Опис технологічного процесу виробництва земснаряду. Що таке земснаряд? Гідравлічний розпушувач земснаряду

Якщо ви хочете дізнатися, як відбувається поглиблення річок або формування пляжів, то рекомендуємо цю статтю до прочитання. У ній ви дізнаєтеся, що таке земснаряд та принцип його роботи.

Землесосний снаряд- це землерийний агрегат, що транспортує, з безперервною дією роботи. Призначені дані пристрої для видобутку піску, доставки пульпи до місця скидання, підводної розробки порід та розчищення дна рік.

Найбільш поширеними вважаються такі моделі землесосів: 300-40, 350-50Л 500-60, 1000-80 та 1500-100.Докладніше розглянемо основні вузли агрегату на прикладі землесосного снаряда 1000-80. Ця установка характеризується високою продуктивністю та потужністю. Головною частиною землесосу є приводна система, що складається з мотор редуктора 3МП-125. Завдяки цим механізмам швидкість обертання варіюється від 12 до 18 об/хв.

Корпус снаряда має прямокутну форму та поділений перегородками на 10 відділень. Частина відсіків використовують як побутове приміщення. Спереду в корпусі зроблений виріз шириною 4,5 та довжиною 12,0 м, який призначений для підвісу рами ґрунтозабірного пристрою. Посередині корпусу розташоване машинне відділення. Там знаходиться насос водопостачання та система запуску. Землесос 1000-80 не є самохідним. Щоб легше здійснювати буксирування, дно корпусу піднято до ватерлінії. Надбудова складається з металевого каркаса, який обшитий дерев'яними щитами. Над відділенням управління передбачено люк. Через нього можна за допомогою крана підняти важке обладнання. Також на землесосі передбачений реостат для регулювання роботи електродвигуна на 240, 260, 280 та 297 об/хв. Таким чином, полегшується запуск ґрунтового насоса. Для додаткової подачі води можна встановити ще два насоси.

Агрегат для забору ґрунту розташований на зварній рамі. Лебідка для підйому рами знаходиться в носовій секції рами. Труба для всмоктування підвішується поперечними діафрагмами рами. Верхня частина трубки з'єднується за допомогою сальникового компенсатора та гнучкого гумового шлангу. Для розпушення ґрунту служить фреза, яка складається з шести гвинтоподібних ножів.

У машинному відділенні передбачено ручний мостовий кран, розрахований на підйом 10 т. Також для підйому деталей до А-подібної стріли кріпиться дві монорейки з котками кішками вагою по 5 тонн кожна. Щоб піднімати вантаж на борт, було передбачено два крани-укосини з ручними талями.

Процес вилучення ґрунту відбувається наступним чином: у ґрунтовий насос заливається вода і проводиться запуск головного двигуна разом із редуктором. За допомогою рамопідйомного механізму труба для всмоктування заглиблюється у землю. Далі, коли всі основні агрегати приведені в дію, у трубі, що всмоктує, створюється вакуум. Потім, вода, що підтікає до ґрунтоприймача, захоплює за собою частинки земляної породи. Таким чином, гідросуміш переміщається грунтопроводом до насоса. Далі суміш потрапляє на лопаті робочого колеса і викидається до корпусної секції ґрунтопроводу напору.

Гідротехнічні роботи, пов'язані із вилученням ґрунту або видобутком корисних копалин, вимагають застосування спецтехніки. До такого устаткування належить землесосний снаряд. Ефективна робота земснаряду на річці або іншій водоймі безпосередньо залежить від знання принципів його роботи та експлуатаційних характеристик.

Що таке земснаряд

Земснаряд - це плавзасіб, призначення якого полягає в перекачуванні розмитого грунту (пульпи) за допомогою потужного насоса трубопроводом на задану відстань - в трюм або на берег. Судно оснащене необхідним обладнанням для проведення робіт і може застосовуватись для:

очищення водойм від донних відкладень, а також для їх поглиблення;
намиву гребель, дамб та пляжів, доріг та площ при будівництві;
видобутку піску, гравію, сапропелю, дорогоцінних металів;
очищення відстійників промислових, сільськогосподарських підприємств;
розроблення золо- та шлаконакопичувачів підприємств вугільної, коксохімічної, металургійної, гірничозбагачувальної промисловості;
прокладання траншей для трубопроводів і траншей з подальшим їх замивом.

Навіщо ще потрібен земснаряд? Спецобладнання може знадобитися при ліквідації наслідків повені, спорудженні морських та річкових портів, зміцненні берега, захисних дамб та інших значних гідротехнічних об'єктів.

Влаштування земснаряду

Розглядаючи конструкцію гідротехнічного обладнання, можна виділити кілька груп пристроїв з функціональної приналежності.

З чого складається земснаряд:

основні вузли: ґрунтозабірний пристрій, всмоктуючий трубопровід, ґрунтовий насос, напірний трубопровід, агрегати для переміщення ґрунтозабірного пристрою;
допоміжне обладнання: корпус земснаряду, підйомні та опускаючі механізми, допоміжні насоси для подачі чистої води, енергетичні установки;
обладнання для безпеки та продуктивності: система управління, контрольно-вимірювальна апаратура, опалювальні, вентиляційні, протипожежні пристрої, системи оповіщення, освітлення та зв'язку.

Креслення земснаряду наочно показує схему його конструкції:

Як працює земснаряд

Безперервна робота земснаряду залежить від характеристик насосного пристрою (ґрунтососу), який повинен мати у проточній частині високу стійкість до абразиву. Ґрунтосос часто розміщується у трюмі – такий прийом дозволяє уникнути процесу кавітації, що знижує термін експлуатації обладнання.

Принцип роботи земснаряду для очищення водойм наступний:

після попередніх розрахунків швидкості подачі суміші та прохідності трубопроводу грунтосос із залитою всередину водою опускається на дно водойми, запускається двигун та редуктор;
після цього з всмоктувальної труби відкачується повітря;
одержаний в результаті вакуум втягує всередину воду з частинками ґрунту;
пульпа надходить у насос і перекачується на берег (вантажовозну баржу);
рух усієї системи здійснюється за допомогою пальового ходу або лебідок (можлива комбінація).

