Главная » Расчеты » Землесосы характеристика принцип работы. Что такое миниземснаряд и где он применяется? Что необходимо для осуществления добычи

Землесосы характеристика принцип работы. Что такое миниземснаряд и где он применяется? Что необходимо для осуществления добычи

Мини-земснаряд — устройство для очистки небольших водоемов. Используя земснаряд можно:

  • Восстанавливать заброшенные пляжи и создавать новые места для купания;
  • Углубить имеющийся водоем;
  • Провести очистку небольшие озера, пруду, реки и каналы;
  • Вымывать камыш;
  • Построить дамбы с насыпями.

Имея малые размеры и хорошую производительность, мини-земснаряд способен работать в таких водоемах, где доступ крупногабаритной техники невозможен. Например, на прудах и озерах площадью до нескольких гектар или на реках для работ на определенном участке. Однако, полностью удалить водную растительность земснарядом нельзя, как, в принципе, как и промышленным оборудованием, однако размыть грунт, где находится корневая система, вполне по силам. После этого просто необходимо произвести сбор всех водорослей механическим методом или вручную.

Принцип работы мини-земснаряда типа грунтосос.

Платформа наполненная воздухом(поплавковое средство) свободно передвигает механизм забора грунта по воде. Земснаряд имеет вытянутое гибкое дуло с различными типами лопастей(зависит от грунта). Лопасти используются для разрыхления грунта и корневой системы растений(к примеру камыш). Всасываемая грунтосодержащая смесь(пульпа) транспортируется по пульпопроводу на берег.

Принцип работы многочерпакового земснаряда

Многочерпаковый земснаряд представляет из себя судно с механизмом, удерживающим и приводящим в движение замкнутую цепь звеньев с размещенными на них ковшами. При вращении приводного механизма, звенья с ковшами поднимаются на поверхность, унося с собой часть грунта со дна. В самом верхнем положении ковш переворачивается, подавая грунт на специальный отводной лоток или конвейер, ведущий на грунтоотвозную баржу. После этого процесс повторяется. Вместимость таких ковшей варьируется от 0,05 до 1 кубических метров, и зависит от типа разрабатываемого грунта, мощности привода, глубины забора и размеров самого судна. Глубина разработки многочерпакового земснаряда редко превышает 20 метров, в связи с большим весом грунтозаборного механизма.

Принцип работы штангового земснаряда

Штанговый (одноковшовый) земснаряд, по сути, является гидравлическим экскаватором, находящимся на понтоне. Подобная плавучая установка широко используется при проведении дноуглубительных работ на мелководье. Главной особенностью такого механизма является его универсальность: экскаватор может выполнять дноуглубительные работы, уплотнять насыпной грунт ковшом, перемещаться способом отталкивания и подтягивания ковшом, поднимать и опускать закольные сваи.

Принцип работы грейферного земснаряда

Грейферный земснаряд обычно создается на базе универсальной единицы технического флота — плавкране. Главный рабочий инструмент такого земснаряда – грейфер, или механизм, состоящий из двух ковшей. Грейфер крепится к крановой стреле посредством стальных тросов. Грейферные земснаряды могут выполнять дноуглубительные работы, но, как правило, используются для добычи нерудных материалов с большой глубины. Песок или опгс, после подъема над поверхностью воды, подается грейфером на баржу. Причем существуют совмещенные варианты исполнения – грейферная установка с грунтоприёмным отсеком. Подобное судно способно самостоятельно загрузиться посреди водоема, подойти к берегу и разгрузиться.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕМСНАРЯДОВ

В транспортном строительстве, в том числе и при строительстве автомобильных дорог, преимущественно применяют земснаряды. Независимо от конструкции и назначения они состоят из следующих основных узлов и агрегатов (рис.1).

Рис.1. Схема земснаряда:

1 - папильонажная свая; 2 - свайный аппарат; 3 - палубная надстройка; 4 - стрела; 5 - всасывающий пульпопровод; 6 - понтон; 7 - двигатель; 8 - грунтовый насос; 9 - рыхлитель; 10 - напорный пульпопровод; 11 - плавающий пульпопровод; 12 - лебедка; 13 - трос.

