Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет режимов работы и конструктивных параметров оборудования землесосов и многочерпаковых земснарядов. Методические рекомендации
.pdf
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ВОДНОГО ТРАНСПОРТА
А.Р. Белоусов
Расчет режимов работы и конструктивных параметров оборудования
землесосов и многочерпаковых земснарядов
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ
по дисциплинам:
«Эксплуатация оборудования судов технического флота»,
«Оборудование судов технического флота»,
«Технические средства добычи нерудных
строительных материалов».
Альтаир – МГАВТ
Москва
2013
УДК 627.21:656.615
Белоусов А. Р.
Расчет режимов работы и конструктивных параметров оборудования
землесосов и многочерпаковых земснарядов. Методические
рекомендации.— М.: МГАВТ, 2013.— 41 с.
Методические рекомендации по выполнению двух контрольных заданий
по дисциплинам «Оборудование судов технического флота», «Эксплуатация
оборудования судов технического флота» и «Технические средства добычи
нерудных строительных материалов»
Составлены в соответствии с программами курсов «Оборудование судов
технического флота», «Эксплуатация оборудования судов технического флота»
и «Технические средства добычи нерудных строительных материалов» для
студентов специальностей 180103 «Судовые энергетические установки»,
180403 «Эксплуатация судовых энергетических установок», 190602
«Эксплуатация перегрузочного оборудования портов и транспортных
терминалов».
Рассмотрены и рекомендованы к изданию Учебно-методическим советом
МГАВТ.
Рассмотрены и рекомендованы к использованию в учебном процессе на
заседании кафедры Водных путей и портов (протокол от 21 мая 2013г. №78)
Ответственность за оформление и содержание передаваемых в печать
материалов несут авторы и кафедра академии, выпускающие учебнометодические материалы.
© Белоусов А.Р., 2013
© МГАВТ, 2013
ОГЛАВЛЕНИЕ
ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ 4
Задание №1
1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 5
2. СОСТАВ РАБОТЫ 6
3. УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ № 1
3.1. Определение критической скороՁ ти и расхода гидросмеси 7
3.2. Определение потерь напора во всасывающем и напорном
трубопроводах 7
3.3. Определение характеристик насоса при его работе на
водогрунтовой смеси 10
3.4. Определение расчетной производительности
землесоса по грунту 10
3.5. Проверка всасывающей способности насоса 14
3.6. Определение основных параметров всасывающего наконечника 15
Задание №2
1.Исходные данные 20
2. Состав работы 20
3. Указания к выполнению работы №2
3.1. Определение объема и основных размеров черпака 21
3.2. Определение геометрии провисающего участка цепи
и усилий растяжения на этом участке 22
3.3. Определение потребной мощности черпакового привода 29
Приложение 1. Варианты условий к заданию №1 31
Приложение 2. Данные по землесосам 33
Приложение 3. Рабочие характеристики грунтовых насосов 34
Приложение 4. Варианты условий к заданию № 2 38
Литература 40
3
ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ
Контрольные задания выполняются в виде пояснительной записки и
графических материалов. Пояснительная записка представляется в рукописной
форме на одной стороне бумаги формата А4. После титульного листа следует
содержание, текст задания и далее расчетно-пояснительный текст. Текст
записки разбивается на разделы, пункты и подпункты в соответствии с
заданием и включает в себя только исходные зависимости, результаты
вычислений и, при необходимости, выводы. Графические материалы
выполняются на листах белой или масштабной бумаги формата А4 или А3.
Листы с отдельными рисунками включаются в общую нумерацию страниц
записки. Расчеты, содержащие повторяющиеся операции, сводятся в таблицы,
которые должны иметь название и номер. На все рисунки и таблицы в тексте
должна быть ссылки. Для всех формул, используемых в записке, должно
даваться объяснение буквенных обозначений и размерность величин.
4
Задание №1
РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РАБОТЫ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ЗЕМЛЕСОСОВ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Освоение методов расчета рабочих характеристик
грунтонасосных установок (ГНУ) землесосов, определения их
производительности, принципов проектирования всасывающих
грунтозаборных устройств.
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Вариант задания принимается по указанию преподавателя на основе
приложения 1.