Загальне керування виготовляється з рубки багермейстера, де знаходиться пульт з доступом до всіх функцій земснаряду: від запуску основного обладнання до включення маленької лампочки.

Характеристики та експлуатація земснарядів

Вибір необхідного устаткування залежить від його експлуатаційних якостей. Технічні характеристики земснарядів визначають коло можливих для реалізації завдань. До таких показників відносяться:

продуктивність – цей показник може бути від 1 м³/год (для міні-обладнання із застосуванням у особистих підсобних господарствах) до 5000 м³/год по твердому ґрунту, все залежить від поставленого завдання;
спосіб енергопостачання – дизельний, електричний чи змішаний;
вид ґрунтозабірного пристрою – фрезерний, роторний, вільне всмоктування (залежить від виду ґрунту);
тип пульпопроводу – металевий для роботи в одній точці скидання зольної пульпи або гумовотканинний (пластиковий) при частих переміщеннях;
величина конструктивних вузлів – цей показник має значення за необхідності частого перекидання устаткування.

Варто враховувати передбачувану глибину розробки, швидкість течії, середовище використання (солону, лужну, прісну).

Типи земснарядів

Класифікація земснарядів проводиться за кількома ознаками:

за годинною продуктивністю: особливо малі (до 50 м³/год), малі (50-200 м³/год), середні (200-500 м³/год), великі (500-1000 м³/год), особливо великі (понад 1000 м³ /год);
по конструкції: розбірні та нерозбірні;
за способом ґрунтозабору: з попереднім розпушуванням або без нього;
за способом переміщення: несамохідні та самохідні;
за способом керування: з ручним, дистанційним, автоматичним керуванням.

Всі види земснарядів діляться за способом транспортування ґрунту, типу енергопостачання, розміщення основного обладнання, кількістю ґрунтових насосів, наявністю на борту житлових приміщень.

Землесосні установкипризначаються для всмоктування ґрунту з дна водоймища (іноді з попереднім розпушуванням) та переміщення його по пульповоду до місця укладання або для транспортування ґрунту від місця розробки до місця укладання. Вони застосовуються при спорудженні каналів, поглибленні та очищенні каналів, відстійників, річок, озер, морів, водосховищ; для видобутку будівельних матеріалів з-під води (пісок, гравій); для намиву гребель та дамб.

Розробка грунту землесосною установкою заснована на здатності води, що розмиває і тягне. Відцентровий насос 3 (рис. 178) створює потік води, який відокремлює від дна водоймища частинки ґрунту. Через ґрунтоприймач 1 він захоплюється у всмоктуючий трубопровід 2, заповнює корпус насоса і робочим колесом викидається в нагнітальний і транспортуючий трубопроводи 5 і 6, якими транспортується до місця укладання. Транспортуючий трубопровід (пульпровід) 6 в межах водоймища укладають на понтонах 7. Відцентровий насос приводиться в обертання від двигуна 4.

Безперервне всмоктування ґрунту забезпечується постійним розташуванням ґрунтоприймача в безпосередній близькості від ґрунту, що розробляється. Для цього грунтоприймач пересувають поперек і вздовж пласта, що знімається, і змінюють кут нахилу всмоктуючого трубопроводу у вертикальній площині. Палі 8 управління переміщенням землесосної установки піднімаються лебідками.

При розробці зв'язкових ґрунтів у ґрунтоприймача встановлюють механічний розпушувач 9, який ножами відокремлює частинки ґрунту від масиву, а потік води, створюваний відцентровим насосом, захоплює їх і засмоктує у зваженому стані у всмоктувальний трубопровід.
Відцентровий насос, який встановлюється на землесосних установках, називають землесосом.

Мал. 178. Схема роботи землесосної установки:
1 - ґрунтоприймач; 2 - всмоктуючий трубопровід; 3 - відцентровий насос; 4 - Двигун; 5 - Нагнітальний трубопровід; 6 - транспортуючий трубопровід;
7 – понтони; 8 - палі; 9 - механічний розпушувач.

Землесос (рис. 179) відрізняється від звичайних водяних відцентрових касосів тільки тим, що корпус 1 і робоче колесо 2 розраховані на пропуск води з ґрунтом, що має великі кам'янисті включення, і виготовляються із зносостійких матеріалів. Робоче колесо (одностороннього всмоктування) посаджено консольно на вал 3, що спирається на опору підшипникову 4 і з'єднаний безпосередньо з валом електродвигуна еластичною муфтою, або через редуктор і фрикційну

Мал. 179. Землесос:
1 – корпус; 2 – робоче колесо; 3 – вал; 4 – опора; 5 - напірний патрубок; 6- всмоктуючий патрубок.

муфту включення із двигуном внутрішнього згоряння. Від осьового зміщення вал із робочим колесом утримується завзятим підшипником, встановленим ззаду підшипникової опори. Ступиця робочого колеса розташована в сальниковій коробці, яка оберігає від попадання на неї абразивних частинок. Для захисту сальникового ущільнення від пульпи між корпусом та робочим колесом з боку валу під тиском подається чиста вода. Очищення та перевірку стану корпусу та робочого колеса проводять через люки в корпусі. Всмоктуючий патрубок 6 кріпиться до передньої кришки. Для відсмоктування повітря під час запуску землесоса у верхній частині корпусу є отвір, до якого приєднується вакуумнасос.

Робоче колесо має від 3 до 6 лопат, що йдуть по спіралі від центру до зовнішнього діаметра між двома торцевими дисками. При обертанні робочого колеса у патрубка, що всмоктує, утворюється розрідження, і пульпа засмоктується в простір між лопатями, звідки ними виштовхується в напірний патрубок. 5 землесоса і далі в трубопровід.

Землесосні установки діляться на сухопутні та плавучі.
Сухопутні установки виготовляють: стаціонарні та пересувні на залізничному, гусеничному, крокуючому та колісному ходу; плавучі – на понтонах.

Стаціонарні землесосні установки застосовують при обсягах робіт, які можуть бути виконані з однієї стоянки, та для транспортування ґрунту, що розробляється іншими машинами.

