книги из ГПНТБ / Упоров, Н. Г. Землесосные снаряды и перекачивающие установки учебник

же возможность поднятия рамы рыхлителя над поверх­ ностью воды для ремонта и очистки.

В передней части корпу­ са земснаряда смонтирова­ ны портал 8, подвески рамы рыхлителя 9, лебедка для подъема рамы и две папильонажные лебедки 20. К задней стенке обстройки 4 примыкают трансформатор­ ная подстанция 18 и низко­ вольтное распределительное устройство 3. На корме рас­ положены свайный ход 2 и две лебедки 17, обеспечива­ ющие поднятие и опускание свай.

Питание земснаряда элетроэнергией от береговой линии электропередач осу­ ществляется через гибкий шланговый кабель 1. Для перехода с плавучего пуль­ попровода на земснаряд и обратно установлен пере­ ходный мостик 16.

Г Л А В А IV.

КОРПУС И ОБСТРОЙКА ЗЕМЛЕСОСНОГО СНАРЯДА

§ 8. Общие сведения

Корпус земснаряда слу­ жит базой, на которой смон­ тированы отдельные агрега­ ты и устройства. Способ­ ность корпуса плавать при определенной осадке, т. е. частичном погружении в во­ ду, характеризуется водо­ измещением.

Дополнительное количе­ ство груза, потребное для полного погружения корпу­ са от ватерлинии до палубы,

31

Рис. 9. Корпуса землесосных снарядов:

а — трюмный неразборный, 6 — трюмный разборный, в —палубный разборный, г — полутрюмный разборный; 1 и

озадние коробки, 2 и 5 передние коробки, 3 и 2 ■—прорези, 4 — леерное ограждение, 7 — блок межпонтонных

соединений, 8 — скос, 10 — ступенчатый выем

называется запасом плавучести. Запас плавучести характеризуется величиной сухого (надводного) борта, т. е. минимальным расстоя­ нием от поверхности палубы до поверхности воды. Оно должно быть не менее 0,5 м. В связи с наличием на земснаряде узлов, масса ко­ торых в процессе работы воспринимается то корпусом, то подош­ вой забоя (грунтозаборное устройство и сваи, которые то находят­ ся на весу, то опускаются на подошву забоя), на корпус действуют переменные нагрузки, выводящие его из состояния равновесия.

Способность корпуса возвращаться в положение равновесия по­ сле снятия переменных нагрузок называется остойчивостью. В за­ висимости от места действия переменных нагрузок различают про­ дольную и поперечную остойчивость.

При подъеме и опускании грунтозаборного устройства изменяет­ ся нагрузка на носовую или кормовую часть корпуса. Это вызывает соответствующее увеличение или уменьшение осадки в продольном направлении. Такое изменение осадки называется деферентом. На­ пример, при отрыве рыхлителя от подошвы забоя и переносе его массы на систему подвески массовая нагрузка на нос возрастает, осадка увеличивается, а вместе с ней увеличивается и водоизмеще­ ние, компенсирующее прирост массовой нагрузки на нос.

Изменение осадок в поперечном направлении (крен) может воз­ никнуть при подаче на борт крупного груза (например, электродви­ гателя, грунтового насоса). При этом осадка этого борта увеличи­

вается.

Остойчивость корпуса зависит от расположения центра тяжести оборудования земснаряда и линейных размеров корпуса (чем длин­ нее корпус, тем лучше его продольная остойчивость, чем шире, тем лучше поперечная).

Конструкция корпуса должна отвечать следующим основным требованиям: прочность, надежность и вибростойкость обшивки, на­ личие местных подкреплений, обеспечивающих поглощение усилий и нагрузок, которые возникают при работе механизмов и устройств, закрепленных на корпусе.

К большинству конструкций корпусов строительных земснарядов предъявляется также требование разборности, что обеспечивает возможность транспортировать их элементы по железной дороге или средствами автотранспорта.

