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.