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
Таблица 1
Расчетные
параметры
гс,
кг/м3
Расход смеси, м3/ч
0
≈0,3
Qкр
≈0,6
Qкр
Qкр
Q
max
≈
1,2 Qкр
Qгс, м3/ч
- 0 Vвс, м/с
- 0
Vн, м/с
- 0
Н
вс,гс
, м
1000
1100
1200
1300
Нн,гс, м
1000
1100
1200
1300
Н
п,см
=
Н
вс,гс+Нн,гс
, м
1000
1100
1200
1300
Нгс, м
1000
1100
1200
1300
Nгс, кВт
1000
1100
1200
1300
Параметры грунтонасосной установки
где Qкр — критический расход насоса при Vкр
в напорном трубопроводе;
Qмах — максимальный расход, равный 1,2–1,25 Qкр;
Vвс и Vн, м — скорости в трубопроводах, рассчитываемые по
принимаемому расходу и соответствующему диаметру трубопровода.
11
По результатам расчетов производится графическое построение
гидравлических характеристик грунтонасосной установки H
H
=f(гс, о, Qгс), H
п.гс.
=f(гс, о, Qгс), N
.гс.
=f(гс, о, Qгс).
гс.
=f(гс, о, Qгс),
вс.гс.
На рис. 1 представлен пример этого построения.
С целью определения максимальной расчетной производительности
землесоса с помощью этих графиков строятся:
- рабочая линия Р-Р, определяющая режимы работы установки
в различных условиях (……);
- линия ограничения по мощности привода М-М (- - - - -);
- линия ограничения по кавитации К-К ( );
- линия ограничения по критической скорости З-З ( ).
Рабочая линия Р-Р, (рис. 1, б) образуется соединением точек пересечения
характеристик насоса H
=f(гс, о, Qгс) и соответствующих характеристик
.гс.
грунтопровода H
=f(гс, о, Qгс).
п.гс.
Линия М-М (рис. 1, б) получается при соединении точек, полученных путем
перенесения по вертикали на соответствующие кривые характеристик насоса
H
=f(гс, о, Qгс) пересечений характеристик N
.гс.
=f(гс, о, Qгс) с линией
гс.
максимальной мощности привода (рис. 1,а). При этом:
N
=1,05N
max
. ( 3.11.)
ном
где: N
— номинальная мощность привода насоса, данная в приложении 2.
ном
12
а)
Nгс
кВт
N
max
=1.05N
ном
гс
1300
1200
1100
1000
гс
Р
1300
К
1200
1100
1000
З
З
Р К
М
Н
ВАК.ПР,,М
Н
ВС, М
гс
Н
ВАК.ПР
НВС
Qгс, м³/ч
1300
1200
1000
1100
М
1300
1200
1000
1100
Н.,м б)
Qгс, м³/ч
Qкр
Рис. 1 Характеристики насоса и трубопроводов
13
Qгс, м³/ч в)
При нахождении линии ограничения по кавитации принимается, что
))(1(
..
..
оТЕ
оРАСЧГС
РАСЧЕ
C
.... РАСЧЕРАСЧГСГР
СQQ
характеристика насоса, определяющая зависимости предельного вакуума
H
вак.пред.
работе насоса на воде H
=f(Qгс), при работе на гидросмеси, аналогична характеристике при
вак.пред.
=f(Q0) с такой же производительностью
(приложение 3). Линия К-К (рис.1,б) соединяет точки, полученные путем
перенесения по вертикали на соответствующие характеристики насоса H
.гс.
=f(гс, о, Qгс) пересечений (рис.1,в) кавитационной характеристики насоса
Н
H
=f(Q0) (приложение 3) и характеристик всасывающего грунтопровода
вак,пр
=f(гс, о, Qгс).
вс.гс.
Линия З-З может быть представлена как вертикаль (рис.1,б) из точки Q=Qкр.
В случае пересечения рабочей линии с линией ограничений по
критической скорости, или с линией ограничений по кавитации, или с линией
ограничений по мощности, расчетные плотность гидросмеси
производительность Q
определяются в точке их пересечения с
гс.расч
гс.расч.
и
наименьшей плотностью.. Если в принятом диапазоне параметров работа
землесоса не ограничивается ни Qкр, ни мощностью двигателя, ни кавитацией,
принимают
гс.расч
точке рабочей линии с
= 1300кг/м3. Расчетная производительность Q
. Исходя из полученной
гс.расч
гс.расч
берется в
гс.расч
, определяется
объемная расчетная консистенция гидросмеси:
, (3.12)
где Е — коэффициент пористости грунта в естественном состоянии (Е = 0,35…0,38);
т — плотность твердой компоненты грунта без учета пор (т = 2650 кг/м3).