По расположению основного оборудования корпуса делятся на

поперечных балок из профильного металла, к которым приваривают листовую обшивку. Основой, обеспечивающей поперечную прочность корпуса или коробки, являются шпангоуты 1 и поперечные перебор­ ки 2; основой, обеспечивающей продольную прочность, — борты 3, кильсоны 7 (по днищу), карлингсы 4 (по палубе) и бортовые стрин­ геры 6.

Ч5

/ — шпангоут, 2 — переборка, 3 — борт, 4 — карлингсы, 5 — палуба, 6 — стрингеры, 7 — кильсоны, 8 — днище

Система набора корпуса зависит от расположения основных (несущих) балок. Для корпуса с поперечной системой набора ха­ рактерно частое (через 0,5 м) расположение шпангоутных рамок, чередующихся через 2,5—3 м с поперечными герметическими пере­ борками, которые разделяют корпус на водонепроницаемые отсеки. Вдоль корпуса идет не более трех несущих продольных кильсонов 7

икарлингсов 4. При таком расположении набора пластины наруж­ ной обшивки ориентированы длинной стороной поперек корпуса.

Корпуса строительных земснарядов и их элементы (отдельные коробки), как правило, выполняют по системе поперечного набора.

Вместах размещения сосредоточенных нагрузок (опоры рыхлителя

истрелы подвески с растяжками, блок свайного хода) набор уси­ ливают местными подкреплениями — кильсонами и карлингсами в виде полос, которые соединены вертикальными стойками из швел­ лера — бимсами. Бимсы позволяют рассредоточить нагрузки на эле­ менты набора и обшивку корпуса.

Вместе расположения грунтового насоса, чтобы образовать

фундаментную раму для него и его электродвигателя, в набор вво­ дят два мощных кильсона.

Расположенные на кильсонах плиты, на которых крепят опоры рыхлителя и другое оборудование, выполнены фланцевыми, что позволяет устранить сквозные отверстия в палубе и бортах и обес­ печить их герметичность. Соединения отдельных коробок разборных корпусов земснарядов также фланцевые. Фланцы изготовлены из угловой стали и приварены к торцовым стенкам (транцам) соеди­ няемых коробок. Недостатком этого типа соединения является неудобство крепления болтов в нижней части корпуса.

34

Более рациональным является внутренний стык соединения ко­ робок корпуса. В этом случае фланец приварен к листам обшивки, выходящим за герметическую переборку и образующим затопляе­ мую водой камеру. Для доступа в камеру предусмотрен люк. Сты­ ки соединяют болтами изнутри камеры, что обеспечивает удобство крепления болтов днищевой части фланца и позволяет соединять

коробки на воде.

Корпус, а также каждый элемент коробки разделены перебор­ ками на отдельные отсеки, что позволяет при появлении течи в од­ ном из отсеков избежать затопления водой всего корпуса. Для ос­ мотра отсеков в палубных листах предусмотрены люки с гермети­ ческими крышками, препятствующими проникновению воды с па­

из шести коробок с поперечным набором, каждая из которых раз­ делена на два отсека. Коробки по три штуки соединены попереч­ ными наружными стыками на болтах и образуют правую и левую части катамарана. Части катамарана в свою очередь соединены на болтах двумя горизонтальными фермами и одиннадцатью верти­ кальными балками в единую конструкцию.

Грунтовый насос монтируют на металлической раме, закреплен­ ной на вертикальных балках межпонтонного соединения и распо­ ложенной выше уровня палубы. Передние коробки в плане имеют ступенчатые выемки, которые после сборки корпуса образуют про­ резь 3 для размещения грунтозаборного устройства.

П о л у т р ю м н ы й р а з б о р н ы й к о р п у с (см. рис. 9, г) со­ стоит из четырех коробок — двух передних 2 и 5 и двух задних 1 и 6, имеющих поперечный набор и разделенных переборками на три отсека каждая. Передняя коробка со ступенчатым выемом и задняя коробка со скосом кормового транца соединены внутренним флан­ цевым стыком на болтах, образуя правую и левую части катама­ рана. Эти части в свою очередь межпонтонным блоком 7 соединя­ ются болтами в единую конструкцию корпуса земснаряда.