Устройство и работа земснаряда

Устройство и работа земснаряда

Земснаряд состоит из корпуса в виде понтонов 6, на котором размещены все устройства. В задней части корпуса размещены папильонажные сваи 1 и устройство 2, обеспечивающие перемещение земснаряда при разработке грунта. На центральном понтоне размещена палубная надстройка 3 (рубка управления с контрольно-измерительными приборами), а внизу в трюме расположена гидротранспортирующая установка, состоящая из грунтового насоса 8 и привода 7 (силовой установки: электрической, дизельной, дизель-электрической), а также всасывающий пульпопровод 5 (трубопровод, соединяющий грунтозаборное устройство с грунтовым насосом) и напорный пульпопровод 10 (трубопровод на корпусе земснаряда, соединяющий грунтовый насос с плавающим пульпопроводом 11 и соединяющий земснаряд с береговым пульпопроводом), кроме того, обеспечивающий возможность перемещения земснаряда в забое. В передней части корпуса земснаряда установлена стрела 4, выполняющая функции регулятора глубины разработки грунта и перемещения рабочего органа - рыхлителя 9 и этот процесс осуществляется при помощи лебедки 12 и троса 13. Имеется оборудование вспомогательного водоснабжения для промывки, уплотнения и охлаждения рабочих элементов грунтового насоса.

Земснаряд работает следующим образом: рыхлитель 9 стрелой 4, приводимой в движение лебедкой 12 при помощи троса 13, перемещается на заданную глубину добычи грунта и в работу включается грунтовый насос 8, приводимый в движение от двигателя 7. Частицы грунта рыхлителем 9 отделяются от массива, смешиваются с водой и гидросмесь (пульпа) насосом 8 по всасывающему 5, напорному 10 и плавающему 11 пульпопроводам подается на территорию намыва.

Технологический процесс разработки и укладки грунта в сооружения ведут земснарядами в комплекте с вспомогательными устройствами и механизмами: бульдозерами, плавучими кранами, пульпоукладчиками. Многообразие выполняемых гидромеханизированных работ, отличающихся не только характером разработки, но и объемами, категорией грунтов, а также дальностью гидротранспорта, требует применения земснарядов различных типоразмеров и конструкций.

Для кратковременной работы на строительстве наиболее распространены полностью разборные земснаряды, узлы которых можно транспортировать по железной дороге и автотранспортом. Для работы в песчано-гравийных карьерах применяют земснаряды с неразборными корпусами, оснащенными утяжеленными грунтозаборными устройствами, грунтовыми насосами и пульпопроводными коммуникациями, что повышает сроки их службы в условиях усиленного износа.

Земснаряды различают по типам грунтового насоса и грунтозаборного устройства. От типа грунтового насоса зависят развиваемый напор и производительность земснаряда по пульпе. Тип грунтозаборного устройства определяется категорией грунта, для разработки которого он предназначен.

Земснаряды разделяются по приводу. Привод - устройство, состоящее из двигателя, передающих механизмов и системы управления для приведения в движение машин и механизмов.

В зависимости от применяемого привода земснаряды разделяют на электрические, дизельные и дизель-электрические. Первые получили наибольшее распространение в строительстве, так как устройство и эксплуатация их значительно проще. За последнее время на стройках Сибири и Дальнего Востока находят применение электрические земснаряды с питанием от автономных плавучих дизельных электростанций. Дизельные земснаряды малой и средней мощности широко применяют в гидромелиоративном строительстве.

Основные характеристики земснаряда: производительность, напор грунтового насоса и глубина разработки от поверхности воды до подошвы забоя.

Различают техническую и эксплуатационную производительность земснаряда по грунту и производительность по пульпе.

Техническая производительность - это производительность земснаряда по грунту данной группы за час чистого времени работы при оптимальных условиях эксплуатации, т.е. при наиболее квалифицированном управлении, наилучшей организации работ, при отрегулированных механизмах.