Исходными данными для выполнения расчетного задания являются
графики и таблицы приложений 1, 2, 3:
- рабочие характеристики грунтового насоса (зависимости полного напора,
развиваемого насосом Hн, предельного вакуума, который может развить насос
.
H
вак пред.
и к.п.д. насоса ηн от его производительности): Hн=f(Q), H
вак.пр.
= f(Q), и
н=f(Q) ;
- частота вращения n и проходной размер b
рабочего колеса насоса;
г
- положение оси приемного отверстия насоса по высоте относительно
поверхности воды - Z0;
- диаметр приемного отверстия насоса D1;
- внутренний диаметр D
и длина Lн напорного трубопровода;
н,
- возвышение концевого патрубка над поверхностью воды Zн;
- паспортная предельная глубина извлечения грунта Т;
- вид и толщина снимаемого слоя грунта. hсн, м;
-установленная мощность привода грунтового насоса Nном.
5
2. СОСТАВ РАБОТЫ
2.1. Определить критическую скорость Vкр и соответствующий расход Qкр
гидросмеси. Рассчитать, построить графики зависимостей потерь во
всасывающем H
и напорном H
вс.гс.
трубопроводах а также напора
н.гс
развиваемого насосом Нгс от расхода Q и, задаваемой в таблице 1, плотности ρ
воды и ρгс перекачиваемой гидросмеси.
2.2. Определить характеристики работы ГНУ на гидросмеси различной
заданной плотности, построить соответствующие графики, найти расчетные
плотность и консистенцию гидросмеси, расчетную производительность Q
расч
при номинальной глубине грунтозабора с учетом ограничений по мощности,
кавитации и критической скорости.
2.3. Оценить запас всасывающей способности грунтонасосной установки
при расчетных консистенции и расходе гидросмеси и предельной глубине
грунтозабора.
2.4. В случае недостаточной всасывающей способности при предельной
глубине грунтозабора рассчитать возможную консистенцию гидросмеси при
0
проектном положении грунтового насоса и требующееся его положение по
высоте для обеспечения предельной рабочей производительности.
2.5. Определить тип и основные размеры всасывающего наконечника для
траншейной разработки прорезей.
2.6. Подобрать по каталогу соответствующий центробежный насос
гидрорыхлителя.
2.7. Рассчитать основные элементы гидрорыхлителя (число и диаметр сопел,
сечение водоподводящего трубопровода и коллектора, мощность двигателя насоса
гидрорыхлителя, подобрать по каталогу соответствующий насос).
2.8. Графические материалы должны включать в себя:
- характеристики насоса и трубопроводов землесоса при работе на воде и
гидросмеси с графическим определением расчетной производительности по
смеси и остальных элементов расчетного режима;
- чертеж общего вида всасывающего наконечника;
6
3. УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ № 1
3
DkV
КР
ПР
ГСГС
НАК
ВС
ВС
ВСВСГВСГС
ГСВС
ТZ
D
D
D
Lk
g
V
H
0
0
0
0
4
1
2
0
.
2
3.1.Определение критической скорости и критического расхода
гидросмеси
Критической скоростью гидротранспортирования называют такую
минимальную среднюю скорость потока, при малейшем уменьшении которой
начинается массовое выпадение грунта в осадок. 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, угол
наклона их к горизонтали. Определение критической скорости для реальных
условий работы дноуглубительных землесосов может быть выполнено по
предложенной А.С. Стариковым [1,2] эмпирической формуле:
, м/с (3.1)
н
где:
k — эмпирический коэффициент (для мелких песков и илов k=5, 1;
для крупных песков и гравия k=5,2);
Dн — внутренний диаметр напорного трубопровода, м.
