Общие сведения о машинах для подводных земляных работ

ЛЕКЦИИ№ 18,19,20

«Электроприводы специального назначения основных механизмов земснарядов»

Основными видами подводной разработки грунтов являются размыв, всасывание, разрыхление и экскавация.

Под размывом понимают процесс отделения от массива частиц грунта струей воды, движущейся как от ее источника, так и в сторону его. Во втором случае происходит всасывание частиц грунта, отделившегося от массива вместе с водой, размывшей грунт.

Разрыхление грунта под водой осуществляется. поступательно движущимися рыхлителями, а также фрезами, бурами, вибраторами, взрывным способом.

Экскавация производится грейферными ковшами, многоковшовыми рабочими органами.

Применяют также комбинированные способы разработки грунтов, основывающиеся (на указанных видах подводного разрушения.

Основные виды подводных земляных работ — дноуглубительные, буровые, планировочные, уплотняющие, погружные, взрывные.

Дноуглубительные работы общего назначения выполняются землесосными снарядами, землесосными установками, одно- и многочер-паковыми экскаваторами, а также скалодробильными снарядами, скалорезными и гидромониторными агрегатами, канатно-скреперными установками, подводными кабелеукладчиками, дноочистительными снарядами’, водолазными средствами.

Буровые механизмы предназначены для проходки скважин при добыче полезных ископаемых, для бурения шпуров при подводных взрывных работах, погружения оболочек в скальные грунты.

Планировочные машины и устройства служат для разравнивания песчаных, щебеночных и гравелистых оснований. К этой группе машин относятся подводные планировщики и планировочные устройства. Для уплотнения подводных постелей применяются виброуплотнители и катки.

Для погружных работ используются молоты одиночного и двойного действия, дизель-молоты, вибропогружатели, вибромолоты, подмывные устройства.

Пробы грунта с глубин берут грунтозаборниками различных конструкций.

Водолазные работы для размыва и удаления грунта выполняются обычно средствами малой механизации: гидростволами и грунтонасосами.

Рассмотрим более подробно подводные машины для земляных работ, разделив их на дноуглубительные и дноочистительные работы.

Дноуглубительные работы в зависимости от способа разрушения грунта выполняются землесосами, земснарядами, землесосными установками, гидроэлеваторами.

Грунтовыми насо.сами называются машины, работающие по принципу всасывания и предназначенные для транспортирования смеси грунта с водой.

Установки для подводных земляных работ имеют следующие основные обозначения: М — многочерпаковый тип снаряда; О — одночерпаковый; 3 — землесос; С — самоходный или самоотвоз-ный; Ш — шаландрвый способ транспортирования извлеченного грунта; Р — рефулерный; Т — трюмный. Первая буква обозначения характеризует тип снаряда, вторая — способ движения снаряда, третья — способ транспортирования. В числителе дроби, стоящей за буквенными обозначениями, дана производительность снаряда в кубических метрах в час, в знаменателе указаны число установленных главных машин (черпаковы, рефулерных, ходовых, разрыхлительных) и их суммарная мощность. Для самоотвозных снарядов после дроби указывается вместимость грунтового трюма в кубических метрах.

Например, запись ЗС-ТШ- 4 420 читается так: землесос самоотвозный трюмный шаландовый производительностью 400 м3/ч, с четырьмя главными машинами общей мощностью 1750 л. с, вместимость трюма — 420 м3.

Для обозначения типов речных машин на первом месте ставят буквы, указывающие на способ отделения грунта: 3 — землесос, ЗМ — землесос с механическим разрыхлителем; ЗГ — землесос с гидравлическим разрыхлителем; М — многочерпаковый снаряд; ШТ — штанговый снаряд; Г — грейферный. Следующая буква обозначает способ транспортировки грунта: Ш — шаландами; Л — лотком (для землесосов это обозначение отсутствует). Последняя буква указывает систему привода: Э— электропривод; Г — гидропривод; для самоходных машин добавляется буква С и далее указывается производительность в кубических метрах в час.

Рис. 73. Установка грунтозаборных устройств землесосов:
а — в кормовой прорези; б — в миделевой прорези; в — бортам судна; 1 — грунтозабор-ное устройство; 2 — вырез корпуса; 3 — грунтовой насос; 4 — приводной двигатель; 5 — двигатели хода; 6 — грунтовой трюм.

Морские землесосы делятся на самоотвозные, якорные и специальные.

Основным агрегатом землесоса является грунтовой насос центробежного действия, предназначенный для перекачивания гидросмеси (пульпы). Эти насосы иногда называют рефулерными помпами или рефулерными насосами.