При определении технической производительности земснаряда количество вынутого грунта определяют путем измерения выемки.

Эксплуатационная производительность - средняя производительность по грунту за общее время работы, включая перерывы по уходу за механизмами и технологические простои.

Производительность по пульпе - расход пульпы, соответствующий технической производительности земснаряда.

Второй важной характеристикой земснаряда является развиваемый грунтовым насосом напор, выраженный в метрах (м), который расходуется на преодоление геодезической высоты подъема пульпы и гидравлических сопротивлений, возникающих при движении пульпы по трубам. Следовательно, чем больший напор развивает грунтовый насос, тем на большее расстояние он способен транспортировать пульпу по пульпопроводам.

Часто земснаряды маркируют двумя цифрами, отражающими его условную часовую производительность по грунту (м/ч) и развиваемый напор (м) при оптимальном режиме. Например, земснаряд 100-35 имеет производительность по пульпе 1000 м/ч или по грунту 1000/10=100 м и развивает напор, расходуемый на гидротранспорт грунта 35 м вод.ст.

Третьей важной характеристикой земснаряда является глубина разработки (расстояние от поверхности воды до подошвы забоя), которая зависит от длины грунтозаборного устройства. Механические рыхлители имеют довольно большую массу, а увеличение их длины ведет к дальнейшему ее повышению, что в свою очередь вызывает необходимость увеличения размеров корпуса земснаряда. Поэтому для разборных земснарядов производительностью по грунту до 200 м/ч - глубина разработки механическими рыхлителями ограничена: 6-12 метров. При необходимости разрабатывать забои на большую глубину, указанные земснаряды оборудуют всасывающими трубами с гидравлическими рыхлителями, имеющими меньшую массу, чем механические. В этом случае глубина разработки ограничивается допускаемой вакуумметрической высотой всасывания грунтового насоса.

Как показывает опыт эксплуатации земснарядов с грунтовыми насосами ЗГМ-1-350, при длине всасывающей трубы до 23 метров еще возможна удовлетворительная работа грунтового насоса при разработке грунта с глубины до 15 метров.

При работе на несвязных грунтах три основные характеристики земснаряда (производительность по грунту, возможные высота и дальность гидротранспорта и глубина разработки) определяются основными характеристиками установленного на земснаряде грунтового насоса. При работе на связных грунтах - производительность земснаряда по грунту целиком зависит от производительности установленного на нем грунтозаборного устройства. Основные технические характеристики земснарядов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Основные характеристики земснарядов

Показатель

Производительность, м/ч

Напор, м

Осадка в рабочем состоянии, м

Корпус

Разборный

Неразборный

Разборный

Грунтовый насос

Привод грунтового насоса

Электродвигатель

Дизель ЗД-12

Мощность, л.с./кВт

Глубина разработки, м

Минимальная

Земснарядом называется судно, служащее для разработки грунтов, находящихся под водой. При этом используется метод гидромеханизации, представляющий собой перекачивание особым насосом определенных жидкостей, содержащих частицы грунта (или пульпы). Жидкость идет по пульпопроводу на довольно значительные расстояния.

Информация о принципе работы и устройстве данного оборудования предоставлена ЗАО "Гидромеханизация" .

Как работает земснаряд

Принцип работы и устройство земснаряда представляют собой сложную систему, где основным рабочим органом является грунтосос – насосное устройство, имеющее в проточной части высокую устойчивость к абразиву.

Как правило, грунтососы размещены в трюме судна. Это нужно для того, чтобы можно было ось самого насоса опустить ниже отметок уровня воды. Подобным приемом предотвращается появление процесса кавитации, которая существенно уменьшает время нормальной эксплуатации насоса.

При помощи грунтового насоса частицы грунта, соединенные с водой, всасываются со дна. Далее установка перекачивает по трубам частицы на берег или же в шаланду, называемую еще грунтовозной баржой.

Кроме этого, земснаряды оснащены насосами для технического водоснабжения . Основными являются насосы гидрорыхления и эжекции.

