Режим работы многочепрпакового земснаряда

За черпаковым устройством и, в частности, наполнением черпаков можно непрерывно наблюдать с поста управления земснаряда и в соответствии с наполнением их регулировать скорость папильонирования и связанную с этим производительность земснаряда. В этом характерная особенность многочерпакового снаряда, отличающая его от землесоса.

Основной параметр, определяемый в процессе работы многочерпакового снаряда, — величина подачи земснаряда по становому тросу. От правильного его выбора зависит эффективность работы земснаряда.

На тонких слоях связных грунтов заполнение черпаков грунтом зависит от длины шлейфа и зависящей от нее подачи по становому тросу, принимаемой равной 0,75 длины шлейфа.

Скорость папильонирования определяют по формуле


м/мин,                                               (36)


где    — расчетная часовая производительность;
— подача по становому тросу, м;
—толщина удаляемого слоя, м;
60 — число минут в часе.

При толщине слоя, большей рабочего вылета черпака, величину подачи на связном грунте устанавливают такой, чтобы спинка черпака не врезалась в грунт (рис. 92), так как в этом случае черпак может быть поврежден, а грунт, попавший на спинку, окажется на разработанной части прорези.

Рис. 92. Резание грунта спинкой черпака

На связных грунтах объем отделяемой черпаком стружки грунта не должен превышать емкости черпака, так как в противном случае грунт в черпаке начнет спрессовываться и черпак окажется до такой степени забитым, что грунт не вывалится над грунтовым колодцем.

Глубину извлечения грунта в процессе работы проверяют потому, что она изменяется под влиянием провисания черпаковой цепи и зависит от опускания черпаковой рамы. Для этого в начале работы раму осаживают на глубину, более заданной, и определяют фактически вырабатываемую глубину. Если она оказывается более требуемой, опускание рамы уменьшают, чтобы получить на гребнях глубину, соответствующую заданной.

После работы многочерпаковых снарядов дно выемки бывает неровным. Для получения заданных глубин, измеряемых над наиболее высокими участками дна, требуется удаление дополнительного объема грунта, находящегося ниже проектного дна. Поэтому прорези разрабатывают с запасом (допусками) на неровности дна после работы земснаряда.

Допуски зависят от размеров и формы черпаков, вида и толщины удаляемого слоя грунта. Чем больше размеры черпаков, тем выше остающиеся гребни. При работе на глинистых и вообще плотных грунтах гребни получаются более высокие, чем при работе на рыхлых песчаных грунтах, так как гребни песчаных грунтов оползают и размываются течением. Величина гребней зависит также от размеров подач по становому тросу (поскольку черпаковая цепь в шлейфе провисает) и от скорости папильонирования, определяющей степень перекрытия следов черпаков.

Высота гребней характеризуется данными табл. 8.

Для того, чтобы неровности дна были не более указанных в табл. 8, следы черпаков должны перекрываться на 0,3—0,4 их ширины. Ширина наибольшего возможного следа черпака ТМ (рис. 93) получается несколько больше величины , где К — ширина зева черпака, а — угол, составляемый осью земснаряда с осью прорези. Расстояние между следами смежных черпаков , где — скорость папильонирования в м/мин, а — число черпаков, проходящих в минуту. Величина перекрытия .

Для того, чтобы получить указанное выше перекрытие черпаков, должно быть выполнено условие


,


а скорость папильонирования должна составить


.                              (37)


С увеличение скорости папильонирования при некотором значении последней начинается мятие грунта боковыми поверхностями черпаков. Это может привести к тому, что черпаковая цепь сойдет с нижнего барабана.
Передняя кромка черпака AF (см. рис. 93) перемещается в направлении движения черпаковой цепи со скоростью и в поперечном к оси прорези направлении со скоростью папильонирования .

 


Рис. 93. Расчетная схема грунтозабора

В течение некоторого времени по направлению движения черпаковой цепи кромка AF перемещается на величину АВ, а в поперечном направлении — на величину ВС, т. е. за рассматриваемый отрезок времени кромка черпака переместится из точки А в точку С. Траектория задней кромки боковой поверхности черпака EG описывает траекторию, параллельную направлению АС.

Мятия грунта не происходит в тех случаях, когда направление АС образует с осью прорези угол, меньший, чем образующая боковой поверхности черпака АЕ, так как в этом случае задняя кромка проходит по углубленному участку прорези, а так же, когда направление АС параллельно боковой поверхности черпака АЕ.

В - перпендикуляр, опущенный на сторону АС, - угол между осью земснаряда и боковой поверхностью черпака, — угол, составляемый осью земснаряда с осью прорези. Так как линия и , т. е. линии, образующие и , взаимно перпендикулярны, а и подобны, то, следовательно, . свою очередь . В сторона . Из сторона . Приравнивая полученные выражения и решая уравнение относительно , получим искомую скорость папильонирования


,


откуда


.


Скорость папильонирования, при которой не произойдет мятия грунта


.                         (38)


Когда ось земснаряда параллельна оси прорези, т. е. , скорость папильонирования


.                                             (39)


Порядок определения режима рабочих перемещений земснаряда иллюстрируется приводимым ниже примером.

Техническая производительность земснаряда м3/час; грунт — галька с песком; толщина удаляемого слоя h=1,15 м; глубина извлечения грунта Н=4 м; вылет черпака b=0,7 м; ширина зева K=0,9 м; скорость черпаковой цепи =11 м/мин (14 черпаков в мин)

.

