Грунтозаборное устройство

Основной рабочий агрегат многочерпакового снаряда — черпаковое устройство, состоящее из рамы, черпаковой цепи, привода для приведения ее в движение и других устройств, необходимых для извлечения и последующего перемещения грунта.

Черпаки (рис. 22, а) шарнирно соединены с парными холостыми звеньями пальцами (болтами). Палец черпаковой цепи с одной стороны имеет головку, а с другой — отверстие для чеки, закрепляющей палец в отверстии звена (рис. 22, б). Между чекой и звеном устанавливают шайбу.

Наполнение черпаков зависит от угла , образуемого (в момент выхода черпака из грунта) плоскостью зева с поверхностью грунта (рис. 23, а); чем этот угол больше, тем полнее заполняется черпак. С увеличением толщины удаляемого слоя возрастает и величина угла, образуемого плоскостью зева с поверхностью грунта. Поэтому наполнение черпаков улучшается с увеличением толщины удаляемого слоя грунта.

При постоянной длине черпаковой рамы на наполнение черпаков песчаными и гравийными грунтами влияет наклон черпаковой рамы. Наибольшее наполнение черпаков грунтом соответствует некоторому определенному среднему для каждого земснаряда наклону черпаковой рамы (рис. 23, б). При меньшем и большем опусканиях рамы условия наполнения черпаков грунтом изменяются. При малых глубинах черпания наполнение черпаков может быть на 10—15% меньше, чем при средних опусканиях рамы.

Быстрота опорожнения черпаков от грунта зависит от размеров черпака. В малых черпаках вес грунта, приходящегося на единицу площади внутренней поверхности, значительно меньше, чем у больших черпаков. Поэтому большие черпаки опорожняются особенно от липких грунтов лучше, чем подобные им по форме малые черпаки.

Черпаки бывают сварные, литые и комбинированные. Наиболее легкими и дешевыми являются сварные черпаки, изготовляемые из листовой стали, у которых все швы сварные.

Рис. 22. Детали черпаковой цепи:
а – устройство черпаковой цепи: 1 – козырек; 2 – обечайка; 3 – донышко; 4 – пальцы; 5 – чеки; 6 – промежуточные звенья; 7 – черпаковое звено; б – деталь соединения звеньев цепи: 1 – черпаковое звено; 2 – наружное промежуточное звено; 3 – внутреннее промежуточное звено; 4 – кольца; 5 – втулка; 6 – палец; 7 – отверстие для чеки; 8 – планка, приваренная для предотвращения вращения пальца; 9 – шайба; в – палец

Наиболее прочные - литые черпаки. У комбинированных черпаков обечайку (образующую боковую поверхность) приваривают к литому донышку.

Режущую кромку черпаков, подвергающуюся наибольшему износу, защищают сменяемыми или навариваемыми по мере износа козырьками, изготовленными из прочной стали.

Чтобы при погружении черпаков в грунт не было рывков и усилие, затрачиваемое на резание грунта, возрастало постепенно, режущей кромке придают овальную форму.

Для того, чтобы глинистые и другие липкие грунты не прилипали к внутренней поверхности черпаков, козырьки располагают с внутренней стороны обечайки (рис. 24, а).

В этом случае в процессе заполнения черпаков грунтом между поверхностью обечайки и грунтом образуется водяная прослойка, которая способствует улучшению опорожнения черпаков, так как отделяемый от дна грунт не прилипает к поверхности черпака.

Рис. 23. Схемы для определения наполнения черпаков:
а - зависимости от толщины слоя; б — в зависимости от наклона рамы

У многочерпаковых снарядов, предназначенных для работы на каменистых грунтах, режущие кромки черпаков снабжают стальными зубьями (рис. 24, б), которые, увеличивая прочность, обеспечивают лучший захват камней и работу земснаряда на плитняке. На таких земснарядах для увеличения прочности черпакового устройства холостые звенья сплошные, трапецеидальной формы, а черпаки с холостыми звеньями соединяют одиночными пальцами, проходящими через оба черпаковых звена.

В Англии для разработки каменистых грунтов применяют черпаки с козырьками, имеющими паз и прикрепляемыми к телу черпаков клиновидными болтами с гайками (рис. 24, в и г). Для замены поврежденных козырьков требуется непродолжительное время, тогда как черпаки с наглухо прикрепленными козырьками для их ремонта нужно выключать из черпаковой цепи, ставя вместо них запасные черпаки.

На французском многочерпаковом снаряде «Суэц», также предназначаемом для работы на тяжелых грунтах, каждый третий черпак заменен изогнутыми шипами (рис. 24, д) из литой стали со съемным наконечником. Шипы предназначены для выворачивания камней и разрыхления грунта.

