Земснаряды с механическими разрыхлителями фрезерного типа

На землесосе с механическими разрыхлителями фрезерного типа сочетается механическое отделение грунта от дна водоема и всасывание его насосом. Внутренняя полость разрыхлителя — грунтоприемник, к которому подводится или в него вводится конец всасывающей трубы землесоса.

Землесосы с механическими разрыхлителями могут работать как на песчаных, так и на глинистых (связных) грунтах. Разрыхлитель должен подавать к всасывающему отверстию грунт в количестве, дающем требуемое содержание его в пульпе.

Отделение грунта от дна водоема происходит в процессе папильонирования землесоса. На дне остаются поперечные борозды. Глубина на гребнях должна равняться заданной.

При перемещении землесоса поперек прорези отделяется лента грунта. В зависимости от толщины удаляемого слоя, от глубины извлечения грунта (от которой зависит наклон продольной оси разрыхлителя) и величины подачи — резание грунта производится или по всей длине а разрыхлителя (ножа) или же его частью (рис. 87).

В зависимости от величины подачи l землесоса изменяется ширина ленты. С увеличением подачи ширина ее возрастает, а с уменьшением — снижается. В каждом отдельном случае подачу нужно увязывать с допустимой высотой гребней.

Величина подачи по становому тросу определяется свойствами грунта, толщиной удаляемого слоя, глубиной извлечения грунта (наклоном всасывающей трубы) и высотой остающихся гребней.

Скорость папильонирования , зависящая от величины подачи, определяется по формуле


,                                       (26)


где    — расчетная производительность;


— площадь срезаемой разрыхлителем стружки грунта, состоящая из полезной площади , находящейся выше остающихся на дне гребней, и площади переуглубления :


,


где    l — величина подачи;
hП — полезная толщина снимаемого слоя;
hГ — высота гребней.


.                                (27)


С увеличением подачи площадь папильонажной ленты возрастает; полезная (габаритная) толщина удаляемого слоя грунта уменьшается и повышаются неровности выработки.

При толщине удаляемого слоя связного грунта объем его с поперечным сечением р ножами разрыхлителя не режется, этот грунт в результате обрушения попадает в полость разрыхлителя или на разработанную часть прорези.

Для того, чтобы весь отделяемый разрыхлителем грунт попадал в его полость, нужно, чтобы , где а — длина разрыхлителя.
Толщина слоя грунта, удаляемого за один проход:


.


Поскольку угол зависит от глубины извлечения грунта, величина hГ с увеличением глубины черпания возрастает; с уменьшением — снижается. Если толщина подлежащего удалению слоя грунта больше величины, указанной в формуле, работа должна производиться в несколько слоев.

Концевая часть разрыхлителя имеет сферическую форму, поэтому в действительности высота гребней, остающихся на дне, бывает ниже, чем при прямоугольной форме разрыхлителя.

Уменьшение высоты гребней для сферической формы разрыхлителя, по сравнению с прямоугольной, может быть определено.


,                           (28)


где    — коэффициент уменьшения высоты гребня (рис. 88);
— угол наклона всасывающей трубы.

Практически величина в зависимости от угла изменяется незначительно. Например, для разрыхлителя диаметром 2 м и длиной 1,65 м при изменении угла в пределах от 20 до 45° величина изменяется на 0,03 м (для 20° =0,27 м, при 45° =0,3 м), т.е. в пределах точности промеров. Поэтому для существующих форм сферических разрыхлителей можно принимать равной 0,3 м.
В этом случае площадь стружки


,                                        (29)

где — коэффициент, изменяющийся в пределах от 0,7 до 0,9.

Этот коэффициент определяют для конкретных разрыхлителей вычерчиванием продольного сечения разрыхлителя и контура описанного прямоугольника (см рис. 88).
Подача по становому тросу не должна превышать


.                                         (30)


Расчетную скорость папильонирования вычисляют для принятой величины подачи по становому тросу и подсчитанной площади сечения стружки.

Рис. 88. Влияние сферичности разрыхлителя на чистоту выработки

Для того чтобы при папильонировании не было мятия грунта боковыми поверхностями ножей разрыхлителя, должно быть удовлетворено следующее условие (рис. 89).



или
,                                        (31)

где    с - расстояние по дуге окружности разрыхлителя от режущей кромки до наиболее толстой части ножа в м;

b – расстояние (в м) по радиусу разрыхлителя от спинки в наиболее толстой части ножа до окружности разрыхлителя в м;

u — окружная скорость разрыхлителя в м/мин.

Например, если с=0,80, b=0,20, диаметр разрыхлителя d=2 м, число оборотов разрыхлителя в минуту n=8, то u=3,14 • 2,0 • 8=50 м/мин, а

м/мин.

Рис. 89. Схема для определения режима отделения грунта ножами разрыхлителя

Лента образуется в результате отделения от дна стружек, ширина которых равняется длине погруженной в грунт части разрыхлителя, а толщина зависит от скоростей папильонирования и числа (в мин) оборотов разрыхлителя.
Наибольшая допустимая толщина е срезаемой стружки определяется формулой


,                                           (32)


где    — скорость папильонирования в м/мин;
—  число ножей разрыхлителя;
— число оборотов разрыхлителя в мин.
Например, если =6 м/мин, =6, =8, то м.

У разрыхлителей с постоянным направлением вращения условия резания грунта зависят от направления папильонирования. Если землесос перемещается в сторону вращения нижней части фрезы, то резание грунта происходит «в подрез», тогда как при движении землесоса в противоположную сторону грунт режется «в накат» (см. рис. 9).

При резании грунта «в подрез» скорость папильонирования может устанавливаться большая, чем при резании «в накат». В последнем случае при большой скорости папильонирования разрыхлитель выкатывается на поверхность грунта, приподнимает раму всасывающего грунтопровода и катится по грунту, не отделяя его от дна. В таких случаях целесообразно работать только «в подрез». Работа с холостыми ходами будет целесообразной в том случае, если затрачиваемое на разработку прорези время окажется меньшим, чем время, необходимое для разработки прорези с рабочими ходами «в накат» и «в подрез».

Целесообразность работы с холостыми ходами определяется неравенством:


.                          (33)


где    — скорость перемещения землесоса при работе «в подрез»;
— то же, «в накат»;
— скорость перемещения землесоса вхолостую,
— величина подачи при работе «в подрез»,
— то же, «в накат».
Например, если =9 м/мин, =3 м/мин, =18 м/мин, =0,9, =0,7, то .
Следовательно землесос должен работать «в подрез» с холостыми ходами в противоположную сторону. При такой работе будет дана более высокая производительность землесоса и улучшится чистота выработки, так как при холостых ходах подсасываются просоры.

Приведенные выше формулы и положения, определяющие режим работы землесосов с фрезерными разрыхлителями, относятся и к землесосам со свайно-тросовым папильонажем. При наличии на таких землесосах автоматического управления (см § 15) устанавливают на расчетном содержании грунта в пульпе датчик грунтомера и приводят автоматику в действие. Расчетное содержание грунта в пульпе для конкретных грунтовых условий устанавливают так же, как это делается для траншейных землесосов.

Для облегчения выбора расчетного режима работы папильонажного землесоса составляют технологические карты, аналогичные рассмотренным выше.