грунтового насоса служит эластичная полумуфта 13, посаженная на призматической шпонке.

§ 21 Грунтовые насосы ЗГМ

щий подвод выполнен в виде цилиндрического короткого патрубка с фланцем для присоединения всасывающего трубопровода и от­ лит заодно с передней крышкой 3 корпуса. Крышка имеет фланец для присоединения к корпусу 5 закладными Т-образными болтами и полости для размещения уплотнения всасывающей части.

Рабочее колесо 2 закрытое трехлопастное с мечеобразными ло­ патками, утолщающимися к концу, благодаря чему увеличивается

срок работы колеса.

У входной части рабочего колеса имеется торцовый прилив, яв­ ляющийся частью уплотнения всасывающего подвода. Ступица глухая с конической проточкой для насадки на вал. Минимальные

проходные сечения 200 мм.

Отвод корпуса 5 спиральный, коробчатого поперечного сечения. Выбросной патрубок направлен вверх и оканчивается фланцем для присоединения напорного трубопровода. В передней части имеется фланец с прорезями для закладных болтов присоединения крышки,

присоединения эжектора и для спускного люка и четыре лапы с от­ верстиями для крепления к фундаменту.

Передняя и задняя крышки защищены бронедисками 4 и 6, за­ крепленными на глухих, не выходящих на поверхность шпильках. Бронедиски снабжены буртиками, в которые заподлицо входят диски рабочего колеса, что обеспечивает плавный расширяющийся выход пульпы из канала рабочего колеса в канал отвода.

Уплотнение всасывающей части грунтовых насосов ЗГМ-1 вы­ полнено в виде неподвижного (установочного) кольца 1, фланец ко­ торого имеет шлицы, и закреплен шпильками в специальной выточ­ ке передней крышки. Свободный конец установочного кольца вхо­ дит с зазором в выточку прилива торцовой части рабочего колеса, образуя лабиринт. Уплотнительное кольцо 23, также имеющее шли­ цы, посажено на установочное 1. При этом шлицы обоих колец на­ ходятся в зацеплении, что препятствует вращению уплотнительного кольца. Уплотнительное кольцо для регулирования зазора между всасывающей частью рабочего колеса и уплотнительным кольцом при помощи шпилек 24 с колпачковыми гайками может передви­ гаться к торцу рабочего колеса и от него. Зазор должен быть не бо­

лее 0,3 мм.

В полость передней крышки через патрубок 22 подается напор­ ная вода от вспомогательного насоса. Часть ее проходит через ла­ биринт уплотнения во всасывающую часть рабочего колеса, а дру­ гая часть подается между бронедиском и передним диском рабо­ чего колеса и отжимает пульпу, поступающую из зоны высокого давления.

Уплотнение напорной части сальниковое с нажимной крышкой 8. состоящей из двух половинок. Сальниковая набивка упирается в грунд-буксу 7 со шлицем, которая в свою очередь упирается в бур­ тик заднего бронедиска. Буртик также имеет шлиц, препятствую­ щий вращению грунд-буксы.

В патрубок 21 подается вода, создающая противоток пульпе, которая поступает в полость, образованную выточкой в задней крышке и бронедиском. Часть этой воды идет через зазор между ступицей рабочего колеса и грунд-буксой к сальнику, а другая часть

69

через зазор между ступицей и бронедиском проходит в полость между задней стенкой рабочего колеса и бронью, отжимая посту­ пающую из зоны давления пульпу.

К группе вала относятся вал с подшипниками и полумуфта для соединения с приводом грунтового насоса. На конический конец ва­ ла 11, имеющего призматическую шпонку, посажено рабочее коле­ со. На цилиндрической части вала имеется резьба, на которую на­ вернута кольцевая гайка 9 с десятью отверстиями для болтов, на­ тягивающих ступицу рабочего колеса на конус вала. Два отверстия в гайке имеют резьбу, в которую ввинчиваются два болта для спрессовки рабочего колеса с вала при разборке грунтового насоса.

Вал вращается в подшипниках качения, которые смонтированы в передвижных корпусах (стаканах), зажимаемых крышками в под­ шипниковых стойках. Стойки имеют полости для охлаждения водой

иотлиты заодно со станиной 20.

Впереднем корпусе смонтирован воспринимающий радиальные усилия двухрядный сферический роликоподшипник, внутреннее кольцо которого упирается в упорную втулку. Втулка закрывает буртик вала и служит деталью уплотнения против вытекания смаз­ ки. Роликоподшипник затянут кольцевой гайкой, законтренной спе­

циальной стопорной шайбой.

Корпус подшипника имеет крышку с уплотнительным фетровым кольцом и масленкой Штауфера. В заднем корпусе смонтированы сферический двухрядный подшипник 14, воспринимающий радиаль­ ные усилия, и упорный шариковый подшипник 12, воспринимаю­ щий осевые усилия.

Два неподвижных сферических опорных кольца упорного под­ шипника опираются в переднюю станину стакана 16. Сидящая на валу упорная шайба, объединенная с проставочной втулкой 13, опи­ рается на подвижное кольцо подшипника.

Упорная шайба зажимается на валу кольцевой гайкой между внутренним кольцом роликового подшипника и проставочной втул­ кой, которая является частью уплотнения стакана. Уплотнение снабжено фетровой прокладкой. Наружное кольцо роликового под­ шипника запрессовано в упорную втулку 15, компенсирующую раз­ ницу в диаметрах упорного и роликового подшипников. Крышка 17 стакана собирается из двух половинок и своим внутренним бортом упирается во втулку 15, препятствуя смещению вала в сторону дви­ гателя. Двигатель соединяется с грунтовым насосом эластичной полумуфтой 18, посаженной на призматическую шпонку.

Для обеспечения осевого перемещения вала в связи с необходи­ мостью регулировки зазоров между рабочим колесом и передним бронедиском задний стакан снабжен двумя полуфланцами с от­ верстиями для регулировочных болтов 19 с контргайками. Рас­ стояние между полуфланцами на 20 мм превышает ширину стойки заднего подшипника, что соответствует максимуму регулировочной передвижки.

Смазка подшипников производится через масленку.

Грунтовый насос ЗГМ-1 имеет следующие характерные особен­

70