Бакшеев В. В.
Тюменский государственный архитектурно-строительный
университет, Россия
Установка для очистки водоемов
Совершенствование способа очистки водоемов
от наносов и сорной растительности, заключающегося в изменении конструкции
существующих землесосных установок и обеспечивающего рациональное использование
энергоресурсов с учетом экологических требований является актуальной проблемой
[2,3].
В настоящее время широкое распространение
для решения этой проблемы получили малогабаритные установки с насосами,
установленными на понтонах (например, мини-земснаряды PIRANHA PS135E и PS165E).
Они обладают существенным недостатком – обводнение добываемого материала. Для
устранения этого недостатка, предлагается вариант насосной установки, в котором
насос и рыхлитель, устанавливаемые на стреле, погружаются в зону забора
материала (рис. 1).
Рис. 1. Схема установки
Установка для очистки водоемов [1] состоит
из сварной рамы 1, на которой с помощью стоек закреплена стрела 2. На конце
стрелы устанавливается винтовой насос 4, с рыхлителем 6, помещенным в кожух 7.
Привод рыхлителя и винтового насоса гидравлический. Установка по водоему
перемещается специальными лопастными движителями 9, приводимыми в действие
гидромоторами. Способ очистки водоема – ленточно-траншейный. Основными
показателями работы насосной установки является производительность и потребная
мощность.
Q = Kпр∙ Qр, (1)
где Qр – производительность рыхлителя, м3/ч;
Kпр –
коэффициент просора грунта.
По данным Б. М. Шкундина и других, Kпр = 0,75
– 0,85 [4].
Однако, в настоящее время, широко применяются
погружные насосы, в которых используется для интенсификации процесса рыхлители
с коэффициентом просора равном 1,0.
Тогда формула (1) имеет вид: Q = Qр.
Перепишем формулу в следующем виде:
Q = 15 π (D2 – d2)∙S∙n∙K, (2)
где D – диаметр шнека, м;
d –
диаметр вала шнека, м;
S – шаг
винта, м;
n –
частота вращения вала винта, об/мин;
К – коэффициент наполнения желоба (К = 0,03 –
0,1).
Зависимости производительности шнекового рыхлителя от шага
спирали и частоты вращения вала рыхлителя представлены на (рис. 2).
Рис.2. Зависимость производительности винтового
рыхлителя
от частоты вращения вала привода и шага винта:
диаметр винта D = 0,23 м; шаг S = 0,18; 0,2; 0,23;
0,25 м
Из графика 2 видно, что с увеличением шага
S производительность
рыхлителя Q незначительно увеличивается.
Доминирующее значение имеет зависимость производительности от частоты вращения
вала рыхлителя в диапазоне 800 – 1000 об/мин.
Находим затраты мощности на привод рыхлителя
по формуле:
N = Q (Wс∙L + H)/270,
(3)
где N – потребная
мощность, кВт;
Q – производительность,
м3/ч;
Wс
= 3,0 – коэффициент сопротивления (Wс = 1,75 – 3,95);
L = 2 –
длина винта, м;
H = 0,3 –
высота подъема пульпы, м.
Рис.3. Зависимость потребной мощности шнекового
рыхлителя от
частоты вращения вала привода и шага винта:
диаметр винта D = 0,23 м; шаг S = 0,18; 0,2; 0,23;
0,25 м;
при плотности ρ = 1,0 т/м3 (торф, ил)
Из графика 3 видно, что с увеличением шага
и частоты вращения вала мощность увеличивается. Выявленные закономерности
изменения производительности и потребной мощности шнекового рыхлителя при
разработке грунтов имеют линейный характер, которые можно применять для
практического использования. Предложенные зависимости позволяют подобрать
частоту вращения вала рыхлителя в зависимости от производительности земснаряда
и наоборот. Например, у мини-земснаряда ЗСМ 6023, производительность 60 м3/ч,
частота вращения вала рыхлителя должна составлять n = 800 – 1000 об/мин, потребная мощность – N = 1,0 – 1,3 кВт при диаметре винта D = 0,23 м.
Список литературы
1. Бакшеев В. Н. и др.
А.с. № 619658 СССР, МКИ Е 21 С 45/00. Установка для добычи илистых грунтов в ледовых условиях. –
№ 245457/30; Заявлено
21.03.77; Опубл. 15.08.88. Бюл. № 26.
2. Бакшеев В. Н.,
Бакшеев В. В. Грунтозаборное устройство шнекового типа //Актуальные вопросы
научного обеспечения производства сельскохозяйственной продукции в Сибири
(Материалы международной нучно-практической конференции). – Новосибирск, 2011.
– С. 67 – 70
3. Бакшеев В. Н.
Гидромеханизация в строительстве: Учебное пособие – М.: Издательство Ассоциации
строительных вузов, 2004. – 208с.
4. Шкундин Б. М.
Землесосные снаряды. Учебное пособие для вузов. Изд. 2-е, перераб. – М.:
Энергия, 1973.– 272 с.