Самоотвозные землесосы транспортируют грунт в своем грунтовом трюме. Они состоят из корпуса с надстройкой. В корпусе расположены грунтовой трюм, энергетическая установка, грунтовой насос, гребной вал и ряд других механизмов. Корпус самоотвозного землесоса имеет морские обводы для работы и перемещения в заданных условиях. Рабочим органом землесоса является грунтозаборное устройство, всасывающее грунт со дна. Устройство состоит из грунтоприемника, сосуновых труб, различных соединений, сосуновой рамы, полиспаста и лебедки. Для.работы на волне на рамоподъемном полиспасте имеется волновой компенсатор, а сосуновые трубы состоят из нескольких частей, шарнирно связанных между собой. Грунтозаборные устройства могут быть установлены в кормовой (рис. 73, а) или миделевой (рис. 73, б) прорези и по бортам (рис. 73, в).

Якорные землесосы применяются на защищенных от волн акваториях и каналах при разработке грунтов в основном I—IV групп с транспортировкой грунта по грунтопроводам или в грунтовозных шаландах.

Рис. 74. Схемы черпаковых снарядов:
о — многочерпакового шаландового; б — одночерпакового; 1 — грунтовой колодец- 2 — верхний ведущий барабан; 3 — полиспает подъема черпаковой рамы; 4 — промежуточные звенья (майоны) цепи; 5 —. черпаки; 6 «нижний барабан; 7 — черпаковая рама- 8 — корпус судна; 9, 10 — сваи; 11 — стойка; 12 — стрела; 13 — ковш; 14 — рукоять.

В большинстве случаев якорные землесосы несамоходные. Их рабочие перемещения’осуществляются тросовым и свайным папильонированием с помощью.соответствующих лебедок.

Разработаны конструкции комбинированных (самоотвозно-якорных) землесосов, сочетающие элементы самоотвозного и якорного землесосов.

Специальные землесосы предназначены для выполнения отдельных видов работ: размыва перекатов, разрушения дна на больших глубинах, размыва дна струей воды.

Речные землесосные снаряды делятся по виду транспортирования грунта на землесосы с плавучим и подвесным грунтопроводом и по назначению — на строительные и дноуглубительные.

Речные строительные землесосные снаряды намывают плотины, дамбы, подводные территории, разрабатывают котлованы, добывают строительные материалы и т. д. По способу грунтозабора землесосные снаряды бывают со свободным всасыванием грунта, с попутным механическим и гидравлическим рыхлением, с комбинированными способами рыхления. Основные элементы этих машин те же, что и морских землесосов.

Дноочистительные снаряды — это самоходные или несамоходные судна, предназначенные для подъема подводных препятствий, их погрузки на суда и укладки на берег. Снаряды оборудуются водолазной станцией, гидромоторной установкой, электросварочным агрегатом, кранами с грейферным оборудованием, лебедками.

105. Классификация землесосных снарядов

Землесосными снарядами называются несамоходные или самоходные суда, специально оборудованные для разработки грунта в закрытых карьерах.
Землесосные снаряды выполняют различные работы в области гидротехнического, гражданского и дорожного строительства, с давних времен несут службу по углублению фарватеров рек, а ныне применяются и в горной промышленности.

По назначению различают строительные и дноуглубительные землесосные снаряды.

1.Строительные землесосные снаряды намывают плотины, дамбы, перемычки, городские и заводские территории, площадки и острова под нефтяные промыслы, аэродромы, дорожные насыпи; разрабатывают котлованы под гидротехнические сооружения, добывают нерудные материалы, производят вскрышу полезных ископаемых и т. п.

2.Дноуглубительные снаряды углубляют фарватеры рек, очищают ирригационные каналы и выполняют другие работы в области гидромелиорации. Строительные землесосные снаряды могут использоваться и как дноуглубительные.

По способу всасывания грунта различают землесосные снаряды, оборудованные землесосами, эжекторными устройствами, эрлифтами, с комбинированным всасыванием.

По способу грунтозабора землесосные снаряды бывают со свободным всасыванием несвязного грунта (без рыхления); с попутным рыхлением механическими средствами (фрезами, вибраторами и пр.); с гидравлическим рыхлением; с комбинированными способами рыхления.

По способу управления землесосные снаряды разделяются на землесосные снаряды с ручным управлением (член экипажа, выполняющий все функции по управлению землесосным снарядом, именуется багермейстером); с автоматическим управлением (в этом случае управляют землесосным снарядом с помощью различных приборов и устройств).