Внутренний борт задней коробки снижен на 500 мм, в связи с чем в поперечном сечении образуется ступенчатый выем шириной 900 мм, который вместе с пониженным межпонтонным блоком обра­ зует полутрюм. В полутрюме на межпонтонном блоке 7, ниже уров­ ня основной палубы, смонтирован грунтовый насос с электродви­ гателем.

Т р ю м н ы й н е р а з б о р н ы й к о р п у с (см. рис. 9, а) выпол­ нен цельносварным по системе поперечного набора. В передней ча­ сти предусмотрен вырез для размещения грунтозаборного устрой­ ства, а в средней части — трюм для размещения грунтового насо­ са, который смонтирован на мощных кильсонах.

Стрела подвески, опоры грунтозаборного устройства и свайный ход размещены на палубе.

Т р ю м н ы й р а з б о р н ы й к о р п у с (см. рис. 9,6) состоит из пяти коробок, из них четыре боковых палубного типа и центральная трюмная коробка, в которой перемещается грунтовый насос. Боко­

Г Л А В А V.

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ВОДЫ

§ 11. Принцип действия и устройство центробежного насоса

Насосом называется машина, предназначенная для преобразо­ вания механической (электрической) энергии в энергию движения жидкости (воды).

Наибольшее распространение получили центробежные насосы (табл. 5), т. е. лопастные насосы, в которых жидкость перемещает­ ся через рабочее колесо от центра к периферии.

Центробежные насосы являются основным оборудованием гид­ ромеханизации. Их применяют для водоснабжения объектов, вспо­ могательного обеспечения водой грунтовых насосов, а также для питания гидромониторов. Грунтовые насосы, перекачивающие пуль­ пу, также являются разновидностью центробежных насосов. По­ этому знание принципа работы центробежного насоса и всех про­ цессов, происходящих в нем, является непременным условием, обеспечивающим правильное применение оборудования гидромеха­ низации и сознательное управление им для достижения наибольшей производительности.

Рис. 11. Схема действия центробежного насоса:

крышка, 9 — задвижка

Центробежный насос (рис. 11) состоит из рабочего колеса 3 с изогнутыми лопатками, помещенного в неподвижном спиральном корпусе 1 насоса. Корпус насоса имеет патрубок для присоединения к всасывающему трубопроводу 8 и патрубок для присоединения к нагнетательному (напорному) трубопроводу 2. Между напорным патрубком насоса и напорным трубопроводом 2 установлена за­ движка 9 для перекрытия напорного трубопровода. Отверстие в

37

Т А Б Л И Ц А 5

Характеристика центробежных насосов, применяемых в гидромеханизации

Многоступенчатые насосы с осевым входом (секционные)

38

корпусе, через которое пропускается вал 5 колеса, уплотнено сальниками 4. Уплотнение также устраивается между всасываю­ щим патрубком корпуса и колесом во избежание циркуляции жид­ кости внутри насоса.

Центробежный насос и всасывающая труба перед пуском обя­ зательно должны быть залиты водой. При вращении рабочего коле­ са вода, залитая в насос, увлекается лопатками и под действием центробежной силы движется вдоль лопаток от центра колеса к пе­ риферии, подается в корпус и далее в напорный трубопровод. По­ этому на входе в колесо создается разрежение, т. е. пониженное давление по сравнению с атмосферным. Благодаря создавшейся разнице в давлении вода из водоема по всасывающей трубе 8 по­ ступает к центральной части рабочего колеса и таким образом обеспечивается непрерывность работы насоса.

Подвод жидкости к рабочему колесу происходит в осевом на­ правлении, а отвод — в радиальном. При этом на рабочее колесо действует осевое усилие, стремящееся сдвинуть рабочее колесо в направлении всасывающего патрубка вследствие разности давле­ ний на передний и задний диски рабочего колеса и изменения на­ правления потока жидкости внутри рабочего колеса.

