Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет рабочего оборудования землесоса и многочерпакового земснаряда
.pdf
11
эти потери меньше Н
ГС
ПРВАКо
НАК
ВС
ВС
ВСВСГВС
ТH
T
D
D
D
Lk
g
V
Z
)(
2
..
4
1
2
0
вак.пред.
способности. В случае отсутствия этого запаса необходимо уменьшить
при Q
гс.расч
, то имеется запас всасывающей
. до
гс.расч
соответствующей рассчитываемой величины. При этом формула расчета
выводится и обосновывается студентом самостоятельно. Кроме этого,
рассматривается вариант уменьшение высоты расположение грунтового насоса
Z0 вплоть до применения погружного насоса, т.е. установки его ниже
поверхности воды непосредственно на раме всасывающего трубопровода.
Потребная высота расположение оси насоса относительно уровня воды
определяется по формуле полученной преобразованием выражения (3.2):
(3.14)
.
3.6. Определение основных параметров всасывающего наконечника
Размеры всасывающего наконечника, предназначенного для разработки участков
дна траншейным способом (рис.2.), зависят от условий производства работ [2].
При удалении тонких слоев наносного грунта h
≤ (1-2) Dвс эффективны
сн
уширенные (щелевидные) всасывающие наконечники (рис.2,а). Толстые слои
песчаных грунтов целесообразно разрабатывать относительно узкими
компактными наконечниками (рис.2,б), отличающимися сосредоточенной зоной
воздействия гидрорыхлителя на грунт. Вариант наконечника выбирается
исходя из заданной толщины снимаемого слоя h
(приложение 1.).
сн,
12
2
2
215.0
4
)(
HHC
H
HHCЗ
hhb
h
hhb
Рис. 2. Траншейные всасывающие наконечники
Зев траншейного всасывающего наконечника обычно имеет форму
вытянутого в ширину прямоугольника с полукруглыми боковыми стенками
Площадь зева такой формы равна
, (3.15)
где bс и hн – ширина и высота зева наконечника соответственно.
Площадь зева определяют, руководствуясь средней скоростью потока,
поступающего через зев наконечника во всасывающий трубопровод. У узких
наконечников, предназначенных для разработки плотных грунтов, среднюю
скорость в зеве принимают VЗ=1,8…2,0 м/с, у широких наконечников-
VЗ=1,2…1,5 м/с.
13
Зная расход гидросмеси при критической скорости ее движения по
ВСH
D),...,(h 40350
ГP
b,t 80
ВСP
D),...,(t 40350
трубопроводу и приняв указанные значения скорости в зеве, находят площадь
зева. Ширину его у узких наконечников назначают в 2,5-3 раза больше диаметра
всасывающего трубопровода. Найденные таким образом площадь з и ширина bс
зева позволяют с помощью формулы (7.15) определить его высоту hн.
Размеры зева уширенного наконечника следует определять, исходя из его
высоты, которую желательно иметь не менее 0.8 от габаритного проходного
размера bг грунтового насоса (приложение 2). При отсутствии данных о
проходном размере bг минимальную высоту зева уширенного наконечника
определяют по зависимости:
, (3.16)
Длину lн, на которой сечение наконечника из вытянутого преобразуется в
круглое, назначают с таким расчетом, чтобы каждая боковая стенка составляла
угол н с осью не более 25о- 30о.
На функционирование всасывающего наконечника существенно влияют форма и
размеры защитной решетки. Чтобы увеличить прочность решетки и облегчить ее
очистку в случаях засорения, пластины (ребра) делают выступающими за
плоскость зева. Однако при этом они не должны выступать за пределы активной
зоны всасывания. У кромок зева пластины должны выступать не более 100-150
мм, на оси - не более 200-250 мм от плоскости зева.
Шаг расстановки вертикальных ребер по ширине наконечника принимают
или
(3.17)
Если высота зева наконечника больше указанного шага, то рѐбра связывают
дополнительной горизонтальной пластиной или круглым прутом (см. рис.2.6).
Пластины решетки вырезают из листовой стали толщиной 20-30 мм.
Горизонтальный прут должен иметь диаметр30-50 мм.
Гидрорыхлитель выполняется в виде прикрепленного к всасывающему
наконечнику коллектора, на передней стенке которого, обращенной к грунту,
расположены сопла. Коллектор (распределительная коробка) чаще
устанавливают на верхней горизонтальной плоскости наконечника (см. рис.2а),
что способствует сохранности сопел и удобству их обслуживания (очистка,
замена). Для эффективной разработки плотных грунтов целесообразно
устанавливать коллектор на нижней или на обеих (см. рис. 2б) горизонтальных
плоскостях наконечника.
Чтобы обеспечить всасывание грунта по всей ширине зева и облегчить боковые
перемещения землесоса при управлении его движением по оси траншеи, боковые
кромки зева срезают под углом γн=30º. Срезаемые участки по ширине равны 1-2
шагам установки вертикальных ребер защитной решетки.
