Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Улучшение судоходных условий на участке реки дноуглублением. Методические рекомендации по выполнению курсовой работы по дисциплине «Водные пути и путе

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 23 / 53 4 5 > Следующая >>>

Суммируя полные объемы выемки по вcем сериям получают полный объ-

Наименование

прорези

№

серии

ср,i

Si,

м2

л,i

м2

о,i

м2

п,i

м2

Wi,

пер,i

, м3

п,i

м3

Прорезь в не-

связном грунте

Полный объем выемки грунта Wп=……, тыс. м3

Прорезь в

связном грунте

Полный объем выемки грунта Wп=……, тыс. м3

СН

h 

Наименование

прорези

Lп, м

Вп, м

Sп, м2

Wп, м3

hсн, м

Прорезь в не-

связном грунте

Прорезь в связ-

ном грунте

ем выемки грунта на прорези W сводится в табл. 6.1.

Объемы дноуглубительных работ на прорези

. Подсчет объемов дноуглубительных работ

Таблица 6.1.

На основании данных табл. 6.1. составляется сводная таблица объемов дноуглубительных работ (табл. 6.2) с указанием для каждой прорези ее длины

, ширины Вп, площади Sп, полного объема выемки грунта Wп и средней

толщины снимаемого слоя hсн, который определяется по формуле:

(6.6)

Таблица 6.2

Сводная таблица объемов дноуглубительных работ

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

DkV

КР



ЗЕМЛЕСОСА

Исходя из рассчитанного полного объема выемки грунта на перекате с несвязным грунтом, желаемого времени выполнения работ (7…10 сут.) и коэффициента эксплуатации (0,5…0,7), определяется потребная производительность землесоса. По данным приложения 1 с учетом потребной производительности землесоса и глубины на перекате при рабочем уровне подбирается землесос с соответствующими производительностью и осадкой.

Работа землесоса складывается из двух последовательно протекающих процессов: забора грунта со дна водоема и отвода грунта к месту его складирования (отвала). В связи с этим различают производительность по грунтозабору и производительность по грунтоотводу. Расчетная максимальная производительность по грунтоотводу устанавливается путем рассмотрения совместной работы насоса, напорного и всасывающего трубопроводов при различной плотности водогрунтовой смеси для указанных в задании параметров грунтонасосной установки.

Расчетная производительность по грунтозабору определяется исходя из конструкции грунтозаборного наконечника, технологических параметров работы землесоса, а также свойств грунта и должна равняться производительности по грунтоотводу.

7.1. Определение критической скорости и критического расхода гидросмеси

Критической скоростью гидротранспортирования называют такую минимальную среднюю скорость потока, при которой перемещение грунта происходит на грани выпадения его в осадок при малейшем уменьшении скорости. Значение критической скорости зависит от многих факторов, к которым в первую очередь относятся диаметр трубопровода, плотность и размер частиц грунта, консистенция гидросмеси, форма сечения и состояние внутренней поверхности труб, наклон их к горизонтали. Для реальных условий транспортирования гидросмеси дноуглубительными снарядами для определения критической скорости, м/с может быть принята эмпирическая формула:

где k-эмпирический коэффициент (для мелких песков и илов k=5,1;

для крупных песков и гравия k=5,2);

D – внутренний диаметр трубопровода, м.

, (7.1)

7.2. Определение потерь напора во всасывающем и напорном

ПР

ГСГС

НАК

ВС

ВСВСГВСГС

ГСВС

ТZ



















 





 







 





 





К.ВС

ПР

ВС

sin

L 







ГЛВС



)6.1...5.1(

трубопроводах

Потери напора во всасывающем трубопроводе, характеризующие вакуум (разность между атмосферным давлением и абсолютным давлением внутри трубопровода) перед входом в насос, при перекачивании водогрунтовой смеси

; (7.2)

, (7.3)

Тпр=Тг+hпер (7.4)

где 

(kг=1,2; при 

, 

– соответственно плотность гидросмеси и воды, кг/ м³;

, – средняя скорость во всасывающем трубопроводе, м/с;

вс

– коэффициент, учитывающий влияние грунта на потери напора

гс=о kг

=1);

- обобщенный коэффициент сопротивления, учитывающий трение и



гс

вс

рассредоточенные по длине всасывающего трубопровода местные сопротивления;

– полная длина всасывающего трубопровода, принимаемая в зависи-

вс

мости от глубины разработки прорези Тпр, м ;

– диаметр всасывающего трубопровода, м; обычно принимается рав-

вс

ным диаметру напорного трубопровода Dн или на 50 мм больше D

(эти и дру-

гие параметры грунтонасосной установки даны для каждого землесоса в приложении 1.);

полнении курсового проекта можно принять 

сти воды (ватерлинии земснаряда) , м. Величина Z0 имеет знак ―+‖ при расположении оси выше и знак ―–‖ ниже поверхности воды ;

м в зависимости от размеров землесоса и от расположения грунтового насоса в корпусе).