Для восприятия осевого усилия применяют упорные подшипники или другие специальные устройства.

Техническими показателями насосов являются: объемная пода­ ча, давление на его входе, давление на выходе из него, давление на­ соса, напор, допускаемая вакуумметрическая высота всасывания, мощность, полезная мощность, коэффициент полезного действия

(к. п.д.).

Эти показатели для каждого типоразмера насоса являются по­ стоянными при одинаковом числе оборотов в минуту и постоянном диаметре рабочего колеса. На паспортной дощечке насоса приве­ дены основные параметры его при максимальном к. п. д.

Объемной подачей насоса называется количество жидкости, ко­ торое он способен перекачать, в единицу времени (м3/ч или л/с). Для перевода объемной подачи насоса, выраженной в м3/ч, в се­ кундную ее необходимо умножить на 1000 (число литров в 1 м3) и разделить ц.а 3600 (число секунд в часе). Например, подача насоса 8НДв составляет 720 м3/ч, секундная же подача насоса будет равна

Подачу насоса можно рассчитать путем определения времени, необходимого для заполнения мерной емкости, и последующего вы­ числения значения часовой или секундной подачи насоса по фор­ муле

Q = - у л/с,

где V — объем емкости, л; t — время заполнения емкости, с. Кроме того, подачу насоса можно определить при помощи спе­

циальных приборов — водомеров.

39

Величина развиваемого насосом напора может быть выражена высотой водяного столба, измеренного в метрах.

Давление на входе насоса измеряют вакуумметром. Шкалу ва­

ряют манометром, шкала которого размечена или в метрах водяно­ го столба (м), или атмосферах (атм), причем 1 атм равна 10 м.

При отсчете показаний манометра, установленного выше оси на­ соса, следует учитывать, что давление насоса фактически будет выше показываемого манометром на величину превышения его рас­ положения над осью насоса, выраженную в метрах, так как водя­ ной столб в трубопроводе, подводящем воду к манометру, частично уравновешивает давление на выходе из насоса.

Допускаемой вакуумметрической высотой всасывания обеспечи­ вается работа насоса без изменения основных технических показа­ телей. Высоту всасывания измеряют в метрах водяного столба.

Мощность, потребляемая насосом, выражается в киловаттах (кВт) для электропривода или лошадиных силах (л. с.) для приво­ дов от паровой машины, турбины или двигателя внутреннего сго­ рания. Для перевода мощности, выраженной в л. с., в киловатты следует указанное значение умножить на 0,736. Паспортная мощ­ ность насоса имеет некоторый запас (15—25%) при работе насоса на указанных в паспорте параметрах. Этот запас необходим во из­ бежание перегрузки двигателя при работе насоса с повышенной по­ дачей при перекачивании жидкости или пульпы на короткое рас­

стояние.

Полезная мощность насоса — мощность, сообщаемая насосом подаваемой жидкой среде и зависящая от подачи насоса и давле­ ния насоса. Единицей измерения служит киловатт или лошадиная

сила.

Коэффициент полезного действия насоса (к. п. д.) — отношение полезной мощности к мощности насоса, выражается в процентах и показывает, какая часть мощности насоса расходуется на выполне­

ние полезной работы.

Перечисленные технические показатели насоса взаимно увязаны между собой и соотношения между ними сохраняются постоянны­ ми для каждого типа насоса. Изменение одного из главных пара­ метров (подачи или давления насоса) вызывает немедленное изме­ нение всех показателей работы насоса. Для выявления этой взаимо­ связи производят испытания насоса или его модели.

§ 12. Характеристика насоса

Характеристикой насоса называется графическая зависимость основных технических показателей от подачи насоса при постоян­ ных значениях частоты вращения, вязкости и плотности жидкой среды на входе в насос.

40