14
Число сопел гидрорыхлителя nс следует принимать равным или кратным числу
CC
gHV 2
C
C
V
q
C
C
C
n
d
4
просветов между вертикальными ребрами защитной решетки с прибавкой двух
или четырех дополнительных сопел на срезаемых участках боковых сторон зева.
Дополнительные сопла направляют под углом к оси наконечника. Расчет
основных элементов гидрорыхлителя для траншейных наконечников землесосов
производится в следующей последовательности:
1.Выбирается серийный водяной насос, расход которого q должен быть
приблизительно равен производительности Qгр землесоса .
Напор насоса должен быть таким, чтобы за вычетом потерь напора в магистрали,
то есть непосредственно перед соплами, напор истечения составлял Нс = 20-25 м.
2. По принятому напору определяется скорость истечения воды из сопел:
, м/с (3.18.)
где φ= 0,920,95 - коэффициент скорости.
3. Рассчитывается суммарная площадь сечений всех сопел на выходе:
(3.19)
4.Приняв все сопла одинаковыми, вычисляется диаметр одного сопла по
площади ωс:
(320)
5. Диаметр Dr водоподводящего трубопровода гидрорыхлителя рассчитывается
также по q но скорости воды в трубах принимается не более 2,0-2,5 м/с. После
вычисления выбирают трубу ближайшего стандартного внутреннего диаметра из
следующего ряда: 0,10 ; 0, 15; 0, 20 ;0, 25; 0, 30; 0. 40; 0. 45; 0. 50 м. .
15
Задание №2
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕРПАКОВЫХ
УСТРОЙСТВ МНОГОЧЕРПАКОВЫХ ЗЕМСНАРЯДОВ.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Ознакомление с принципами определения и регулирования
основных характеристик черпакового устройства многочерпаковых земснарядов.
1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Вариант работы принимается по указанию преподавателя на основе
приложения 4.
Исходными данными для выполнения расчетного задания являются:
- Qгр, м³/ч – производительность многочерпакового земснаряда;
- Нов, м - возвышение оси верхнего черпакового барабана (ВЧБ) над
уровнем воды;
- Нчо, м - оптимальная глубина черпания;
- вид разрабатываемых грунтов («Л» - легкие, «С» - средние,
«Т» - тяжелые).
-nч ,1/мин - расчетная частота движения черпаков которую рекомендуется
принять для легких грунтов – 22, для средних – 18 и для тяжелых – 14;
-вид верхнего черпакового барабана (ВЧБ): пятигранный (Zв =5), нижнего
(НЧБ): шестигранный (Zн = 6).
2. СОСТАВ РАБОТЫ
I. Определить объем и основные размеры черпака, полную длину черпаковой
цепи и длину ее провисающего участка.
2.Построить кривые провисания свободного участка цепи и рассчитать
максимальное усилие в нем при оптимальной и максимальной глубине
черпания.
3. Определить потребную мощность черпакового привода и максимальное
расчетное усилие в цепи.
4..Вычертить схему устройства, кривые провисания цепи, эскизы черпака и
шарнирного сочленения цепи.
3. УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ №2
3.1 Определение объема и основных размеров черпака:
Объем черпака определяется по формуле:
16
ЧН
ГРР
Ч
nК
QК
V60
Ч
Vt
3
)0,195,0(
, м³ (3.1.)
где Кр - коэффициент разрыхления грунта, значение которого
ориентировочно можно принять в диапазоне 1,11,15;
Кн - средний расчетный коэффициент заполнения черпаков, принимаемый в
диапазоне 0,80-0,85.
Основные характерные размеры черпака связаны с шагом цепи соотношениями,
приведенными на рис.3.
Для определения шага черпаковой цепи используется эмпирическая зависимость:
,м (3.2.)
Полученное значение следует округлить до ближайшего числа типового ряда
шагов черпаковой цепи: 0,56; 0, 63; 0,71; 0,80; 0, 90; 1,0 ,м.
17
Радиус поворота козырька вокруг оси НЧБ ориентировочно равен:
2
5,0
3HCК
ctgthhR
H
H
Z
2
, м (3.3)
где угол
(3.4)
3.2. Определение геометрии провисающего участка цепи и усилий растяжения
цепи на этом участке.
Схема черпакового устройства с элементами геометрии участков цепи
представлена на рис.4.
18
Полную длину черпаковой цепи можно определить по формуле:
ЦНВЦ
SLLLL
0
0
0
0
Sin
RНH
L
КЧОВ
2,015,0
2
оВЭВ
rL
15,01,0
оНЭН
rL
2
tz
rЭ
22
12,106,1 lhS
Ц
t
L
m
Ц
r
2
, м (3.5.)
L0 - расстояние между осями черпаковых барабанов, при оптимальной глубине
черпания равно:
(3.6.)
где αо - угол наклона рамы при оптимальной глубине черпания, принимаемой
в диапазоне 3540°или 0,6-0,7 рад.
