2. Технологическая карта работы землесоса траншейным способом

Дноуглубительные прорези, выполняемые землесосными снарядами без механических разрыхлителей, разрабатываются, как правило, траншейным способом. Основные достоинства такого способа состоят в том, что он обеспечивает высокую концентрацию гидросмеси и создает в прорези запас на заносимость.

Для обеспечения заданной глубины на гребнях траншеи необходимо правильно задать величину заглубления грунтоприемника, а для обеспечения расчетной производительности землесоса необходимо правильно выбрать скорость продвижения землесоса на траншее в зависимости от толщины снимаемого слоя и рода грунта.

Для выполнения этих условий оператору, управляющему работой землесоса, необходимо иметь соответствующие рекомендации. Такие рекомендации даются в виде технологической карты, исполненной в табличной или графической форме.

Схема формирования профиля дна при работе траншейным способом с эллиптическим грунтоприемником приведена на рис. 2.

Рисунок 2 – Забор грунта эллиптическим грунтоприемником.

- заглубление приемника в грунт;

- глубина выработки

Заглубление приемника в грунт зависит от полезной толщины снимаемого слоя грунта , от ширины входного отверстия грунтоприемника , ширины траншеи и рода грунта, который характеризуется величиной заложения мгновенного и установившегося откоса .

Толщина полезного слоя определяется по промерам, выполненным изыскательской партией и указывается на укрупненном плане дноуглубительной партии.

Наибольшее распространение на современных землесосных снарядах имеют так называемые щелевидные или эллиптические грунтоприемники. Ширина их отверстий составляет в среднем около 2,5 диаметра всасывающего трубопровода, т. е.

(12)

Также в настоящее время широко применяются трехсекционные грунтоприемники, которые позволяют в 2,5 раза уменьшить объем бесполезно извлекаемого грунта, снизить изнашивание деталей грунтовых насосов и груноприводов.

Из условия удобства ориентирования землесоса на траншее и обеспечения контроля за выработанной глубиной, ширина траншеи обычно назначается равной ширине корпуса землесоса. Однако, это условие выполняется не всегда. На легких подвижных грунтах и сильном течении или применении гидравлических разрыхлителей ширина траншеи может быть принята больше ширины корпуса землесоса, а при неглубоком залегании твердых пород грунтов она может быть меньше ширины корпуса землесоса.

Перемещаясь вдоль траншеи со скоростью приемник всасывает грунт на большой глубине (рис. 3). Область, в пределах которой подтекающая к приемнику вода захватывает и увлекает с собой частицы грунта, называется сферой всасывания. На рис. 3 она показана штриховкой.

Из частей грунтового массива, расположенных выше и с боковых сторон сферы всасывания, грунт поступает к приемнику в результате сползания под действием собственного веса. Мгновенные откосы грунта, примыкающего к сфере всасывания, отличаются большой крутизной. Среднее значение коэффициента такого неустановившегося откоса в песчаных грунтах составляет около 1,0, но у плотных песков оно может быть около 0,5, а песок, содержащий 1% глинистой фракции, образует вблизи сферы всасывания вертикальные мгновенные откосы.

Если грунт, скользящий с фронтального откоса, практически весь попадает в сферу всасывания, а значит и в приемное отверстие, то с грунтом, поступающим с боковых откосов, дело обстоит иначе. Обрушение боковых откосов в своей главной части происходит после того, как приемник и с ним сфера всасывания заполняет грунтом нижнюю часть траншеи и в конечном итоге приводит к формированию траншеи с установившимися боковыми откосами, угол наклона которых равен углу внутреннего трения водонасыщенного грунта.

При работе уширенных приемников переход от неустановившихся к установившимся откосам меняет и форму поперечного сечения траншеи. В створе, где в данный момент времени находится приемник землесосного снаряда, поперечное сечение траншеи имеет форму трапеции (рис. 3), нижнее основание которой равно ширине отверстия приемника , а верхнее равно . В створе. Где откосы стабилизировались, поперечное сечение траншеи представляет собой треугольник высотой

(13)

Величина называется глубиной выработки.

