4.5. Изучение конструкции и условий эксплуатации землесосно-рефулерного снаряда

Цель работы. Изучить конструкцию и условия эксплуатации земле- сосно-рефулерного снаряда ЗРС 180-60, занятого на дноуглублении р. Малой Кокшаги и намыве строительной площадки Заречного микрорайона г. Йошкар-Олы.

Общие сведения. Одним из способов выправления русел лесосплавных рек является дноуглубление, которое выполняется различными механизмами. Дноуглубительные работы делятся на транзитные (в пределах лесосплавного хода) и внетранзитные (за его пределами). К транзитному дноуглублению относится увеличение глубин на перекатах, углубление акватории рейдов, а также расширение и спрямление лесосплавного хода, к внетранзитному – устройство подходов к причалам, плотостоянкам или береговым плотбищам.

Для выбора способа улучшения русла лесосплавной реки нужно учитывать положительные и отрицательные стороны дноуглубления. К положительным сторонам дноуглубления относятся:

1)возможность быстро создать нужный габарит лесосплавного хода,

вто время как для разработки его с помощью выправительных сооружений может потребоваться одна или две навигации; 2) применимость в любых геологических условиях, за исключением скального русла; 3) большая надежность дноуглубительных работ на реках со смешанным лесосплавом.

Отрицательными сторонами дноуглубления являются: 1) заносимость прорезей, особенно при неблагоприятном их расположении и большом твердом стоке реки; 2) относительно большие затраты в случаях малого объема работ и их территориальной разбросанности.

Эффективность дноуглубительных работ резко повышается при полезном использовании грунта из прорези для строительства выправительных сооружений. Кроме того, дноуглубительные механизмы могут использоваться и в других целях, например для устройства прокопов.

Дноуглубительные работы выполняются на лесосплавных реках бульдозерами или землечерпательными снарядами. Бульдозеры используют при углублении порогов и предгорных участков рек, где применение плавучих земснарядов невозможно. На равнинных реках основным средством дноуглубления являются земснаряды – землесосные, многочерпаковые, одночерпаковые (штанговые) и грейферные. Применяют две основные системы рабочих перемещений земснарядов по акватории:

канатную и свайно-канатную, которые определяются физико-

98

механическими свойствами разрабатываемых грунтов, условиями их залегания и плотностью сложения, характером и назначением выполняемых работ.

Канатную систему применяют в основном при разработке несвязных слабоуплотненных грунтов, выемке грунта с больших глубин и при работе на акваториях с волнением до 3 баллов. Свайно-канатную систему рабочих перемещений земснаряда применяют при разработке профильных выемок, а также плотных и связных грунтов с помощью механического рыхлителя.

Режим работы земснаряда определяется режимом работы грунтового насоса, который имеет следующие рабочие характеристики: развиваемый напор H=f1(Q), потребляемая мощность N=f2(Q), коэффициент полезного действия =f3(Q), допускаемая вакуумметрическая высота вса-

сывания H допвак =f4(Q) от подачи насоса Q при постоянной частоте вращения. Главной характеристикой насоса является H=f1(Q) (рис. 4.14).

Напор работающего грунтового насоса можно определить по показаниям приборов – вакуумметра и манометра, устанавливаемых соответственно на входе в насос и на выходе из него:

H=hвак+hм+ h, (4.43)

где hвак – вакуумметрическая высота всасывания, т.е. показания вакууметра Pвак, выраженные высотой столба перекачиваемой пул пы, м;

hм - манометрическая высота, т.е. показания манометра, выраженные высотой столба перекачиваемой пульпы, м;

h – расстояние по вертикали между осями вакуумметра и манометра, принимаемое со знаком ―+‖, если манометр расположен выше вакуумметра, и со знаком ―-― при обратном расположении приборов, м.

Вакуумметрическая высота всасывания и манометрическая высота нагнетания равны соответственно:

где п - плотность пульпы (табл. 4.16), кг/м3.

Полезная мощность насоса или полезная работа, производимая грунтовым насосом по подъему и перемещению пульпы в количестве Q, составляет:

Затрачиваемая насосом мощность, подведенная от электродвигателя к валу насоса:

С помощью главной характеристики грунтового насоса (рис. 4.14) можно установить по величине напора H подачу данного насоса Q, коэффициент полезного действия и допускаемую вакуумметрическую

высоту H доп вак , а также уточнить полезную мощность N.

Режим работы грунтового насоса определяется режимом работы всасывающей и напорной линий. Подача насоса снижается при увеличении консистенции пульпы, расстояния гидротранспортирования грунта, высоты намываемого сооружения, что ведет к уменьшению скорости движения пульпы и заиливания пульпопровода. Этому же способствует неравномерная консистенция пульпы в процессе грунтозабора, что связано со всасывающей способностью насоса и кавитацией (разрыв потока и отрыв от лопаток рабочего колеса). Кавитация вызывает разъедание (эрозию) металла, повышает износ грунтового насоса.

Описание землесосно-рефулерного снаряда

Промышленный объект (рис. 4.11) состоит из стройплощадки Заречного микрорайона г. Йошкар-Олы, русла р. Малой Кокшаги в пределах городской черты, землесосного снаряда ЗРС-180-60, временного водомерного поста.