Пересувні землесосні установки застосовують під час робіт, коли за умовами місцевості та обсягом робіт розробка ґрунту або транспортування з однієї стоянки не може бути забезпечена і потрібне переміщення установки у напрямку до забою.

Землесосні установки, призначені тільки для транспортування ґрунту, виконуються з нерухомою частиною, що всмоктує, під час роботи.

На гідромеліоративних роботах найбільшого застосування знаходять плавучі землесосні установки - земснаряди. За конструктивною ознакою їх можна поділити на дві групи:
-земснаряди для меліоративних та днопоглиблювальних робіт, пристосовані для роботи на каналах, річках, озерах та в портах. Ці земснаряди мають свою силову дизельну або дизель-електричну установку та пристосовані до робіт при швидкому перебігу води та великих хвилях;

Земснаряди для будівельних цілей та видобутку корисних копалин з приводом механізмів електродвигунами, що живляться електроенергією від стаціонарної або пересувної електростанції. Застосовують ці установки при спорудженні великих каналів, котлованів, очищенні відстійників і голів каналів, намиванні гребель і гребель, для видобутку піску та гравію з-під води та на розкривних роботах.

Для очищення від наносів каналів, ставків, водойм, поглиблення дна малих річок, що підводять каналів насосних станцій, будівництва зрошувальних та осушувальних каналів, копання котлованів для меліоративних споруд та інших подібних робіт застосовують дизельні та дизель-електричні малогабаритні земснаряди. Їх можна розділити на земснаряди для роботи на каналах та у виїмках з шириною по дну понад 2,5 м продуктивністю 20-35 м3/год та понад 5 м продуктивністю 60-100 м3/год.

Земснаряди першої групи (рис. 180) виготовляються з комбінованим пристроєм для розробки та транспортування ґрунту. Корпус 3 металевий, плоскодонний, із прямокутними обводами. У машинному приміщенні 6 передній частині встановлені землесос і генератор, а в задній - двигун внутрішнього згоряння.

Мал. 180. Малогабаритна плавуча землесосна установка:
1-роторний розпушувач; 2 – змішувальний бункер; 3 – корпус; 4 – канат; 5 – пульт управління; 6 – машинне відділення; 7 – палі; 8 - навіс; 9 - лебідка; 10 – кронштейн.

Робочі органи - роторний розпушувач 1 і труба, що всмоктує, проходить через змішувальний бункер 2, - шарнірно з'єднані з корпусом і підвішені на поліспасті до кронштейна 10 так, що лебідкою можна їх піднімати і опускати. Пульт керування 5 з контрольними приладами розташований на палубі в носовій частині корпусу, закритої зверху знімним навісом 8. Робочі пересування снаряд здійснює за допомогою паль 7 і двох канатів 4, закріплених на лебідці 9.

Більшість земснарядів малих габаритів має змінне робоче обладнання - сосун, черпаковий пристрій та роторний розпушувач. Сосуном розробляють піски та нещільні супіски; черпаковим пристроєм - щільні супіски, легкі суглинки; роторним розпушувачем - в'язкі мулисті ґрунти, зарослі рослинністю. На заміну робочого обладнання
витрачається 1,5-2 год.

Земснаряди другої групи (рис. 181) виготовляються з нерозбірним і з розбірним на дві частини корпусом 10. Робочі органи - фрезерний розпушувач 1 і труба, що всмоктує, - укріплені на рамі 11, яка п'ятою шарнірно з'єднана з корпусом 10, а головкою підвіше. Розпушувач обертається двигуном 12, встановленим на майданчику біля п'яти рами. Папільонажні лебідки 2 розташовані на палубі носової частини, а лебідки 7 підйому паль - на палубі задньої частини корпусу. Землесос 3, насос заливки 4, двигун внутрішнього згоряння 5 і дизель-генератор б розміщені в трюмі машинного приміщення. Палі 8 напрямними кронштейнами прикріплені до задньої частини корпусу. Плавучий пульповод 9 з'єднується з трубою нагнітальної землесоса гнучким шлангом або кульовим з'єднанням.

Земснаряди з електроприводом(рис. 182), призначені для механізації земляних робіт на великих гідротехнічних об'єктах та розкривних роботах, а також для видобутку будівельних матеріалів, випускаються продуктивністю 100, 300, 500 та 1000 м3/год, вагою від 64 до 650 т. Вони мають принципово таку ж конструкцію, як і малогабаритні дизель-електричні снаряди, але вони не мають свого джерела електроенергії (дизель-генератора).

Мал. 181. Земснаряд із дизель-електричним приводом:
1 -фрезерний розпушувач; 2 - папільонажна лебідка; 5-землесос; 4 - заливальний насос; 5 – двигун внутрішнього згоряння; 6 – дизель-генератор; 7 - лебідка підйому паль; 8 – пальовий апарат; 9 - пульповід; 10 - корпус; 11 – рама; 12 - електродвигун приводу розпушувача.

Мал. 182. Земснаряд з електричним приводом:
1 – фреза; 2 - канат до якоря; 3 – рама: 4 – корпус; 5 надпалубна надбудова; 6 – землесос; 7 – електродвигун; 8- палі; 9 - лебідки; 10 - плавучий пульповід.

Корпус 4 земснаряду поділено на водопроникні відсіки. У надпалубній надбудові 5 встановлені папільонажні лебідки та пульт управління. Землесос 6, з'єднаний еластичною муфтою з електродвигуном 7, відцентровий насос для затоки землесоса і подачі води в сальник і вакуум-насос розміщені в середньому відсіку трюму корпусу. Палі 8 піднімаються лебідками 9, розташованими на палубі задньої частини корпусу. Плавучий пульповод 10 з трубою напірної землесоса з'єднується кульовим шарніром. Рама 3 розпушувача на двох шарнірах прикріплена у вирізі корпусу та підвішена на поліспасті. Канати 2 від папільонажних лебідок до якір йдуть через напрямні блоки, встановлені на рамі розпушувача. Розпушувач 1 приводиться у обертання електромотора через редуктор. Електричні пристрої сучасних земснарядів дуже складні і складаються з високовольтного гнучкого живлячого кабелю для підключення до берегових мереж (укладається зазвичай по понтонах плавучого пульповоду), пускової та захисної апаратури, трансформаторної підстанції, високовольтної та низьковольтної внутрішньої мережі. .
На земснарядах з електроприводом застосовуються фрезерні, роторні.