Гидравлическое рыхление нужно при выполнении разработки в несвязных грунтах. К такому типу грунтов относятся песчано-гравийные смеси и песок. Водяная струя, подающаяся под высоким напором, врезается в дно водоема. При этом появляются взвешенные частицы из пульпы и воды. Посредством эжекционного насоса воды подается во всасывающую трубу внутри грунтового насоса. Такой процесс уменьшает усилие, необходимое для всасывания смеси с большой глубины. Благодаря работе насосов для технического водоснабжения КПД основного насоса повышается. Это важно для выполнения работ, сроки которых ограничены.

Движение оборудования

Чтобы землесосный снаряд работал нормально, ему нужно передвигаться по водной поверхности. Передвижение по воде возможно при помощи лебедок или особого свайного хода . Есть судна, в которых устройство и принцип работы землеснаряда совмещают в себе два вышеприведенных варианта.

Перемещение грунта

Не менее важным элементом землесосов можно назвать трубопровод , который служит для транспортировки пульпы. За некоторое время до старта работ рассчитываются такие параметры, которые содержат в себе общую длину трубопровода, диаметр всех труб, тонкости в проведении монтажа трубопровода и его использование. В трубах во время работы создается гидростатический напор. Он может оказаться слишком большим для главного насоса. Поэтому необходимо выполнить гидротехнический расчет для всех рабочих элементов земснаряда.

Управление

В судне из рубки багермейстера производится управление непосредственно самим процессом работы землеснаряда. В пульт управления входит множество приборов и датчиков. С пульта багера выполняется управление всеми существующими системами: от запуска землеснаряда до включения в моторном отсеке какой-либо лампочки.

Состав земснарядов, работающих на внутренних водных путях России, определяется свойствами разрабатываемых грунтов, условиями их извлечения и удаления, гидрологическими и другими факторами участков производства работ.

В зависимости от перечисленных и других факторов земснаряды подразделяют на типы по следующим признакам:

Способу отделения и подъема грунта со дна водоема и его удаления за пределы разрабатываемой прорези;

Режиму рабочих перемещений земснарядов в процессе извлечения и удаления грунта;

Типу силовой установки;

Способу перемещения земснаряда с одной работы на другую;

Конструкции корпуса.

Отдельные типы земснарядов различают по их часовой производительности, выражаемой в кубических метрах извлекаемого грунта.

По способу отделения грунта от дна и подъему его выше поверхности воды различают землесосы и черпаковые снаряды.

Землесосы (рис. 1, а) всасывают грунт вместе с водой грунтовым насосом, имеющим всасывающую трубу, погружаемую ниже поверхности дна. Поступающая в трубу вода размывает и захватывает грунт. Смесь воды с грунтом называют пульпой. Последняя по всасывающей трубе попадает в грунтовый насос, а затем в присоединенный к насосу напорный грунтопровод корпуса землесоса, к которому присоединяют плавучий грунтопровод, предназначаемый для перемещения грунта на место его укладки. Процесс перемещения пульпы по грунтопроводу называют рефулированием. Рефулировать можно все виды грунта, но гравелистые и каменистые грунты перемещать таким путем большей частью бывает нецелесообразно вследствие того, что грунтовый насос и грунтопровод сильно изнашиваются.

Грунтопроводы бывают плавучие и береговые, т. е. рефулируемый грунт может транспортироваться как в воду, так и на берег. Имеются землесосы, у которых грунтопровод, подвешенный на специальной стреле, идет в сторону от снаряда. На землесосах малой производительности пульпа может перемещаться в сторону от снаряда в виде струи (рис. 1, б), выбрасываемой через специальную насадку.
Для разработки связных глинистых грунтов применяют землесосы с механическим разрыхлителем, представляющим собой фрезу с ножами (рис. 1, в ), которые отделяют от дна водоема грунт в виде стружек. Конец всасывающей трубы входит внутрь фрезы так, что стружки грунта всасываемой струей воды увлекаются во всасывающую трубу.