Землесосно-рефулерный снаряд ЗРС-180-60 (рис. 4.13) – модернизированная модель земснаряда ЗРС-12А-4М. Он состоит из плавучего основания, рабочего и вспомогательного оборудования, машинного отделения и грунтопровода. Плавучее основание 7 земснаряда размерами 22х9,5х1,52 м представляет 6 скрепленных между собой металлических понтонов. На основном понтоне расположены рабочее оборудование 5,

100

Рис.4.13. Землесосно-рефулерный снаряд ЗРС-180-60:

1– свайный аппарат с лебедкой; 2 – надстройка; 3 – рубка управления; 4 – стрела; 5 – рама рыхлителя с всасывающей трубой; 6 – фреза рыхлителя; 7 – корпус землеснаряда; 8 – плавающий пульпровод

101

машинное отделение с силовой установкой 2, грунтовым насосом и электрогенератором для питания индивидуальных электроприводов, а также вспомогательное оборудование 1 и рубка управления 3. К носовой части основного понтона шарнирно прикреплена рама, на которой смонтирована всасывающая труба 5 с наконечником и фрезерное рыхлительное устройство 6. Землесос со всасывающим наконечником работает на рыхлых (песчаных, гравийно-галечных и супесчаных) грунтах, а с фрезерным рыхлителем – на связных грунтах (глина). Подъем и опускание рамы производится лебедкой. На палубе боковых понтонов расположены папильонажные лебедки для канатного передвижения земснаряда по акватории водоема. Кроме того, на корме основного понтона установлен свайный аппарат с лебедкой 1 для свайно-канатной системы рабочих перемещений снаряда.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с техническим проектом дноуглубления р. Малой Кокшаги и записать исходные данные для работы ЗРС-180-60 в табл.

4.14.

2.Измерить по рейке временного водомерного поста уровень воды

вр. Малой Кокшаге.

3.Определить плотность пульпы п в зависимости от свойств разра-

батываемого грунта и его объемной консистенции (табл.4.16).

4.Изучить конструкцию (см. рис.4.13) и условия работы землесос- но-рефулерного снаряда ЗРС-180-60.

5.Измерить диаметр запасного рабочего колеса насоса D, расстояние между осями вакуумметра и манометра h, длину и диаметр надводного и наземного участков пульпопровода, максимальную глу-

102

бину разработки русла реки при механическом рыхлении hmax

(табл.4.15).

6.Измерить по приборам вакуумметрическое давление во всасыва-

ющей линии Pвак, манометрическое давление в напорной линии Pм, силу тока I и напряжение в электросети V (табл.4.18).

7.Дать техническую характеристику ЗРС-180-60 (прил.5).

Обработка исследуемых данных.

1.Определяется глубина разработки прорези в период дноуглубле-

Zпд – заданная проектом отметка проектного дна русла реки, м;

Hр – отсчет по рейке временного водомерного поста, принимаемый со знаком ―+‖, если он сделан вверх от нуля, или со знаком ―-―, если рабочий уровень ниже нуля, м;

hmax - максимальная глубина разработки русла реки земснарядом при механическом рыхлении, м.

2. Устанавливается рабочая высота намыва земснарядом строитель-

h0 – запас на осадку основания насыпи, м; h0=2 H2; hн – запас на осадку насыпи, м; hн=0,015 H2;

hg – другие добавления к высоте насыпи (например, запас на выветривание), м; hg=0,005 H2.

3. Плотность пульпы п , т/м3, в зависимости от разрабатываемого грунта и его объемной консистенции приведена в табл.4.16.

4. Из технического паспорта земснаряда ЗРС-180-60 зарисовывается рабочая характеристика грунтового насоса ГрУТ 2000/63 D=1,25 м (рис.

4.14).

Рис. 4.14. Характеристика грунтового насоса ГрУТ 2000/63 (16 ГрУТ – 8 М) для песка

5. По измеренным показаниям приборов вычисляются рабочие характеристики грунтового насоса H, N (табл. 4.17).

Таблица 4.17

Рабочие характеристики насоса

6. Определяется режим работы грунтового насоса опытным путем с помощью главной характеристики H0=f1(Q) (см. рис. 4.14). Если диа-

104

метр рабочего колеса насоса D=1,25 м и развиваемый напор H0= м, то рабочая точка характеризуется следующими показателями: подача насоса Q0= м3/с, потребляемая мощность N0= кВт, коэффициент по-

лезного действия 0 = , допустимая вакуумметрическая высота всасы-

вания H доп вак = м при постоянной частоте вращения n=590 об/мин. 7. Устанавливается рабочая точка характеристики насоса по макси-

мальному значению коэффициента полезного действия (рис. 4.14). Если

Сделать выводы по лабораторной работе.

Контрольные вопросы:

1.Каковы виды дноуглубительных работ на лесосплаве?

2.Каковы положительные и отрицательные стороны дноуглубления лесосплавных рек?

3.Какими механизмами выполняют дноуглубительные работы?

4.Чем определяются система и способы рабочих перемещений земснарядов на акватории водоема?

5.Каковы устройство и принцип действия землесосно-рефулерного снаряда?

6.Каковы устройство и принцип работы грунтового насоса?

7.Назовите рабочие характеристики насоса.

8.Запишите выражение для расчета напора насоса.

9.Как определить коэффициент полезного действия грунтового насоса?

10.Какие исходные данные для работы земснаряда устанавливаются по техническому проекту дноуглубления реки?

11.Как определить рабочую высоту намыва строительной площадки?

105

12.Как определить глубину разработки прорези в период дноуглубления?

13.Как измерить напор грунтового насоса?

14.Какие другие пути определения напора Вы знаете?

15.Как в данной работе определяется мощность насоса на валу?

16.Каков вид главной характеристики насоса?

17.Как изменяется полный КПД насоса?

18.Найдите по рабочим характеристикам оптимальный режим работы насоса. Выпишите оптимальные значения напора, подачи, мощности и КПД?

19.Покажите на рабочих характеристиках зону рекомендуемых режимов работы насоса?

20.Как определить плотность пульпы?

106