Мал. 183. Схема папільонажу при звичайному пальному ході:
/, // - лебідки; 1-4 - шари ґрунту.

Мал. 184. Схема папільонажу при роторному пальовому ході:

1-III-положення земснаряду; 1,2 - канати.

та гідравлічні розпушувачі. Останні два види майже не набули поширення. Для робочих переміщень земснарядів застосовуються пальові ходи двох типів: дві палі, кожна з яких прикріплена в напрямних до корпусу земснаряду (див. рис. 180), і дві палі, що проходять у напрямних поворотної обойми (роторний пальовий хід), встановлений позаду корпусу, так що вона може обертатися щодо вертикальної осі (напірний поворотний пальовий хід).

При першому типі пальового ходу переміщення земснаряду при розробці ґрунту виконується послідовним повертанням снаряда навколо однієї з паль (рис. 183). Паля Апід впливом власної ваги опускається і заглиблюється у ґрунт. Намотуючи трос на лебідку / і послаблюючи трос лебідки //, повертають снаряд навколо палі Адо положення, зображеного пунктиром. Робочий орган при цьому знімає шар ґрунту/. Потім паля Апіднімається, а паля Бопускається. Намотуючи трос на лебідку // і послаблюючи трос лебідки /, повертають снаряд навколо палі Б,знімаючи шар ґрунту 2. Повторенням таких операцій знімають шари, доки не потрібно перекладання якорів. Переклавши якір на нове місце таким же шляхом ведуть подальшу розробку.

При такому пальному ході земснаряд, здійснюючи робочі переміщення, обертається щодо різних осей. Внаслідок цього робочий орган проходить частину шляху по виробленій ділянці, а частина ділянки залишає нерозробленою. Під час розробки важких зв'язкових грунтів зазначений недолік знижує продуктивність.

Роторний пальовий хід забезпечує вироблення ґрунту правильними концентричними смугами з незначним перекриттям (рис. 184) за рахунок того, що паля, на якій відбувається поворот, щоразу закріплюється на осі прорізу. Для початку роботи земснаряд встановлюють у положення /. У ґрунт закріплюється паля, встановлена напрямною обоймою по осі корпусу снаряда. Намотуванням каната / на барабан лебідки та ослабленням каната 2 земснаряд повертається навколо опущеної палі до становища//. Потім спеціальним механізмом напрямна обойма зі сваями обертається до тих пір, поки піднята паля не переміститься вперед і не поєднається з віссю прорізу. Поруч із поворотом піднятої палі цим самим механізмом переміщається землесос вперед у положення ///. Натягом каната 2 при ослабленому канаті/земснаряд обертається щодо знову опущеної палі та знімає наступну смугу ґрунту. Так, поворотом земснаряду щодо паль, що по черзі опускаються, і переміщенням вперед вибирають грунт до перекладки якорів.

Пульпа від земснаряду до берега перекачується плавучим трубопроводом - пульповодом, а далі - трубами, покладеними на грунт або спеціальні підставки.

Плавучий пульповод - це ланцюг із понтонів (бочок), шарнірно з'єднаних між собою, з прокладеними по них трубами. На деяких понтонах встановлені ручні лебідки, за допомогою яких пульповод якорями закріплюється від усунення його течією води та вітром.

Для перекладки якорів у межах водойми до земснарядів прикріплюють човен чи катер, а з'єднання плавучого пульповода з береговим - плавучі крани.

Поплавкові рівнеміривстановлюються на резервуарах для зберігання рідких та сипких речовин.

ЗЕМСНАРЯД - земснаряд, це плавуча машина обладнана механізмами, агрегатами та пристроями для підводної розробки ґрунту, видобутку, транспортування його на необхідну відстань з подальшим укладанням. За допомогою земснаряду ви можете здійснити Ваші бажання в різних областях: очистити водойми, починаючи від паркового ставка або відстійника комбінату, до поглиблення річки, озера, добути пісок і гравій з кар'єру, сапропель з озера.

Землесосний снаряд є потужним насосом, змонтованим здебільшого на плавучих понтонах, і часто його називають земснаряд. Різноманітність видів робіт і областей застосування породжує різноманітність моделей земснарядів, залежно: від конкретних умов в яких земснаряд експлуатується, від складу ґрунтів, від глибини розробки, від дальності транспортування та висоти підйому ґрунту, від наявності доріг до місця доставки земснаряду та наявності електроенергії, від автономності за пально-мастильними матеріалами, від наявності суден обслуговування, від кліматичних умов та ще багатьох інших умов. Продуктивності земснарядів найрізноманітніші - від 10 м3/година до 200 м3/ч.по грунту, глибини розробки від 0,5 до 12..15м від поверхні води. Бортове обладнання сучасне – від силових агрегатів до контрольно-вимірювальних приладів. Екіпаж не більше двох осіб, а керування всіма агрегатами земснаряду виробляється з теплої та зручної рубки за допомогою "джойстиків" та кнопок.

Вибираємо земснаряд

Навіщо потрібен земснаряд? Ви вперше стали власником якоїсь водойми. Це може бути ставок чи озеро, затоплений кар'єр. Усі оформили: належні дозволи місцевої влади, органів нагляду. Твердо вирішили, яку вигоду хочете витягти з цього водоймища: або просто почистити від мулу і поглибити дно, або добути пісок, що намиває, або інші копалини такі як: торф, сапропель...

А може водоймище вже давно належить Вашому підприємству, зокрема, відстійник - шламо-або золонакопичувач, і в даний час назріла необхідність його очищення.

Другий крок – це придбання спецтехніки для розробки ґрунту під водою. Найбільш прийнятною технікою для розробки ґрунту під водою на сьогоднішній день є земснаряди. Професіонали, які займаються гідромеханізацією багато років, виберуть потрібну модель дуже швидко. Хоча й фахівці роблять помилку.