По способу энергоснабжения различают землесосные снаряды, получающие электроэнергию от электрических сетей (преимущественно строительные землесосные снаряды) и имеющие автономные силовые установки (в основном работающие по углублению фарватеров судоходных рек и работающие в области мелиорации).

По способу рабочих перемещений землесосные снаряды бывают якорные; свайно-якорные; безъякорные хоботовые (у последних грунтозаборные устройства перемещаются без перемещения корпуса землесосного снаряда), а по конструкции корпуса — с разборным и неразборным корпусом.

По месту положения землесоса различают палубные, трюмные землесосные снаряды и с погружными землесосами.

106. Устройство и принцип работы земснарядов.

Основной действующий агрегат на землесосном снаряде — землесос. Все остальное оборудование имеет вспомогательное назначение. Корпус землесосного снаряда предназначен для того, чтобы нести на себе землесос и все вспомогательное оборудование, всасывающий трубопровод подводит грунт в смеси с водой к землесосу, а нагнетательный отводит его к месту укладки; для разрыхления грунта в забое применяют фрезы разных конструкций.
Перемещение землесосного снаряда в пределах карьера осуществляется свайным устройством и лебедками с тросами, закрепленными за якоря. Управляет им один человек с пульта управления, а обслуживает команда во главе с начальником снаряда.
Обычно землесосные снаряды обозначают двумя цифрами, первая из которых характеризует производительность землесоса в м3/ч по грунту, а вторая — развиваемый землесосом напор в м вод. ст. Иногда добавляют некоторые индексы, имеющие то или иное значение. На гидротехническом строительстве при производстве работ методами гидромеханизации в течение многих лет успешно работали землесосные снаряды 100-35, 300-40, 500-60, 1000-80. За последние годы появились землесосные снаряды 100-40К, 350-50Л, 350-50Т, 300-40УП, 500-70Гл, ЗРС, 8ПЗУ-ЗМ (мелиоративный), 1500-100, ДПЗ-250-50 и др. В крупном гидротехническом строительстве используют в основном снаряды 300-40, 500-60, 1000-80 и 350-50Л. В нерудной промышленности работают землесосные снаряды производительностью до 200 м3/ч по грунту (17 различных моделей).

Землесосный снаряд 100-40К, построенный взамен устаревшего землесосного снаряда 100-30, трюмного типа, с фрезерным рыхлителем, со свайным ходом. На нем устанавливают грунтовые насосы производительностью 1600— 1800 м3/ч. Может разрабатывать грунт на глубине до 12 м.

Землесосный снаряд 300-40 хорошо зарекомендовал себя при работе на многих гидротехнических стройках. Он оборудован грунтовым насосом марки 20Р-11 с синхронным электромотором, мощность 1200 кВт.
Машинное отделение землесосного снаряда 500-60 размещено в средней части корпуса, который имеет 10 отсеков. Грунтовый насос, установленный на нем, имеет тот недостаток, что легко впадает в режим кавитации при перегрузке всасывающей линии. Землесосный снаряд имеет два вспомогательных насоса, смонтированных ниже ватерлинии и поэтому находящихся всегда под заливом.

Землесосный снаряд 1000-80 оборудован грунтовым насосом марки 1000-80, приводимым в действие электродвигателем мощностью 4400 кВт. Этот землесосный снаряд имеет установленную мощность 5130 кВт и является самым мощным из российских земснарядов. Грунтовый насос 1000-80 имеет пологую характеристику, устойчивую по отношению к кавитации, т. е. грунтовый насос не боится перегрузки всасывающей линии. Разработан новый землесосный снаряд 1500-100 несколько большей производительности и большего напора, который не имеет обычных палубных настроек, причем все оборудование размещено в его трюме. Землесосный снаряд оборудован двумя последовательно соединенными грунтовыми насосами, способен разрабатывать грунт до глубины 18 м. Установленная мощность 9150 кВт.

Землесосный снаряд 350-50Т характерен разборным корпусом, что позволяет перебрасывать его к месту производства работ сухопутными путями. Имеется вариант этого типа землесосных снарядов с неразборным корпусом.

Землесосный снаряд 350-50Т:
1 — грунтозаборное устройство; 2 — стрела; 3 — надстройка; 4 — суперструктура; 5 — аппарат напорного свайного хода; 6 — прикольная свая; 7 — насосы технического водоснабжения; 8 — главный агрегат; 9 — корпус; 10 — всасывающий трубопровод.