Рис. 24. Черпаки и шипы для тяжелых грунтов:
а — для липких; б — для каменистых; в и г — со съемным козырьком для каменистых грунтов; д — шипы для разрыхления грунта

Для предохранения от износа дорогостоящих черпаковых и холостых звеньев в отверстия черпаковых звеньев забивают втулки, в холостые звенья — кольца. По мере износа втулок и колец их сначала поворачивают на 180°, а затем заменяют новыми. Пальцы, втулки и кольца изготовляют из твердой марганцевой стали.

Черпаковый палец изображен на рис. 22, в. Наиболее распространены пальцы с квадратными головками, упирающимися в упорные планки. Это увеличивает срок службы пальцев. По мере износа пальцы поворачивают на 180 и 90°. На зарубежных земснарядах, предназначаемых для работы на тяжелых грунтах, пальцы и втулки шлифуют — это увеличивает срок их службы в 1,5—2 раза.


Рис. 25. Черпаковая рама (а) и натяжное устройством (б) черпаковой цепи:
1 – винт; 2 – головка; 3 – цапфа; 4 – гайка для вращения винта; 5 – упорная стенка

Черпаковая рама, по которой перемещается цепь, представляет собой клепаную или стальную сварную балку, имеющую очертания, близкие к ферме равного сопротивления изгибу (рис. 25, а). Нижний конец рамы, кроме нагрузки от цепи, подвергается усилиям от резания грунта и задевания за подводные препятствия. Чтобы грунт не попадал на палубу, черпаковую раму ограждают щитами. Ограждение делают так, чтобы черпаки можно было осматривать и освобождать от камней и других предметов.

В верхней части рамы имеются стальные литые цапфы, поддерживаемые подшипниками, находящимися на двух наклонных плоскостях черпаковой башни. Для натяжения черпаковой цепи имеется устройство, одна из конструкций такого устройства, состоящего из двух винтов с прямоугольной нарезкой, приведена на рис. 25, б. Один конец винта 1 имеет головку 2, являющуюся подшипником для цапфы 3 черпаковой рамы; на другом конце винта установлены массивные гайки 4 с отверстиями для ломика, посредством которого поворачивают гайки. Последние своими торцами упираются в стенку 5. При вращении гайки 4 винт 1 перемещается вдоль своей оси, приводя в движение головку 2, держащую цапфу 3 черпаковой рамы. В результате этого происходит натяжение или ослабление черпаковой цепи. Натяжные устройства устанавливают с обеих сторон черпаковой рамы.

Натяжение цепи может быть увеличено заменой изношенных втулок, колец и пальцев новыми. На черпаковой раме установлены роликовые скаты, представляющие собой стальные валы с роликами. По последним движется черпаковая цепь.

Для защиты трущихся частей скатов от грунта ролики на оси насаживают большей частью наглухо. Подшипники, удерживающие оси специальными устройствами (козырьками), защищены от попадания в них грунта. Одна из конструкций роликовых скатов с осью, закрепленной неподвижно и с вращающимися на шариковых подшипниках роликами, приведена на рис. 26. Подшипники устанавливают на верхнем поясе черпаковой рамы с дубовыми или металлическими прокладками.

Черпаковая цепь при переходе с черпаковой рамы на верхний барабан раскачивается вследствие того, что часть цепи, находящаяся на барабане, то поднимается, то опускается. Для уменьшения такого раскачивания, отражающегося на прочности цепи, применяют либо надрамник — дополнительную раму, располагаемую между верхним барабаном и осью вращения основной черпаковой рамы, либо роликовые скаты, устанавливаемые между осями черпаковой рамы и верхнего барабана на специальных подшипниках.

Верхние барабаны предназначены для передачи движения от двигателя к черпаковой цепи. Барабаны (рис. 27, а) делают четырех- или пятигранными. Четырехгранные барабаны обеспечивают хорошую передачу, но при этом происходит сильное раскачивание черпаковой цепи там, где она переходит с рамы или надрамника на барабан. Для уменьшения раскачивания цепи верхние барабаны делают пятигранными, но они на тяжелых грунтах при легких черпаковых цепях провертываются, не передвигая черпаковой цепи. Вываливанию из черпаков липких грунтов способствуют удары звеньев черпаковой цепи о грани верхнего барабана, обусловливаемые, тем, что длина звеньев цепи несколько больше граней барабана.

Рис. 26. Роликовый скат на шариковых подшипниках:
1 – вал; 2 – вкладыш подшипника; 3 – ролик (катушка); 4 – шариковые подшипники; 5 – крышка, наглухо прикрепляемая к роликам; 6 – сальниковое уплотнение; 7 – пружина уплотнения; 8 – черпаковое звено

На зарубежных снарядах, для разработки особо тяжелых грунтов, грани верхних барабанов снабжают зубьями (рис. 27, б), обеспечивающими надежное сцепление граней со звеньями черпаковой цепи.