Нюанси при виборі земснаряду

Зараз про транспортування, вантажно-розвантажувальні роботи, спуск на воду. Чим менші масо-габаритні характеристики земснаряду (особливо за достатньої міцності його вузлів), тим дешевше і доступніше техніка, що перевозить і кранова, легше спустити земснаряд на воду. Розбирання має бути на мінімальну кількість блоків, бажано без демонтажу рубки, агрегатів.

Днопоглиблювальні снаряди, незалежно від типу та призначення, мають такі основні частини:

1) корпус, в якому розміщується все робоче, силове та допоміжне обладнання снаряда;

2) днопоглиблювальний пристрій (робочий орган);

3) головну енергетичну установку, що приводить у дію днопоглиблювальний пристрій;

4) палубні механізми для оперативних переміщень корпусу під час ґрунтозабору;

5) засоби управління роботою земснаряду.

7.4.1. Землесоси

На землесосах, як зазначалося, використовується гідравлічний спосіб відділення ґрунту від дна і його відведення трубопроводами до місця відвалу. Схема влаштування річкового землесоса наведена на рис. 7.10, 7.11.

Корпус річкового землесосу – простих грубих обводів, має виріз (проріз) для розміщення в ньому всмоктуючої труби з рамою, що її охоплює. Головним робочим органом землесосу є ґрунтовий насос відцентрового типу, що забезпечує всмоктування водоґрунтової суміші та її переміщення ґрунтопроводами. Насос приводиться в дію основним двигуном землесоса. Під час зупинки головного двигуна землесос забезпечується енергією від допоміжного дизель-генератора.

Вхідна частина насоса з'єднана з всмоктуючим ґрунтопроводом, а вихідна – з напірним ґрунтопроводом. Основну частину всмоктуючого трубопроводу становить похила труба, що всмоктує, повертається у вертикальній площині. Вона через гнучке з'єднання повідомляється з корпусним всмоктуючим трубопроводом, приєднаним до ґрунтового насоса. На кінці труби, що всмоктує, розташований всмоктуючий наконечник (грунтоприймач). Підйом і опускання похилої труби, що всмоктує, на необхідну глибину здійснюється за допомогою рамопідйомного пристрою.

Напірний грунтопровід складається з корпусної та плавучої частини. До насоса приєднується вертикально розташований патрубок, за яким знаходиться коліно, що має великий радіус кривизни, що направляє водогрунтову суміш (гідросуміш) в горизонтально розташовану ділянку корпусного ґрунтопроводу. Ця ділянка розміщується на даху верхньої надбудови землесосу. У кормовій частині снаряда гідросуміш через два коліна та похило розташований ґрунтопровід, спускається вниз, до місця приєднання плавучого ґрунтопроводу. З напірним корпусним ґрунтопроводом плавучий трубопровід з'єднаний за допомогою двох кульових з'єднань. Така сполука забезпечує необхідний ступінь рухливості, як у горизонтальній площині, так і у вертикальній, коли землесос у міру витрачання палива починає "спливати" по відношенню до плавучої частини напірного ґрунтопроводу.

Плавучий ґрунтопровід (рефулер) розташований на понтонах і його окремі ланки (труби) з'єднуються між собою за допомогою гнучких сполук. Понтон є двома жорстко з'єднаними разом поплавцями. Останній понтон рефулера, званий кінцевим, обладнаний двома якорями, тросами та лебідками. Якоря і троси служать утримання понтона дома відвалу грунту, для спуску понтона за течією, і навіть переміщення понтона убік від осі відвалу.

Принцип роботи землесосу з вилучення та відведення ґрунту полягає в наступному. Ґрунтовий насос заливається водою та приводиться в дію головним двигуном. За допомогою рамопідйомного пристрою всмоктувальна труба заглиблюється у ґрунт. При роботі заповненого водою насоса у трубі, що всмоктує, створюється вакуум (тиск нижче атмосферного). Над ґрунтоприймачем діє атмосферний тиск і тиск стовпа води, що відповідає глибині опускання ґрунтоприймача. Під дією різниці тисків вода, що знаходиться перед ґрунтоприймачем, починає входити до нього з певною швидкістю. Вода, що підтікає до приймача, захоплює і захоплює за собою частинки грунту. Простір навколо зіва (отвори) ґрунтоприймача, в межах якого вода розмиває і захоплює ґрунт, називають сферою всмоктування. Суміш частинок ґрунту з водою (гідросуміш) переміщається по всмоктувальному ґрунтопроводу до насоса. У насосі гідросуміш потрапляє на лопаті робочого колеса, що обертаються, і відкидається на початок корпусної частини напірного грунтопроводу, де створюється підвищений (вище атмосферного) тиск. У вихідного отвору плавучого рефулера тиск дорівнює атмосферному. Під дією різниці тисків гідросуміш рухається по напірному ґрунтопроводу до місця відвалу ґрунту.

Продуктивність землесосу по ґрунту, м 3 /год, визначається за виразом

де: Q см -витрата гідросуміші (продуктивність землесосу по суміші), м 3 /год;

Р– консистенція пористого ґрунту (зміст ґрунту в гідросуміші), %;

V см– швидкість руху гідросуміші у напірному ґрунтопроводі, м/с;

Д н– діаметр напірного ґрунтопроводу, м.м.

Вміст ґрунту в гідросуміші прийнято характеризувати консистенцією(Насиченням). При днопоглибленні під консистенцією Ррозуміють відношення обсягу ґрунту разом із порами (з пористістю, властивою ґрунту на дні до його розробки) до обсягу гідросуміші. Насичення 15–18% вважається задовільним розробки легких грунтів і 12% – розробки важких грунтів.

Продуктивність ґрунту у річкових землесосів, експлуатованих на внутрішніх водних шляхах, становить від 200 до 2500 м 3 /год.

Землесоси зазвичай використовуються при розробці незв'язних, головним чином піщаних і піщано-гравелистих грунтів. p align="justify"> Для роботи на зв'язкових (глинистих) грунтах землесоси обладнуються механічними розпушувачами, за допомогою яких грунт зрізається і підводиться до всмоктуючого отвору грунтоприймача.

В даний час на внутрішніх водних шляхах при виконанні днопоглиблювальних робіт за межами суднового ходу все більше застосування отримують рефулерні фрезерні землесоси(Рис. 7.12, 7.13). Для поглиблення транзитних суднових ходів, що експлуатуються, їх не застосовують через необхідність пропуску суден.