Lв и Lн - осреднѐнные длины участков цепи на ВЧБ и НЧБ;
Для определения Lв и Lн в первом приближении можно принять
следующие ориентировочные зависимости этих величин от эквивалентных
радиусов верхнего rвэ и нижнего rнэ черпаковых барабанов:
(3.7)
где:
[ π/2+α0+ (0,15-0,2)π] ,рад - угол охвата цепью ВЧБ,
(0,15-0,2)π = αв,рад - угол определяющий положение точки 2 относительно
горизонтальной оси ВЧБ.
(3.8.)
где:
[ π-α0- (0,1-0,15)π] ,рад - угол охвата цепью НЧБ,
(0,1-0,15) π =α н, рад. - угол определяющий положение точки 1 относительно
вертикальной оси НЧБ.
Эквивалентные радиусы черпаковых барабанов равны:
(3.9)
где z - число граней соответствующего барабана.
Sц - длина свободно провисающего участка цепи.
Длину этого участка цепи принимают в диапазоне:
( 3.12)
Полученная полная длина цепи (ф.3.5.) позволяет найти число черпаков в цепи:
(3.13)
19
Это число должно было целым, для чего следует откорректировать длину Sц в
15.01.0cos2.015.0sin
НЭBЭKroOB
rrRHHh
15.01.0sin2.015.0cossincos
НЭВЭOВЭНЭOO
rrrrLl
a
x
a
x
ee
a
a
x
aChy
2
913.0167.0
151,0
2
22
l
hS
l
а
Ц
2
1
1
ln
22
1
l
S
h
S
h
al
s
h
thaAx
Ц
Ц
r
ближайших пределах указанного диапазона.
Принятые в формулах (3.7, 3.8) углы αв и αн позволяют определить положение
точек I и 2 (рис.4), между которыми расположен свободный участок цепи.
Взаимное расположение этих точек (величины h и l)определяется по
следующим зависимостям:
(3.10)
(3.11)
Кривая провисания цепи между точками 1 и 2 представляет собой цепную
линию. Уравнение цепной линии в координатах Х-У:
(3.14.)
В этом случае ось Х расположена на расстоянии «а» (параметр цепной линии)
ниже точки минимума кривой, ось У проходит через минимум кривой, на
расстоянии Х1 от точки 1.
Параметр «а» цепной линии в первом приближении можно определить по
эмпирической формуле
(3.15.)
Величина Х1 равна:
(3.16.)
Для определения положения оси Х относительно точки 1 следует вычислить
координату У1 в точке 1 по уравнению цепной линии (3.14.)
Координата У2 , вычисляется также но формуле (3.14.) для точки 2 при
значении Х2= X1+ L. Правильность расчетов определяется проверкой равенства:
У2 ≈У1+h (3.17).
20
yqT
rr
VCM
OMnHBoцц
rLLLLS
'''
1,02
О
Если это равенство не соблюдено, следует уточнить параметр « a» и положение
осей X и Y до близкого совпадения значений У2, и суммы У1+h. .
После окончательного определения параметра «a» и положения осей
следует вычертить всю кривую провисания цепи между точками I и 2. Для этого
необходимо определить положение нескольких точек этой кривой, задавшись
несколькими произвольными значениями Xi, и вычислив по формуле (3.14.)
соответствующие Yi. Результаты вычислений должны быть представлены в
табличной форме.
Исходя из свойств цепной линии растягивающее усилие Т в любой точке
провисающего участка цепи равно
,Н (3.18)
где q ,Н/м - средняя удельная весовая нагрузка, приходящаяся на
единицу длины цепи.
Для расчетов можно принять:
EMBED Equation.3
(3.19.)
где Mч - масса черпака, кг.
Массу можно ориентировочно определить по соотношению:
(3.20.)
У черпаков, предназначенных для разработки легких грунтов, Сл= 1200I500
кг/м3; средних: Сс = 16002000 кг/м3; тяжелых: Ст = 25004000 кг/м3.
Для конструктивных расчетов требуется вычислить максимальное усилие в
точке 2 провисающего участка цепи - Т2.
При изменении глубины разработки грунта Нч изменяются угол наклона
рамы, координаты h и l, а также длина Sц. Вследствие этого изменяются и
усилия в черпаковой цепи. С увеличением Нч усилия возрастают и могут
превысить допустимые по условиям прочности.
Необходимо проверить возможность безопасной работы с максимальной
глубиной Нrм, соответствующей углу наклона черпаковой рамы αм = 55° или
0,9 рад. Для этих условий длину провисающего участка можно определить,
исходя из принятой уточненной полной длины цепи Lц :
(3.21.)
В этой формуле Lо равно значению, вычисленному по формуле (3.6.)
при αо. При вычислении LВ соответствующий угол охвата, входящий в
формулу (3.7), можно принять равным (
), при вычислении Lн
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]