Он создан специально для разработки тяжелых грунтов, оборудован напорным свайным ходом. Глубина разработки грунта до 18 м. Землесосный снаряд 300-40УП предназначен для проходки узких прорезей за счет особой системы рабочих перемещений. Снаряд имеет две прикольные сваи в носовой части и одну напорную сваю в кормовой части. Напорный свайный ход обеспечивает подачу снаряда вперед с помощью двух винтов. Грунто-заборное устройство соединено со специальным кругом, вместе с которым оно совершает нужные повороты. Снаряд может и папильонировать как снаряды, имеющие обычное папильонажное устройство.

Эжекторный землесосный снаряд характерен отсутствием грунтового насоса. На конце всасывающей линии смонтирован эжектор, обслуживаемый обычным центробежным насосом 20Д-6. По-видимому, такие земснаряды найдут применение при разработке несвязных грунтов, лишенных крупных включений, при подаче гидросмеси с небольшим напором. Если эжектор рассматривать как агрегат первого подъема, гидросмесь принимать одним из грунтовых насосов, а область всаса оборудовать соответствующими рыхлителями, то область применения таких землесосных снарядов значительно расширится.

Эрлифтовые землесосные снаряды работают на принципе эрлифта, т. е. во всасывающую трубу подается через специальную форсунку воздух, плотность смеси во всасывающей трубе уменьшается, появляется всасывающий и подъемный эффект, который можно увеличить приданием соответствующих конструктивных форм форсунке, монтируемой в устье всасывающей трубы. Эрлифт не может транспортировать гидросмесь на большие расстояния, поэтому, если такая необходимость имеется, на землесосном снаряде должен иметься и грунтовый насос с перевалочным приемным бункером.
Все основное оборудование землесосного снаряда монтируется в его корпусе или верхних надстройках.
Основные рабочие органы землесосного снаряда — грунтовый насос, его всасывающая труба с рыхлиТельными устройствами и напорный трубопровод. Режим работы землесосного снаряда определяется режимом работы основных рабочих органов, поэтому для суждения о режиме работы землесосного снаряда необходимо иметь данные о работе грунтового насоса, т. е. характеристики его работы на воде и водогрунтовой смеси; необходимо знать гидравлическую характеристику всасывающей линии, в первую очередь — предельное значение вакуумметрической высоты всасывания, а также знать или уметь построить характеристику напорного трубопровода. Все названные три элемента должны быть подобраны так, чтобы обеспечивать одинаковый расход потока проходящей через них жидкости — воды или гидросмеси.

107.Зарубежные землесосные снаряды.

Землесосные снаряды строятся во многих странах мира — Голландии, США, Чехословакии, Японии, Канаде, Венгрии и др.
Если не рассматривать крупные морские самоходные землесосные снаряды, например Соединенных Штатов Америки, то основные конструктивные формы землесосных снарядов отечественных и иностранных марок идентичны; заслуживают описания некоторые особенности.
В Голландии применяют гидравлические приводы для приведения в действие рыхлителей и подъема свай. Землесосные снаряды строят со сборно-разборными корпусами, удобными для их транспортирования. Все землесосные снаряды снабжены автономными дизельными установками и генераторами электроэнергии, что освобождает землесосные снаряды от привязки к внешним электросетям. В Голландии уделяется большое внимание автоматизации землесосных снарядов и обеспечению их надежными контрольно-измерительными приборами.
Для США характерными являются тенденция к созданию очень мощных землесосных снарядов и производство грунтовых насосов специализированными фирмами. Грунтовые насосы применяют для транспорта сильно абразивных грунтов, причем эксплуатируются они при повышенной частоте вращения, поэтому уделяется большое внимание применению различных сплавов для борьбы с износом грунтовых насосов и другого оборудования гидромеханизации. Папильонажные лебедки приводятся в действие моторами постоянного тока, что позволяет плавно изменять скорость.
Японские землесосные снаряды в основном предназначены для работы в море, поэтому большое внимание уделяется их устойчивости волновым нагрузкам. Для Канады характерна тенденция изготовлять землесосные снаряды для работы на определенном объекте.

ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ МЕХАНИЗМОВ ЗЕМСНАРЯДОВ

108. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ МЕХАНИЗМОВ ЗЕМСНАРЯДОВ

Современные земснаряды имеют высокую степень энергово­оруженности и отличаются от судов транспортного флота боль­шим разнообразием схем электрооборудования и автоматики.

По назначению и участию в технологическом процессе элек­троприводы механизмов земснарядов могут быть класифициро-ваны согласно табл. 5. Подобная классификация, как увидим,

соответствует в большой степени и объединению электроприво­дов механизмов земснарядов по общности характеристик и режимов работы и предъявляемым к электроприводам требо­ваниям.

Дата добавления: 2014-01-04