Запас на неровности выработки согласно табл. 7 составляет 0,05 м, поэтому расчетная толщина удаляемого слоя грунта hр=1,2 м.
Коэффициент снижения технической производительности для гальки с песком (табл. 3) ; при толщине удаляемого слоя 1,2 м (см. табл. 6) для , коэффициент . При глубине извлечения грунта Н=4 м, (см. табл. 7). В расчет вводим . Расчетная производительность м3/час. При величине подачи по становому тросу 0,75 м, расчетная скорость папильонирования по формуле (36) равна


м/мин.


Проверку скорости папильонирования на перекрытие черпаков производим по формуле (37)


м/мин.


Таким образом, первое условие — перекрытие черпаков — удовлетворяется, так как 3<7,7 м/мин.

Проверку на отсутствие мятия грунта производим по формуле (38)


м/мин.


Второе условие также выдержано, так как 3<6,7 м/мин.

При выходе черпаков из грунта часть его, находящегося в черпаках, вываливается, образуя впереди черпаковой цепи вал, улучшающий наполнение черпаков. Для удаления вала по окончании разработки прорези земснаряд, выйдя на проектную глубину, делает подачу вперед по становому тросу; затем при движении черпаковой цепи в обратную сторону папильонирует от кромки до кромки прорези, выравнивая спинками черпаков указанный вал.

Во время работы многочерпаковых снарядов на каменистых грунтах в процессе образования вала черпаками выкатываются камни, понижающие глубины впереди земснаряда и создающие опасность для судоходства. В таких случаях вал разравнивают в процессе разработки прорези.

Перед разравниванием такого вала земснаряд проходит от кромки до кромки прорези с увеличенной (до 1 м) против нормальной глубиной черпания для получения поперечной траншеи. После этого земснаряд делает подачу вперед и черпаковой цепью, двигающейся в обратном направлении, сваливает камни в траншею. После этого производят тщательное траление прорези (см. § 58).

Имеющиеся в пределах прорези камни выкатываются не только впереди земснаряда, но и на кромки прорези. Для удаления камней с кромок к земснаряду прикрепляют дноочистительный снаряд с водолазной станцией. В тех случаях, когда его нет, многочерпаковый снаряд спускают на 10—15 м по разработанной прорези и проходят по кромке с увеличенной на 1—1,5 м глубиной черпания, прорывая узкую траншею, в которую находящиеся на кромке камни сползают. Часть камней при этом попадает в черпаки, из которых большие камни убирают краном земснаряда и грузят в шаланду.

Если камень, не помещающийся в черпаке, нельзя удалить за пределы прорези, земснаряд спускают ниже камня на 4—5 м и вырывают яму такой глубины, чтобы в нее можно было поместить камень. После этого на камень осторожно осаживают раму земснаряда и травлением станового троса сталкивают камень в яму.

При переменной толщине удаляемого слоя грунта с профилями поперечного сечения, показанными на рис. 94, при установлении величины подачи и удаляемого за один проход земснарядом слоя грунта исходят из следующих соображений.

Рис. 94. Схема поперечного сечения прорези

Для профиля I подачу по становому тросу устанавливают по наибольшей, в пределах папильонажной ленты, толщине удаляемого слоя грунта. Скорость папильонирования постепенно увеличивают при движении земснаряда от толстого слоя к тонкому и уменьшают при обратном направлении движения.

При профиле II работают либо в два, либо в один слой. При работе в два слоя сначала удаляют верхний слой h1, на длине, определяемой положением боковых якорей; затем земснаряд спускают к началу участка и разрабатывают прорезь на полную ширину, удаляя второй слой грунта h2. Подачи по становому тросу производят в зависимости от значений h1 и h2.

При работе в один слой устанавливают величину подачи для слоя грунта h1+h2, а скорость папильонирования увеличивают при уменьшении толщины слоя.

При профиле III прорезь разрабатывают в два или один слой. При работе в два слоя в зависимости от ширины неразрабатываемой средней части прорези грунт удаляют сначала по одной, а затем по другой кромке или среднюю часть прорези проходят при максимальной скорости папильонажа, без извлечения грунта. После удаления верхнего слоя на участке прорези, который можно разработать без перекладки якорей, земснаряд переводят для удаления нижнего слоя.

При продолжительной стоянке земснаряда с осаженной рамой, в тех случаях, когда удаляют слой грунта большой толщины, грунт может обвалиться и засыпать черпаковую раму. Для освобождения последней от грунта становой трос травят, задние тросы набивают, а черпакам дают малый ход вперед. Отталкиваясь черпаками от грунта, земснаряд освобождается от завала. По мере натяжения станового троса производят его травление.

Для облегчения установления расчетного режима работы многочерпакового снаряда составляют технологические карты в виде таблиц или графиков. По графику (рис. 95) можно определить скорость папильонирования в м/мин и время, потребное для прохода земснаряда по всей ширине разрабатываемой прорези.

В нижнем правом квадранте технологической карты помещены кривые зависимости производительности земснаряда от глубины извлечения грунта для его слоев разной толщины. Для каждого слоя указана рекомендуемая величина подачи земснаряда по становому тросу при неразработанной и разработанной черпаковой цепи.

Рис. 95. Технологическая карта многочерпакового снаряда

В левом нижнем квадранте помещены кривые для определения площади, углубляемой земснарядом при разных толщинах удаляемого слоя грунта.

Семейство прямых левого верхнего квадранта позволяет перейти от принятой величины подачи по становому тросу к скорости папильонирования.

По кривым правого верхнего квадранта в зависимости от ширины разрабатываемой прорези определяют время, потребное для прохода земснаряда от кромки до кромки прорези.