Расчетная производительность землесоса по грунту находится по
следующей зависимости:
(3.13)
14
3.5. Проверка всасывающей способности насоса
По формуле (3.2) определяются потери напора во всасывающем
трубопроводе при максимальной глубине грунтозабора Т (приложение 3),
Q
гс.расч
и
. Если эти потери меньше Н
гс.расч
вак.пред.
при Q
гс.расч
, то имеется запас
всасывающей способности. В случае отсутствия этого запаса необходимо
уменьшить
. до соответствующей рассчитываемой величины. При этом
гс.расч
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.
При отсутствии запаса всасывающей способности потребная высота
расположение оси насоса относительно уровня воды определяется по формуле
полученной преобразованием выражения (3.2):
Z0=( о(Н
вак.пред.
+T) /гс) -(V
2
(kг λвс Lвс/ Dвс+ (Dвс/ D1)4+
вс
) /2 g) -T (3.14)
нак
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
сн
эффективны 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.
15
Рис. 2. Траншейные всасывающие наконечники
2
2
215.0
4
)(
HHC
H
HHCЗ
hhb
h
hhb
Вариант наконечника выбирается исходя из заданной толщины
снимаемого слоя h
(приложение 1).
сн,
Зев узкого 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 исходя из потребной средней скорости потока
VЗ поступающего через зев наконечника во всасывающий трубопровод. У узких
наконечников среднюю скорость в зеве принимают VЗ=1,8 - 2,0 м/с, у широких
наконечников VЗ=1,2 - 1,5 м/с.
16
Зная расчетный расход гидросмеси Q
ВСH
D),...,(h 40350
ГP
b,t 80
ВСP
D),...,(t 40350
и приняв указанные значения
гс.расч
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 (3.15) определить его высоту hн.
Размеры зева уширенного щелевидного наконечника следует определять,
исходя из его потребной площади и высоты, которая должна быть не менее 0.8
bг (габаритного проходного размера грунтового насоса см. 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 продольной 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 рёбра
связывают дополнительной горизонтальной пластиной или круглым прутом
(см. рис. 2.б). Пластины решетки вырезают из листовой стали толщиной 20–30
мм. Горизонтальный прут должен иметь диаметр 30–50 мм.
17
Гидрорыхлитель выполняется в виде прикрепленного к всасывающему
CC
gHV 2
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.
Число сопел гидрорыхлителя nс следует принимать равным или кратным
числу 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, м
3
/с должен
быть приблизительно равен производительности землесоса по грунту..
Насос должен обеспечивать напор Нс непосредственно перед соплами не менее
20–25 м.
2. По принятому напору определяется скорость истечения воды из сопел:
, м/с (3.18.)
где φ= 0,920,95 — коэффициент потерь.
3. Рассчитывается суммарная площадь сечений всех сопел на выходе:
18
C
C
V
q
C
C
C
n
d
4
4. Приняв все сопла одинаковыми, вычисляется диаметр одного сопла по
площади ωс:
5. Диаметр Dr водоподводящего трубопровода гидрорыхлителя
рассчитывается также по расходу и скорости. При этом, для снижения потерь в
трубопроводе скорость воды должна быть 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. .
Площадь живого сечения коллекторов рассчитывают на такую же
, м2 (3.19)
, м (320)
скорость воды.
19
Задание № 2
РАСЧЕТ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЧЕРПАКОВЫХ
УСТРОЙСТВ МНОГОЧЕРПАКОВЫХ ЗЕМСНАРЯДОВ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Ознакомление с принципами определения и регулиро-
вания 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:
- производительность многочерпакового земснаряда - Qгр, м³/ч;
- возвышение оси верхнего черпакового барабана (ВЧБ) над уровнем воды
— Нов, м;
- оптимальная глубина черпания - Нчо, м;
- вид разрабатываемых грунтов: «Л» — легкие, «С» — средние, «Т» —
тяжелые;
- расчетная частота движения черпаков-n
, ч/мин (для легких грунтов — 22
ч
ч/мин, для средних — 18 ч/мин и для тяжелых — 14 ч/мин);
- верхний черпаковый барабан (ВЧБ): пятигранный (Zв =5), нижний (НЧБ):
шестигранный (Zн = 6).
2. СОСТАВ РАБОТЫ
I. Определить объем и основные размеры черпака, полную длину черпа-
ковой цепи и длину ее провисающего участка.
2.Расчитать кривые провисания свободного участка цепи и определит мак-
симальное усилие в нем при оптимальной и максимальной глубине черпания.
3. Определить потребную мощность черпакового привода и максимальное
расчетное усилие в цепи.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]