Для улучшения всасывания песчаных и гравелистых грунтов применяют гидравлические разрыхлители, представляющие собой устройства, выбрасывающие под напором одну или несколько струй воды, разрыхляющих грунт. Это повышает производительность землесосов и улучшает чистоту выработки - уменьшает неровности дна, образующиеся после работы землесоса.

Черпаковые снаряды бывают многочерпаковые и одночерпаковые. Последние подразделяют на штанговые и грейферные. У многочерпаковых снарядов (рис. 1, г) основным рабочим устройством является бесконечная черпаковая цепь, перемещающаяся по черпаковой раме.

Черпаки опоражниваются над грунтовым колодцем, из которого грунт поступает в специальные суда - шаланды, приспособленные для быстрого освобождения от грунта. В шаландах грунт можно отвозить на любое расстояние. В тех случаях, когда опорожнение шаланд в воду недопустимо по условиям судоходства или, когда грунт должен быть выгружен на берег, применяют шаландоразгружатели. Последние имеют приспособления для извлечения грунта из шаланд и его транспортировки на берег.

Грунт, извлекаемый многочерпаковыми снарядами, можно удалять и по плавучему грунтопроводу, но для этого необходимо иметь на снаряде грунтовый насос с двигателем. Такие снаряды в СССР не строят, вместо них применяют более экономичные землесосы с механическими разрыхлителями.

Рис. 1. Основные типы земснарядов:
а - землесос; б - землесос с выбросом струи; в - землесос с механическим разрыхлителем; г - многочерпаковый снаряд; д - штанговый снаряд; е - грейферный снаряд

Многочерпаковые снаряды небольшой производительности могут удалять грунт в сторону от снаряда по длинному наклонному лотку, называемому лонгкулуаром.

Имеются многочерпаковые снаряды небольшой производительности (для малых рек), удаляющие грунт в сторону от снаряда по транспортеру, представляющему собой прорезиненную ленту (шевронную - с ребрами), двигающуюся по роликам. Транспортером можно перемещать грунты (кроме сильно разжиженных) не только по горизонтальному направлению, но и с некоторым подъемом.

На штанговом снаряде (рис. 1, д ) черпак прикреплен к штанге, одним концом шарнирно закрепленной на специальной стреле. Другой конец штанги удерживается тросом. Черпак опускают на требуемую глубину. При выбирании троса черпак захватывает грунт. После того как черпак заполнится грунтом, его поднимают, стрелу поворачивают и черпак опорожняют над шаландой или на некотором расстоянии от снаряда.

На грейферном снаряде (рис. 1, е) извлечение грунта производят ковшом, состоящим из двух или нескольких створок. Ковш подвешен на тросе к стреле. Для извлечения грунта ковш с открытыми створками опускают на дно (отдают). При подъеме ковша створки автоматически закрываются, захватывая грунт. Ковш опорожняют над шаландой или на некотором расстоянии от снаряда (например на берег).

Грунтозаборные устройства земснаряда имеют незначительные размеры, поэтому при производстве землечерпательных работ снаряды перемещают поперек или вдоль прорезей (углубляемых участков). При поперечном перемещении снаряда по отношению к продольной оси разрабатываемой прорези, называемом папильонажем, удаляются по всей ширине прорези узкие стружки грунта. При продольном перемещении прорезь разрабатывают в виде траншеи; траншейная разработка прорезей возможна на песчаных грунтах. Траншейная работа основана на том, что при погружении всасывающего устройства на некоторую величину в песчаный грунт получается воронка; при перемещении землесоса вдоль прорези на дне образуется траншея. Для углубления прорези по всей ширине разрабатывают ряд параллельно расположенных траншей.

Траншейным способом работают землесосы без механических разрыхлителей. Землесосы с разрыхлителями и землесосы, снабженные специальными наконечниками, работают папильонажем. В соответствии с изложенным, в зависимости от способа рабочих перемещений, различают папильонажные и траншейные землесосы.