Основний принцип роботи такого снаряда ось у чому. Землесос, обладнаний фрезою на кінці рами та ґрунтовими насосами, виконує розробку ґрунту, використовуючи пальово-тросову систему робочих переміщень. Фреза відокремлює ґрунт від дна і здійснює примусову передачу розпушеного ґрунту в зону активного всмоктування, звідки він захоплюється потоком води в приймальний отвір всмоктуючого ґрунтоприймача, розташованого в порожнині фрези. Гідросуміш за допомогою ґрунтових насосів транспортується плавучим трубопроводом до місця укладання відвалу ґрунту.

Відмінною особливістю ґрунтозабірного пристрою пальово-якорного землесосу є наявність міцної металевої рами, на верхньому поясі якої встановлено валопровід механічного розпушувача.

Нижній кінець валопроводу несе на своїй консольній частині механічний розпушувач. Верхній кінець валопроводу з'єднується через редуктор із двигуном розпушувача. Похила всмоктувальна труба розміщується всередині рами. Всмоктування гідросуміші здійснюється ґрунтоприймачем, зів якого розташований усередині фрези розпушувача.

Для підвищення ефективності ґрунтозабору та збільшення глибини всмоктування на деяких землесосах застосовують занурювальний насос, встановлений на рамі. Занурювальні насоси зазвичай застосовуються в комбінації з одним або двома ґрунтовими насосами, розташованими в корпусі снаряда.

Для підйому та опускання ґрунтозабірного пристрою на необхідну глибину нижня частина рами через рамопідйомний поліспаст підвішується до порталу.

Для виконання робочих переміщень у фрезерних землесосів використовуються лише два носові бічні якорі та пальовий пристрій, який встановлений у кормовому краю корпусу снаряда (див. рис. 7.12). Палевий пристрій тієї чи іншої конструкції за допомогою зануреної на дно робочої палі фіксує на місці відповідну точку корпусу. Намотуванням і змотуванням канатів, закріплених за якоря, досягається поворот земснаряду навколо зафіксованої точки, внаслідок якого ґрунтозабірний пристрій переміщається по дузі кола.

На сучасних пальово-якорних землесосах перекладку бічних якорів роблять за допомогою спеціальних вантажних стріл, встановлених по бортах у носового краю корпусу. Оперативні папільонажні канати виведені через блоки, укріплені на рамі ґрунтозабірного пристрою.

Для періодичного перекладання кожного якоря до його головної частини постійно прикріплений підйомний канат, виведений через стрілу від окремої підйомної лебідки.

Технологічні особливості розробки грунтів із застосуванням механічних розпушувачів полягає в тому, що первинне їх відділення від дна здійснюється механічним розпушувачем, а всмоктування гідросуміші, що утворилася, - всмоктуючим наконечником, поєднаним з розпушувачем в одному грунтозабірному вузлі.

Грунтозабірний вузол з механічним розпушувачем сучасного земснаряду складається з ріжучого органу (фрези) з приводом, що всмоктує ґрунтоприймача та кінцевої ділянки рами розпушувача.

В даний час найбільшого застосування отримали фрезерні розпушувачі. Це пояснюється їх простотою в конструктивному та експлуатаційному відношенні та високою ефективністю при розробці ґрунтів різних типів. У практиці днопоглиблення найширше застосовуються нереверсивні фрезерні розпушувачі. Вони відрізняються наявністю ножів з односторонньою ріжучою кромкою і тому можуть зрізати грунт тільки при одному напрямку обертання. Нереверсивні фрези поділяються на відкриті, закриті та відвальні (рис. 7.14).

Відкриті фрези відрізняються наявністю повністю або частково відкритої лобової частини фрези і складаються з маточини, ножів, спиць, що з'єднують ножі зі маточкою, і опорного кільця, що забезпечує просторову жорсткість. Закриті фрези відрізняються наявністю різальних елементів на всій поверхні їх контакту з ґрунтом (у тому числі і в лобовій частині) і складаються з маточини, криволінійних ножів та опорного кільця. Закриті фрези мають переднє змикання ножів на маточині. Відвальні фрези відрізняються від інших фрезерних розпушувачів наявністю відвально-напрямних поверхонь, що забезпечують примусове переміщення ґрунту з області різання в область активного всмоктування. Конструктивно вони складаються з маточини, відвалів та опорного кільця. У відвальних фрезах відсутнє переднє змикання ножів (як у закритих фрезах) і немає спиць (як у відкритих), а відвально-напрямні поверхні сполучаються безпосередньо зі маточкою.

7.4.2. Багаточерпакові снаряди

Багаточерпакові снарядиефективно використовуються при розробці зв'язкових та незв'язних ґрунтів (глини, суглинки, пісок із включеннями каменів). Вони є снарядами з механічним способом відділення та підйому ґрунту. Відділення ґрунту від дна та його підйом у цих земснарядів здійснюється нескінченним черпаковим ланцюгом, що складається із з'єднаних між собою черпаків. У більшості річкових багаточерпакових снарядів, витягнутий ґрунт транспортується до місця відвалу в ґрунтовідвізних шаландах. Рідше ґрунт видаляється у відвал за довгим лотком-лонгкулуаром.

Багаточерпаковий шаландовий снарядскладається з корпусу, робочого органу, енергетичної установки та допоміжних суднових пристроїв (рис. 7.15, 7.16).

Основним робочим органом снаряда є черпаковий ланцюг, який розміщується в передній частині корпусу в його рамному прорізі. Черпаковий ланцюг огинає два барабани – верхній та нижній. Верхній барабан

є провідним, а нижній – напрямним. Черпаковий ланцюг приводиться в рух верхнім барабаном, при цьому нижній барабан обертається вхолосту і служить для руху черпакового ланцюга. Верхній барабан приводиться в обертання електродвигуном за допомогою черпакового приводу, який є комплексом зубчастих передач. Обертання верхнього барабана від електродвигуна через редуктор передається за допомогою великих зубчастих коліс, посаджених на консольних частинах валу барабана. Черпаковий привід розміщений на майданчику черпакової вежі.

