Процесс извлечения грунта и производительность многочерпакового земснаряда

Извлечение грунта многочерпаковым снарядом производится черпаковой цепью в процессе перемещения земснаряда поперек углубляемого участка.

Грунт от дна водоема отделяется одновременно несколькими черпаками шлейфа (рис. 90).

 


Рис. 90. Шлейф многочерпакового снаряда

Шлейфом называется часть черпаковой цепи ас; положение точки а определяется пересечением вертикальной линией, проходящей через центр нижнего барабана земснаряда, с окружностью, описанной радиусом, равным вылету черпака; точка с лежит на пересечении горизонтальной линии, проходящей через точку а, с наружной образующей черпаковой цепи.

Величина шлейфа уменьшается с увеличением глубины опускания черпаковой рамы. По мере износа черпаковых пальцев, колец и втулок величина шлейфа увеличивается.

Заполнение черпаков грунтом начинается в пределах шлейфа и заканчивается после того, как черпаки, обогнув нижний барабан, выйдут из грунта.

В результате подач по становому тросу и поперечных перемещений земснаряда на дне образуются (рис. 91) поперечные а и наклонные б по отношению к оси прорези гребни.

Рис. 91. Следы черпаков (в плане) на прорези

Расстояние между поперечными гребнями и их высота зависят от очертания шлейфа и величин подач; высота наклонных гребней и расстояние между ними — от формы и размеров черпаков и от скорости папильонирования. С увеличением скорости папильонирования высота гребней между следами черпаков возрастает; при большой скорости папильонирования между следами черпаков могут остаться пропуски.

В последнем случае увеличения глубин не произойдет.

К основным параметрам, определяющим производительность, грунтозаборного устройства, относятся емкость черпаков и скорость движения черпаковой цепи.

Емкость черпаков может быть использована полностью при достаточном для наполнения черпаков слое грунта и при полном опорожнении черпаков над грунтовым колодцем.

На опорожнение черпаков влияет их емкость и форма. Развалистые черпаки с широким зевом освобождаются от грунта лучше, чем глубокие черпаки; из черпаков большой емкости грунт вываливается лучше, чем из черпаков небольшого размера, потому что в малых черпаках вес грунта, приходящийся на единицу площади внутренней поверхности, меньше, чем в больших черпаках, что видно из сопоставления следующих величин.

 

 

Скорость движения черпаковой цепи зависит от свойств разрабатываемого грунта; на грунте с большим сопротивлением резанию скорость черпаковой цепи уменьшают для предотвращения повреждения черпакового устройства; на липких грунтах это делают для того, чтобы черпаки успевали освободиться от грунта за время прохода их над грунтовым колодцем.

Расчетная часовая производительность многочерпакового снаряда определяется по формуле


,                                         (34)

 


где    — количество грунта в м3 (по объему выемки), извлекаемого земснарядом в течение часа чистой работы;
— геометрическая емкость черпака в м3;
— число черпаков, проходящих в минуту;
— коэффициент наполнения черпаков, представляющий собой отношение объема грунта, захватываемого черпаком, к емкости последнего и зависящий от глубины опускания черпаковой рамы, толщины удаляемого слоя и свойств грунта;
— коэффициент разрыхления грунта .

Использование емкости черпака характеризуется отношением:


.


Наибольшее возможное использование емкости черпака при . Например, при и разрыхляемости грунта .

Вводя в формулу использование емкости черпаков , получим


м3/час.                       (35)


Например, если q=400 л, n=15, =0,74, то часовая производительность


м3/час.


Использование емкости черпаков зависит от физических свойств, от толщины удаляемого слоя и глубины извлечения грунта. Влияние этих факторов на наполнение черпаков определяется коэффициентами: — трудности разработки грунта, — характеризующим влияние на наполнение черпаков толщины удаляемого слоя грунта, — характеризующим степень наполнения черпаков в зависимости от глубины извлечения грунта.
Коэффициент трудности разработки грунта зависит от состава, плотности (или консистенции) и прилипаемости грунта. С увеличением плотности грунта наполнение черпаков уменьшают для облегчения отделения его от дна; с увеличением прилипаемости для. улучшения опорожнения черпаков. В связи с этим уменьшают и скорость движения черпаковой цепи.

Техническую производительность многочерпаковых снарядов определяют в результате проведения специальных испытаний, при которых наполнение черпаков зависит лишь от величины коэффициента разрыхляемости грунта при наибольшей возможной скорости движения черпаковой цепи, т. е.


.


Коэффициент на толщину удаляемого слоя грунта дается в зависимости от отношения толщины h слоя к вылету черпака b (см рис. 90). Эти коэффициенты приведены в табл. 6.

На наполнение черпаков влияет не только толщина слоя, но и свойства грунта (см. табл. 3). При одной и той же толщине слоя черпак заполняется лучше связными грунтами, чем несвязными, так как поверхность первых может возвышаться над плоскостью зева черпаков.
Использование емкости черпаков в зависимости от глубины извлечения грунта, характеризуемое коэффициентом , зависит от конструктивных особенностей отдельных земснарядов. Для одного из земснарядов приведен в табл. 7.

 


На связных грунтах глубина черпания на наполнение черпаков практически влияния не оказывает и может не учитываться. На производительность земснарядов оказывает влияние один или два из рассмотренных выше факторов. Например, если толщина удаляемого слоя и глубина извлечения песчаного грунта не дают полное использование емкости черпаков, то в расчет вводят меньший из этих двух коэффициентов, так как на наполнение черпаков влияет один из этих факторов. Если земснаряд работает на плотно слежавшемся галечном грунте, на котором уменьшается скорость движения черпаковой цепи, то производительность земснаряда будет зависеть не только от указанных факторов, но и от свойств грунта.

В соответствии с вышеизложенным, при установлении расчетной производительности многочерпаковых снарядов по грунтозабору следует сопоставлять коэффициенты и и брать за расчетный наименьший из них.

На многочерпаковых рефулерных снарядах в грунтовой колодец грунт должен подаваться в объеме, который может быть удален грунтовым насосом. На шаландовых земснарядах этот объем зависит от пропускной способности грунтового желоба и лотка; на лонгкулуарных — лонгкулуара; на транспортерных — транспортера.