по данным измерений на земснарядах. При отсутствии экспериментальных данных коэффициент определяют расчетным путем:

где λгл- коэффициент сопротивления гидравлически гладкого трубопровода;

- диаметр приемного отверстия рабочего колеса грунтового насоса, м ;



– коэффициент сопротивления всасывающего наконечника; при вы-

нак

=0,5;

нак

Z0– положение оси грунтового насоса по высоте относительно поверхно-



- предельный угол наклона рамы принимают 45о…50о;

- длина корпусного участка всасывающего трубопровода ( от 5 до 15

вс,к

Значение обобщенного коэффициента сопротивления обычно принимают

, (7.5)

)8.1Relg8.1(





ГЛ



; (7.6)

)(







ГС

ННГН

ГС

ГСН

H 



 





 





 





 







 





 





ГСНГСВСГСП

HHH

...



);(

ГСГСГС

QfH





);(

ГСГСГС

QfN





HКH

ГС

НГС





Re=VвсDвс/ν, (7.7)

где Re- число Рейнольдса; -кинематическая вязкость воды (при температуре 20 оС ν ≈110-6 м2/с).

Потери в напорном трубопроводе при перекачивании воды, м

(7.8)

где Vн– средняя скорость воды в напорном трубопроводе, м/с;



- обобщенный коэффициент сопротивления напорного трубопровода;

при выполнении задания можно принять 

=1,4

гл

;

Lн-длина напорного трубопровода, м;

– диаметр концевого патрубка напорного трубопровода, м; при отсут-

ствии конического насадка, успокоительного патрубка и т.п D

– возвышение конца напорного трубопровода над поверхностью воды,

м.

Суммарные потери напора при работе на водогрунтовой смеси, м:

(7.9)

7.3. Пересчет характеристик насоса при его работе на водогрунтовой смеси

Две характеристики насоса (зависимости напора насоса Нгс, м и мощности приводного двигателя Nгс, квт от расхода насоса Qгс, м³/с и плотности ρгс

гидросмеси, кг/м³), работающего на гидросмеси, пересчитываются для номинальной частоты вращения рабочего колеса насоса принятого земснаряда, указанной в приложении1 и представляют собой семейства кривых:

н ,

м;

;

При пересчете используются следующие зависимости:

где Нгс – напор насоса при работе на смеси с расходом Qгс;

- коэффициент изменения напора от влияния содержащегося в гидро-

смеси грунта. Численное значение Кн изменяется от 0,7 до 1,0 в зависимости от

, (7.10)

крупности частиц грунта и плотности гидросмеси (Кн может быть принят для



367

ГСГС

ГС

НQ

N 

)(

ГС

Qf



)(

.. ГСГСПРВАК

QfH 

Расчетные пара-

метры

гс,

кг/м3

Расход смеси, м3/ч

≈0,3Q

max

≈0,6Q

max

Qкр

≈Q

max

Qгс, м3/ч

Vвс, м/с

- Vн, м/с

вс,гс

, м

1000

1100

1200

1300

Нн,гс, м

1000

1100

1200

1300

п,см=Нвс,гс+Нн,гс

, м

1000

1100

1200

1300

Нгс, м

1000

1100

1200

1300

Nгс, кВт

1000

1100

1200

1300

ила – 1,0, для мелкого песка – 0.,97, для среднего песка – 0,94, для крупного песка – 0,89);

Н0 - напор насоса, м при работе на воде с расходом Q (определяется по характеристикам насоса, данным в приложении 2);

. (7.11)

Характеристики насоса определяющие зависимости КПД насоса η и предель-

ного вакуума Нвак.пр.гс ,м, которые может развить насос при работе на гидросмеси

принимаются аналогичными ха-

рактеристикам при работе насоса на воде (приложение2).

Расчеты характеристик грунтонасосной установки рекомендуется выполнять в табличной форме в соответствии с таблицей 7.1.