Нижній барабан укріплено на нижньому кінці черпакової рами. Для розміщення барабана кінець рами виконаний у вигляді розвилки, підкріпленої для міцності листами.

Верхній кінець черпакової рами закінчується отвором, через який проходить і закріплюється вісь підвісу рами. На цій осі рама підвішується до черпакової вежі. Нижній кінець рами на тросах підвішений до рамопідйомної станини і може бути піднятий або опущений рамопідйомною лебідкою. Рама забезпечена роликовими схилами, які підтримують від провисання частину ланцюга, що піднімається, з черпаками, наповненими грунтом. Завдяки їх наявності зменшується тертя ланцюга, оскільки він рухається по катках, що обертаються в підшипниках роликового ската.

Різання черпаком ґрунту та його заповнення відбувається при обертанні черпака щодо осі нижнього барабана. За певних умов
різання ґрунту може відбуватися і черпаками, що йдуть у нижній частині бухти черпакового ланцюга, які врізаються в ґрунт під власною вагою.

Черпаки, заповнені ґрунтом, піднімаються до верхнього барабана, повертаються разом з ним і при перекиданні спорожняються в ґрунтову криницю, розташовану всередині черпакової вежі. Залежно від положення розподільчого клапана, ґрунт із колодязя направляється в лоток правого або лівого борту снаряда. По лотку ґрунт скочується в трюм ґрунтовідвізний шаланди, причетний до борту снаряда.

Зазвичай завантаження шаланд ведуть по черзі з обох бортів снаряда та його зміну здійснюють без припинення роботи снаряда.

Продуктивність багаточерпакового снаряда по ґрунту, м 3 /год, визначається за формулою

, (7.3)

де: W год- Місткість черпака, м 3 ;

n год- Число черпаків, що проходять через верхній барабан за хвилину;

до н- Коефіцієнт наповнення черпаків ґрунтом;

до р- Коефіцієнт розпушення ґрунту після заповнення ним черпака.

Коефіцієнт розпушування ґрунту в черпаках – це коефіцієнт збільшення обсягу ґрунту, що розпушується під час заповнення черпаків. Він є відношенням обсягу грунту в розпушеному стані (у черпаку) до обсягу грунту непорушеної структури (на дні). Значення коефіцієнта залежать від роду ґрунту: до р= 1,08÷1,28 для піску; 1,24÷1,30-галька; 1,08÷1,17 – супісок; 1,30÷1,45 – глина.

Коефіцієнт наповнення до нявляє собою відношення об'єму ґрунту в черпаку до повної геометричної ємності черпака. Середнє значення коефіцієнта становить 0,65÷0,80. При роботі на липких глинах заповнення черпаків може знижуватися до 0,4-0,6 їх повної геометричної місткості.

Річкові багаточерпакові снаряди мають продуктивність ґрунту від 100 до 500 м 3 /год і за чисельністю становлять близько половини всього днопоглиблювального флоту. Вони є незамінними при розробці кам'янистих та засмічених ґрунтів або необхідності укладання відвалу ґрунту на великі відстані.

7.4.3. Одночерпакові днопоглиблювальні снаряди

На внутрішніх водних шляхах застосовуються одночерпакові снаряди двох типів: штанговіі грейферні. Вони відносяться до машин періодичної (циклічної) дії. Основним ґрунтозабірним органом одночерпакових снарядів є ківш або грейфер.

У цикл одночерпакових снарядів входять такі операції: - встановлення ковша (грейфера) над місцем занурення у воду; опускання робочого органу у воду; забір ґрунту з дна; підйом та поворот робочого органу убік; випорожнення ковша (грейфера); зворотний поворот робочого органу до нового місця забору ґрунту.

Робочий пристрій штангового снаряда(рис. 7.17, 7.18) складається з ґрунтозабірного ковша совкового типу, пальового пристрою та оперативних лебідок. Черпаковий пристрій працює за принципом екскаватора із прямою лопатою.

Основним органом снаряда є ківш, який жорстко закріплений на кінці штанги, яку ще називають рукояттю ковша. Штанга проходить через обойму у стрілі та спирається на спеціальний підшипник. Вона може пересуватися та обертатися за допомогою напірного механізму.

Стріла кріпиться до поворотної платформи, яка встановлена на підставі, привареній до палуби снаряда. Між платформою та основою розташовується поворотне коло. Верхній кінець стріли утримується в робочому положенні за допомогою канатної відтяжки, що закріплена на двох похилих стійках, встановлених біля бортів на палубі снаряда. Похилі стійки утримуються вантами.

На поворотній платформі встановлені напірна, підйомна та вантажна лебідки, які призначені для зміни вильоту штанги, глибини черпання та підйому та опускання ковша.

Зміна вильоту штанги та глибини черпання здійснюється напірним механізмом, що складається з лебідки, системи канатів та блоків, встановлених як на штанзі, так і на стрілі. Запасування канатів напірного механізму виконано таким чином, що незалежно від положення штанги канати завжди залишаються натягнутими. Це дозволяє при обертанні барабана лебідки в один бік висувати ручку, а при обертанні в іншу – повертати штангу у вихідне положення.

Ківш піднімається канатом, один кінець якого закріплений на барабані підйомної лебідки, а інший – на ковші. Ківш спорожнюється через денце, що відкривається за допомогою каната.

Робота штангового снаряда відбувається в такий спосіб. При обертанні барабана підйомної лебідки штанга під дією власної ваги повертається навколо горизонтальної осі та займає вертикальне положення. У цьому положенні штанга під дією напірного механізму та своєї ваги опускається до дна, і ківш врізається у ґрунт. Потім обертанням барабана підйомної лебідки вибирається канат, закріплений на ковші. При цьому ківш зі штангою повертається навколо осі обертання та заповнюється ґрунтом. Поворот ковша відбувається доти, доки штанга не займе горизонтальне положення. Щоб зменшити момент, що хрестить, що виникає від ваги ковша з грунтом, здійснюється зворотне переміщення штанги до корпусу снаряда.

Ківш поворотом платформи переміщається до місця розвантаження в шаланду, зачаленную до борту снаряда, або до місця відвалу грунту. Для розвантаження ковша штанга за потреби може бути висунута до місця розвантаження. Для спорожнення ковша його днище відкривається, і ґрунт висипається з ковша.