3.2. Определение потерь напора во всасывающем и напорном трубопроводах
Гидравлические потери напора во всасывающем трубопроводе землесоса,
определяющие величину вакуума (разность между атмосферным давлением и
абсолютным давлением внутри трубопровода перед входом в грунтовый насос),
рассчитываются по следующим зависимостям:
, м (3.2)
7
К.ВС
Р
ПР
ВС
L
sin
ZT
L
0
, м (3.3)
где гс, о, кг/ м³ —соответственно плотность гидросмеси, задаваемая при
расчете, и плотность воды;
Vвс, м/с — средняя скорость во всасывающем трубопроводе, зависящая от
задаваемого расхода и площади сечения трубопровода;
kг — коэффициент, учитывающий влияние грунта на потери напора
(принимаем: kг= 1,2 для среднего и kг= 1,4 для крупного песка; при гс=
о kг
=1);
вс — обобщенный коэффициент сопротивления, учитывающий потери на
трение и рассредоточенные по длине всасывающего трубопровода местные
сопротивления;
L
м —полная длина всасывающего трубопровода,
вс,
Тпр, м — проектная глубина разработки (принимается равной половине
максимальной глубины грунтозабора);
L
вс,к , м
— длина корпусного участка всасывающего трубопровода (5–15 м
в зависимости от размеров землесоса и расположения грунтового насоса в
корпусе);
D
м — внутренний диаметр всасывающего трубопровода, обычно
вс,
принимается равным диаметру напорного трубопровода Dн или на 0,05м больше;
D1, м — диаметр приемного отверстия рабочего колеса грунтового насоса;
выполнении курсовой работы можно принять
Z0, м — возвышение оси грунтового насоса над поверхностью воды.
Величина Z0 положительна при расположении оси выше и отрицательна при
расположении ниже поверхности воды (эти и другие параметры
грунтонасосной установки даны для каждого варианта землесоса в
приложениях 1, 2, 3);
р — рабочий угол наклона рамы принимают 35о–45о;
— коэффициент сопротивления всасывающего наконечника (при
нак
= 0,5);
нак
8
Значение обобщенного коэффициента сопротивления всасывающего
ГЛВС
)6.1...5.1(
2
)8.1Relg8.1(
1
ГЛ
0
0
4
1
4
2
0
.
)(
2
ГС
Н
Н
К
Н
Н
ННГН
ГС
ГСН
ZZ
D
D
D
D
D
Lk
g
V
H
трубопровода λвс. определяют расчетным путем:
, (3.4)
где λгл — коэффициент сопротивления гидравлически гладкого
трубопровода для каждой скорости:
; (3.5)
Re=VвсDвс/ν, (3.6)
где Re — число Рейнольдса;
— кинематическая вязкость воды (при температуре 20 оС, ν ≈110-6 м2/с).
Гидравлические потери в напорном трубопроводе при перекачивании
водогрунтовой смеси:
, м (3.7)
где Vн, м/с — средняя скорость воды в напорном трубопроводе;
н — обобщенный коэффициент сопротивления напорного
трубопровода; (при выполнении задания можно принять н=1,4гл );
Lн, м —длина напорного трубопровода;
Dк, м — диаметр концевого патрубка напорного трубопровода; при
отсутствии конического насадка Dк = D
н,
;
Zн, м —возвышение концевого патрубка напорного трубопровода над
поверхностью воды(эти и другие параметры грунтонасосной установки даны
для каждого варианта землесоса в приложениях 1, 2, 3).
Суммарные потери напора при работе на водогрунтовой смеси H
п..гс
:
H
= H
п.гс
вс.гс
+ Hн.гс. (3.8)
9
3.3. Определение характеристик насоса при его работе на водогрунтовой
0
0
HКH
ГС
НГС
367
ГСГС
ГС
НQ
N
смеси
Напор Нгс создаваемый насосом при работе на гидросмеси в зависимости
от ее плотности и задаваемой производительности рассчитывается исходя из
паспортной характеристики насоса Н0=f(Q0)м, работающего на воде (о) по
следующей зависимости:
, (3.9)
где: Кн — коэффициент изменения напора из-за влияния содержащегося в
гидросмеси грунта. Численное значение Кн изменяется от 0,7 до 1,0 в
зависимости от крупности частиц грунта, принимаемой по приложению 1, и
плотности гидросмеси (Кн может быть принят для 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 (определяется по
характеристикам насоса, данным в приложении 3).
На основе полученных зависимостей выполняется расчет потребной
мощности привода насоса
(3.10)
Характеристики насоса, определяющие зависимости КПД насоса η= f(Qгс) при
работе на гидросмеси, принимаются аналогичными характеристикам при работе
насоса на воде η= f(Q0)с такой же производительностью (приложение 3).
3.4. Определение расчетной производительности землесоса по грунту
Расчеты характеристик грунтонасосной установки рекомендуется
выполнять в табличной форме (см. таблицу 1).
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]