Таблица 7.1

Параметры грунтонасосной установки

– критический расход насоса при V

кр

в напорном трубопроводе;

кр

Qмах - максимальный расход, равный 1,2-1,25 Q

кр

По результатам расчетов выполняется графическое построение характе-

max

=1.05N

ном

   



гс

1300

1200

1100

1000

1300

1200

1100

1000

1300

1200

1000

1100

К Р

1300

1200

1100

1000

ристик грунтонасосной установки с целью определения расчетной производительности землесоса. На рис. 7.1 представлен пример этого построения.

Nгс,кВт

Qгс,м³/ч

Нвак.гс а)

ВАК.ПР

ВС.ГС,

Рис. 7.1 Характеристики насоса и трубопровода

Qгс,м³/ч

б)

в) Qгс,м³/ч

Рабочая линия Р-Р (рис.7.1,б) образуется соединением точек пересечения се-

);(

ГСГСГС

QfH





);(

. ГСГСГСП

QfH





);(

ГСГСГС

QfN





);(

ГСГСГС

QfH





);(

. ГСГСГСВС

QfH





);(

ГСГСГС

QfH





))(1(

оТЕ

оРАСЧГС

РАСЧЕ











.... РАСЧЕРАСЧГСГР

СQQ 

мейства характеристик насоса грунтопровода

и семейства характеристик

Линия М-М ограничений по мощности привода получается при соединении

точек, полученных путем перенесения пересечений (рис.7.1,а) характеристик

максимальной мощности привода (N

=1,05N

max

, где N

ном

– номинальная мощность привода, данная в приложении 1) по вертикали на соответствующие кривые характеристик

насоса (рис.7.1.б).

Кавитационная линия К-К соединяет точки, полученные как вертикальные

проекции пересечений (рис.7.1,в) кавитационной характеристики насоса

вак,пр

(.приложение 2) и характеристик всасывающего грунтопровода

на соответствующие характеристики

насоса (рис.7.1,б)

Линия З-З ограничений по заилению может быть представлена как вертикаль(рис.7.1,б) из точки Q=Qкр.

7.4. Определение расчетной производительности землесоса по грунту

В случае пересечения рабочей линии с линией ограничений по заилению

или с линией ограничений по мощности, расчетные производительность Q и плотность гидросмеси 

гс.расч

определяются в точке пересечения. Если рабо-

гс.расч

чая линия пересекается с линией ограничений по кавитации, расчетная производительность и плотность устанавливаются по точке рабочей линии, расположенной ниже точки пересечения на значение запаса Н=0.5 м. Если при



≤1300 кг/м3 работа землесоса не ограничивается ни заилением ни мощно-

гс

стью двигателя, ни кавитацией, принимают расчетное значение плотности смеси 

гс.расч

=1300кг/м

бочей линии с этим значением гс. Исходя из полученной 

.Расчетная производительность Q

гс.расч

берется в точке ра-

гс.расч

, определяется

расчетная объемная консистенция гидросмеси

, (7.12)

где Е – коэффициент пористости грунта в естественном состоянии

(Е=0,35…0,38);



– плотность твердой компоненты грунта без учета пор (т=2650 кг/м3).

Расчетная производительность землесоса по грунту находится по следующей зависимости

(7.13)

7.5. Проверка всасывающей способности насоса

ГС

ПРВАКо

НАК

ВС

ВСВСГВС

ТH







)(







 





 







 





 





По формуле (7.1) определяются потери напора во всасывающем трубо-

проводе при максимальной глубине грунтозабора (приложение 1), Q



гс.расч

. Если эти потери меньше Н

вак.пред

при Q

гс.расч

, то имеется запас всасы-

гс.расч

вающей способности. При отсутствии этого запаса необходимо создать дополнительный подпор во всасывающей магистрали насоса. Это достигается установкой во всасывающем трубопроводе вблизи от всасывающего наконечника водоструйного или лопастного бустерного насоса, восполняющего недостаток всасывающей способности грунтового насоса. Кроме этого, возможно расположение грунтового насоса ниже поверхности воды (путем увеличения осадки землесоса, устройства заглубляемого под воду отсека корпуса с расположенным в нем грунтовым насосом, а также установкой насоса непосредственно на раме всасывающего трубопровода).