Під час ґрунтозабору штангового земснаряда горизонтальна складова реакції ґрунту передається корпусу снаряда, прагнучи змістити його у бік, протилежний руху ковша. Ця складова сягає великої величини. Тому під час роботи штанговий снаряд утримується на місці на двох носових закольних палях і однієї завзятої кормової палі.

Переміщення снаряда вздовж прорізу до нового місця забору грунту здійснюється за допомогою ковша, який за допомогою напірного пристрою заносять уперед і опускають на дно. Потім піднімають палі та корпус снаряда підтягують вперед напірним механізмом штанги. Після цього починається процес ґрунтозабору на новому місці.

Іноді кормову палю встановлюють на візку, який переміщається за допомогою ходового пристрою вздовж прорізу корпусу. У цьому випадку подача вперед здійснюється за допомогою штанги та завзятої палі. Переміщення здійснюється шляхом відштовхування корпусу снаряда від упорної заколотої палі за допомогою ходового пристрою візка. При цьому носові закольні палі мають бути підняті.

Для переміщення снаряда на значну відстань або для відходу з прорізу при пропуску суден використовуються встановлені на палубі оперативні лебідки, канати яких закріплені на якорях.

Основною перевагою штангових снарядів є можливість створення великих ріжучих зусиль, а отже, здатність розробляти найміцніші ґрунти.

Істотною перевагою грейферних снарядів(рис. 7.19, 7.20) є можливість розробки ними ґрунту на великій глибині, не доступній іншим земснарядам, а також можливість видобувати велике каміння та інші великогабаритні предмети.

Усі механізми грейферного снарядазмонтовано на поворотній платформі. Стріла снаряда нижнім кінцем шарнірно з'єднана з поворотною платформою, а верхнім за допомогою каната закріплена на барабані лебідки. При обертанні барабана лебідки верхній кінець стріли в залежності від напрямку обертання піднімається або опускається, змінюючи виліт стріли.

Мал. 7.19. Грейферний земснаряд

1 – ківш; 2 троси; 3 – стріла; 4 – поворотний механізм; 5 – лебідка

Мал. 7.20. Загальний вигляд грейферного земснаряду

На верхньому кінці стріли розташовані блоки, якими проходять канати з підвішеним грейфером. Кінці цих канатів закріплені на барабанах двох лебідок, з яких грейфер піднімається чи опускається, і навіть відкривається і закривається.

На відміну від плавучих кранів, призначених для перевантажувальних робіт, грейферні земснаряди обладнані засобами оперативних переміщень, за допомогою яких досягається впорядковане зняття шару ґрунту, що видаляється, по всій площі, що поглиблюється. Грейферні снаряди також відрізняються більшою вантажопідйомністю лебідок грейфера.

Грейфери, що використовуються при днопоглиблювальних роботах, зазвичай бувають двох типів: двощелепні та багатощелепні (пелюсткові). Двощелепні грейфери застосовують при роботі на легких ґрунтах, а пелюсткові – на важких. На відміну від грейферів для виконання перевантажувальних робіт з навалочними вантажами, грейфери земснарядів мають більшу місткість і більшу власну масу.

Процес вилучення ґрунту грейферним снарядом відбувається в такий спосіб. Грейфер, що знаходиться у відкритому стані, кидають на дно. Під дією власної ваги грейфер гострими кромками врізається у ґрунт. Натягом відповідного замикаючого каната щелепи грейфера закриваються, відокремлюючи ґрунт від дна. Заповнений ґрунтом грейфер піднімають із води з одночасним поворотом стріли до місця розвантаження у шаланду або до місця укладання у відвал.

Годинну продуктивність одночерпакових снарядів по ґрунту, м 3 /год, визначають за формулою

, (7.4)

де: W- Місткість ковша (грейфера), м 3 ;

n е = 60/t ц- Число робочих циклів за хвилину, ( t ц- Час одного циклу).

Продуктивність вітчизняних одночерпакових снарядів становить від 50 до 120 м-коду 3 /год. Призначені вони в основному для розробки глинистих, галькових та кам'янистих ґрунтів, сильно засмічених ґрунтів, а також скелезбиральних робіт.

Основною виробничою характеристикою земснарядів всіх типів є його технічна продуктивність, тобто продуктивність, що досягається за оптимальних умов роботи.

Продуктивність земснарядів у конкретних умовах роботи на окремих перекатах може суттєво відрізнятись від технічної внаслідок впливу низки факторів. Такими факторами є: рід грунту, глибина його вилучення, товщина шару грунту, що знімається, висота і дальність рефулювання, спосіб роботи земснаряду. Вплив цих факторів на технічну продуктивність Q твраховується в наряд-завданні на розробку конкретного прорізу запровадженням розрахункового коефіцієнта використання технічної продуктивності До рдля цих умов. Тоді розрахункова продуктивність снарядів, м 3 /год визначається виразом

Робочий час земснаряду, год, що вказується в наряд-завдання, визначається розподілом обсягу видобутого ґрунту на розрахункову продуктивність:

де: W п- Об'єм ґрунту, що підлягає витягу на прорізі, м 3 .

Зупинки (простої) під час роботи земснаряду бувають виробничі та періодичні. До допоміжних виробничих операцій, що вимагають тимчасового припинення роботи земснаряду, належать:

Установка земснаряду на місці роботи та складання його після закінчення розробки прорізу;

Перекладання станового та бічних якорів;

Перехід землесосу із траншеї на траншею;

Переклади плавучого ґрунтопроводу;

Перезаколка паль;

Зміна та очікування ґрунтовідвізних шаландів.

До періодичних операцій, що також вимагають зупинки роботи земснаряду, відносять

Зміну ґрунтозабірних та розпушувальних пристроїв;

Дрібний профілактичний ремонт;

Очищення ґрунтових шляхів при розробці засмічених ґрунтів;

Прийом палива;

Перепустка транспортних суден.

Для скорочення перерв у роботі земснаряду під час виконання виробничих та періодичних операцій рекомендується застосовувати передові методи їх виконання без припинення роботи або практикувати одночасне виконання двох-трьох операцій.