Нижние барабаны, предназначенные для изменения направления движения черпаковой цепи, большей частью делают шестигранными и реже — пятигранными (рис. 27, в). Грани вызывают раскачивание черпаковой цепи при переходе ее с нижнего барабана на первый роликовый скат. Раскачивание увеличивается с уменьшением числа граней. У снарядов, предназначаемых для тяжелых грунтов, где при раскачивании возможны сильные удары, нижние барабаны делают круглыми.

Чтобы черпаковая цепь не сходила с верхнего и нижнего барабанов, последние имеют стальные диски — реборды 1. Рабочие поверхности барабанов от истирания черпаковой цепью защищают наваркой сталинита, восстанавливаемого по мере износа. У земснарядов, предназначаемых для тяжелых грунтов барабаны и валы представляют собой сплошные отливки.

Требуемое число оборотов верхнего барабана (значительно меньшее, чем число оборотов двигателя) обеспечивается системой передач. На электрифицированных земснарядах применяют электропривод (рис. 28); электродвигатель 1, приводящий в движение черпаковую цепь 2, находится на черпаковой башне. В этом случае верхний барабан получает вращение через систему шестерен 3, также установленных на черпаковой башне.

 

Рис. 27. Барабаны черпаковой цепи:
а — поперечный разрез четырехгранного верхнего барабана; б — верхний барабан камнечерпательного снаряда; в — нижний барабан: 1 — реборды (диски); 2 — наплавка граней барабана; 3 — наплавка дисков

На дизельных и паровых земснарядах применяют ременную передачу; на земснарядах, предназначенных для разработки тяжелых грунтов, — жесткие передачи в виде пластинчатой цепи (Галля) или вала с червячной передачей.

Грунт, вывалившийся из черпаков, попадает в грунтовый колодец, из него грунт на шаландовых земснарядах поступает в грунтовый желоб, затем — в шаланду; на лонгкулуарных — в длинный лоток. Для возможности направлять грунт по требуемому направлению в грунтовом колодце имеется клапан. Его перекидка осуществляется лебедкой, приводимой в движение с пульта управления. На снарядах малой производительности перекидку грунтового клапана производят ручной лебедкой или талями.

Рис. 28. Электропривод черпаковой цепи:
1 – электродвигатель; 2 – черпаковая цепь; 3 – шестерни

На шаландо-рефулерных снарядах, при работе их на рефулер, грунт, вываливающийся из черпаков, попадает в грунтоприемник, в который введена всасывающая труба грунтового насоса. Для получения требуемой консистенции пульпы из-за борта снаряда через специальный клинкет в грунтоприемник подается вода.

Процесс удаления грунта из грунтоприемника многочерпакового снаряда аналогичен процессу всасывания грунта землесосом. Рефулерная установка многочерпакового снаряда отличается от подобной же установки на землесосе только более короткой всасывающей частью грунтопровода.

Рис. 29. Грунтовый колодец лотково-шаландового снаряда:
1 — грунтовый клапан; 2 — грунтовый желоб; 3 — грунтовый лоток; 4 — желоб для работы на лонгкулуар; 5 — лонгкулуар

Устройство грунтового клапана лотково-шаландовых снарядов показано на рис. 29. При работе на лоток между грунтовым колодцем и лотком устанавливают желоб, удерживаемый болтами. Для перемещения грунта по длинному лотку в грунтовый колодец по специальной трубе подают воду. Для того, чтобы грунт двигался по грунтовому желобу и лотку, им придают наклон, величина которого зависит от свойств грунта. Так, для жидкого ила наклон лотков должен быть 1:10, для легкой глины — от 1:7 до 1:8, для плотной глины — от 1:5 до 1:6, для песка — от 1:2,5 до 1:3. Поверхности желобов и лотков защищают стальными листами, заменяемыми при износе.

Подъем и опускание грунтовых лотков производят специальными лебедками, на малых снарядах — ручными, на больших — электрифицированными.

Вместо длинного лотка может быть установлен транспортер (см. рис. 59), лента которого приводится в движение специальным двигателем или через привод от двигателя черпакового устройства.

Грунт, вывалившийся из черпаков за пределами грунтового колодца, уменьшает глубину выработки. Для предотвращения просоров устраивают грунтоуловитель, представляющий собой прорез в стенке грунтового колодца по всей ее ширине. В прорезе установлен щит, направляющий грунт внутрь грунтового колодца.

Последнее обновление 07.08.15 20:30