По виду силовой установки, приводящей в действие устройства для извлечения и перемещения грунта, земснаряды бывают: с двигателями внутреннего сгорания - дизельные, дизель-электрические, на которых двигатели внутреннего сгорания приводят в действие электрогенераторы, вырабатывающие электроэнергию для приведения в действие электродвигателей отдельных агрегатов снарядов, пароэлектрические, где электрогенераторы приводится в действие паровыми машинами.

Современные земснаряды строят с дизельными и дизель-электрическими силовыми установками и электрифицированными механизмами. Стоимость и содержание таких снарядов ниже, чем с паровыми силовыми установками, на которых должны быть паровые котлы, большие по размерам бункеры для угля или цистерны для мазута. Это увеличивает размеры корпусов снарядов, требует больше обслуживающего персонала и повышает себестоимость извлечения грунта на 25-30%. Однако в составе землечерпательного флота имеются еще паровые снаряды постройки прежних лет.

По способу передвижения земснарядов с одной работы на другую различают снаряды самоходные и несамоходные.

Самоходные земснаряды имеют движители (преимущественно винты), приводимые в действие силовыми установками, предназначенными для извлечения грунта, или самостоятельными. Последние бывают на электрифицированных земснарядах, где основной двигатель приводит в действие генератор, вырабатывающий электрическую энергию, а для работы отдельных механизмов устанавливают электродвигатели. Мощность движителей земснаряда должна быть достаточной для передвижения его и имеющихся при нем обслуживающих судов. Несамоходные земснаряды перемещают с одной работы на другую теплоходами-буксировщиками.

Прочность корпусов зависит от района работы земснарядов. По этому признаку они могут быть речные, озерные и морские. Для работы на больших водохранилищах строят земснаряды с корпусами озерного типа.

Основным производственным показателем землечерпательного снаряда является его техническая производительность, даваемая снарядом в оптимальных грунтовых и других условиях. Для каждого типа земснаряда имеются свои наиболее благоприятные условия. Например, землесосы без разрыхлителей дают наибольшую производительность на песках средней крупности; многочерпаковые снаряды - на илистых и песчано-гравелистых грунтах средней плотности, заполняющих полностью черпаки и хорошо вываливающихся из них; одночерпаковые штанговые снаряды - на крупном гравии. Кроме физических свойств грунта на техническую производительность влияет толщина удаляемого слоя и глубина извлечения грунта. Наибольшая производительность может быть достигнута, начиная с определенного для каждого земснаряда слоя и расчетной глубины извлечения грунта. На землесосах техническая производительность соответствует определенным значениям длины грунтопровода и высоты рефулирования грунта.

Техническую производительность устанавливают в процессе спенинльных производственно-теплотехнических испытаний. Ее определяют по объему выемки (разработанной прорези). Для этого подсчитывают объем извлеченного грунта и делят его на число часов чистой (за вычетом всех простоев) работы земснаряда.

При наличии нескольких грунтозаборных или грунтоотводных устройств техническая производительность определяется для каждого устройства: у землесосов - при траншейном и папильонажном наконечниках, для работы с разрыхлителем и без разрыхлителя; для многочерпаковых снарядов - при работе на шаланды и на лонгкулуар и т. и.

Расчетной называют производительность, задаваемую земснаряду для конкретных условий извлечения и удаления определенного грунта; фактической - производительность, которую земснаряд дает в процессе выполнения данной работы.

Отношение фактической производительности к технической называют коэффициентом использования технической производительности. Например, если фактическая производительность 400, а техническая 500 м3/час, то этот коэффициент - КП = 0,80.

Коэффициент использования рабочего времени КВ представляет собой отношение числа часов, затрачиваемых на извлечение грунта ко времени пребывания земснаряда на работе или на плесе. Например, если при продолжительности рабочего периода 3600 час, на извлечение грунта затрачено 3000 час, то КВ =0,83.

Произведение рассмотренных коэффициентов называют коэффициентом эксплуатации



Предыдущая статья: Следующая статья:

© 2015 .
О сайте | Контакты | Карта сайта