Рисунок 3 – Схема формирования профиля дна дноуглубительной прорези при работе землесоса траншейным способом с эллиптическим грунтоприемником

- глубина до естественного дна - толщина полезного слоя

- глубина до проектного дна - ширина зева грунтоприемника

- глубина установившейся траншеи - ширина траншеи на уровне

- заглубление грунтоприемника в грунт проектного дна

- глубина всасывания - мгновенный откос траншеи

- установившийся откос траншеи

Площадь мгновенного поперечного сечения траншеи в створе, где находится приемник, называется площадью всасывания. На рис. 3 она отмечена цифрами 1-2-3-4. Площадь установившегося поперечного сечения называют просто площадью траншеи. На рис. 3 площадь крайней левой траншеи, с которой по предположению начинается разработка прорези, помечена цифрами 5-6-7. Для площади всасывания и площади первой (или одиночной) траншеи имеем выражения:

	(14)
	(15)

Если пренебречь небольшим объемом грунта, поступающего в приемник сзади, то площади и должны быть равны. Это равенство позволяет выразить заглубление приемника в грунт в функции полезной толщины снимаемого слоя, ширины траншеи и ширины зева грунтоприемника.

(16)

Формула (16) есть условие чистоты выработки; при значении , подсчитанном по этой формуле, гребни между траншеями непосредственно после окончания работ на прорези будут расположены в плоскости проектного дна.

Из рис. 3. видно, что площади второй и последующих траншей меньше площади первой траншеи на величину площади перекрытия (помечена цифрами 7-8-9). Отсюда площадь второй и последующих траншей.

(17)

Производительность землесосного снаряда при траншейном способе работы определяется выражением , м³/ч

(18)

где – скорость перемещения землесоса вдоль траншеи.

Исходя из условия обеспечения расчетной производительности определяется скорость перемещения землесоса по траншее ,м/мин

(19)

Расчетная производительность землесоса находится из соотношения:

(20)

где – техническая производительность, м³/ч;

– расчетный коэффициент.

Для землесоса при работе траншейным способом расчетный коэффициент равен произведению коэффициентов снижения технической производительности на род грунта и на условия грунтоотвода (на дальность и высоту рефулирования).

(21)

В данной работе дается в задании.

Площадь траншеи в формуле (19) определяется для первой траншеи по формуле (15), а для всех последующих траншей – по формуле (17).

При работе траншейным способом с эллиптическим грунтоприемником кроме полезного объема грунта извлекается еще и дополнительный объем на переуглубление или технологический запас, на неровность выработки.

Средняя толщина слоя переуглубления, отнесенная на всю ширину траншеи и учитываемая при подсчете объема на переуглубление, определяется по формуле:

(22)

Целью данной расчетно-графической работы является расчет и построение технологической карты для землесосов заданной технической производительности при разработке грунтов различной категории.

Исходные данные приведены в табл. 4.

Для всех вариантов изменяется от 0,2 до 2,0 м с шагом (интервалом) 0,2 м.

Необходимо рассчитать величину заглубления грунтоприемника , скорость перемещения по траншее и величину переуглубления для трех значений ширины траншеи:

; и

где – ширина корпуса землесоса.

.

Таблица 4 – Техническая характеристика землесоса и грунтовые условия

Параметры	Варианты заданий
	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Техническая производительность, , м3/ч	250	250	350	350	600	600	750	750	1000
Ширина корпуса, , м	7	7	8	8	9	9	10	10	10
Ширина зева грунтоприемника, , м	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,5	1,6	1,7
Заложение мгновенного откоса,	1,0	0,9	1,0	0,9	1,0	0,9	1,0	0,9	1,0
Заложение установившегося откоса,	3,0	2,5	3,0	2,5	3,0	2,5	3,0	2,5	3,0
Коэффициент снижения технической производительности на род груза,	0,90	0,85	0,90	0,85	0,90	0,85	0,90	0,85	0,90

Продолжение таблицы 4

Параметры	Варианты заданий
	9	10	11	12	13	14	15	16
Техническая производительность, , м3/ч	1000	2500	2500	350	600	750	1000	2500
Ширина корпуса, , м	10	11	11	8	9	10	10	11
Ширина зева грунтоприемника, , м	1,8	2,0	2,1	1,2	1,4	1,5	1,7	1,9
Заложение мгновенного откоса,	0,9	1,0	0,9	1,0	0,9	1,0	0,9	1,0
Заложение установившегося откоса,	2,5	3,0	2,5	3,0	2,5	3,0	2,5	3,0
Коэффициент снижения технической производительности на род груза,	0,85	0,90	0,85	1,0	0,95	1,0	0,95	1,0