Потребное заглубление оси насоса под уровень воды определяется по

формуле полученной преобразованием выражения (7.1):

(7.14)

С учетом колебания значений консистенции заглубление насоса под поверхность воды рекомендуется принимать на 50…60 % больше, чем для осредненной консистенции.

7.6. Определение основных параметров всасывающего наконечника

Размеры всасывающего наконечника, предназначенного для разработки участков дна траншейным способом (рис.7.2.), зависят от условий производства работ. При удалении тонких слоев наносного грунта эффективны уширенные (щелевидные) всасывающие наконечники (рис.7.2,а). Толстые слои песчаных грунтов целесообразно разрабатывать относительно узкими компактными наконечниками (рис.7.2,б), отличающимися сосредоточенной зоной воздействия гидрорыхлителя на грунт.

215.0

)(

HHC

HHCЗ

hhb

hhb 





ВСH

D),...,(h 40350

Рис. 7.2. Траншейные всасывающие наконечники

Зев траншейного всасывающего наконечника обычно имеет форму вытянутого в ширину прямоугольника с полукруглыми боковыми стенками

Площадь зева такой формы равна:

, (7.15)

где bс и hн – ширина и высота зева наконечника соответсвенно.

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-

=1,2…1,5 м/с.

Зная расход гидросмеси при критической скорости ее движения по трубопроводу и приняв указанные значения скорости в зеве, находят площадь зева. Ширину его у узких наконечников назначают в 2…2,5 раза больше диаметра

всасывающего трубопровода. Найденные таким образом площадь з и ширина

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 (приложение1). При отсутствии данных о проходном размере bг минимальную высоту зева уширенного наконечника назна-

чают равной

, (7.16)

где D

ГP

b,t 80

ВСP

D),...,(t 40350





– диаметр всасывающего трубопровода.

ВС

Если на землесосе применено несколько параллельных всасывающих трубопроводов, подсоединенных к одному грунтовому насосу, то высоту зева уширенных наконечников также назначают, исходя из диаметра трубопровода за каждым из наконечников.

Длину l

, на которой сечение наконечника из вытянутого преобразуется в

круглое, назначают с таким расчетом, чтобы каждая боковая стенка составляла угол 

с осью не более 25…30

Шаг расстановки вертикальных ребер защитной решетки по ширине наконечника принимают

или

(7.17)

Если высота зева больше указанного шага, то ребра связывают дополнительной горизонтальной пластиной или круглым прутом. У кромок зева ребра защитной решетки должны выступать не более чем на 100…150 мм, на оси – не более чем на 200…250 мм от плоскости зева. Пластины решетки вырезают из листовой стали толщиной 20…30 мм. Горизонтальный прут должен иметь диаметр 30…50 мм.

Число сопел гидрорыхлителя n

следует принимать равным или кратным

числу просветов между вертикальными ребрами защитной решетки. Иногда дополнительно к этому устанавливаются сопла на боковых сторонах зева, направляя их под углом в стороны от оси наконечника; эти боковые сопла способствуют осыпанию грунта с боковых откосов траншеи, понижению гребней между траншеями и, следовательно, уменьшению запаса на неровность выработки. Чтобы обеспечить всасывание грунта по всей ширине зева и облегчить боковые перемещения землесоса при управлении его движением по оси тран-

шеи, боковые кромки зева срезают под углом

. Срезаемые участки по

ширине равны 1-2 шагам установки вертикальных ребер защитной решетки. Если наконечник применяется в условиях относительно небольших изменений глубины извлечения грунта, то часто делают наклонный срез зева. На очень малых глубинах, когда ось наконечника имеет небольшой наклон к горизонтали, делают нижний скос зева, укорачивая нижнюю часть кромки по отношению к верхней. При извлечении грунта с больших глубин, когда ось наконечника наклонена под значительным углом, укорачивают верхнюю кромку, создавая верхний скос зева. В первом случае облегчается работа, т.е. заглубление наконечника в грунт, во втором – улучшаются условия всасывания грунта с переднего откоса траншеи и снижается сопротивление грунта перемещению землесоса.

Расчет основных элементов гидрорыхлителя для траншейных наконечников землесосов производится в такой последовательности.

1. Выбирают серийный центробежный водяной насос, расход которого q

должен быть приблизительно равен производительности Qгр землесоса. Напор

насоса должен быть таким, чтобы за вычетом потерь напора в магистрали, т.е. непосредственно перед соплами, напор истечения составлял Нс=20…25 м.

<<< < Предыдущая 1 23 / 53 4 5 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]