Файл: Бородулин, Я. Ф. Дноуглубительный флот и дноуглубительные работы учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.10.2024
Просмотров: 119
Скачиваний: 1
Рис. 25. Типы рабочих колес
ление движения пульпы в этом месте, благодаря чему уменьшается проход пульпы во всасывающую часть насоса.
Рабочее колесо в корпусе насоса вращается в направлении выпук лости его лопастей.
К. п. д. рабочего колеса зависит от числа лопастей — чем больше лопастей (до известного предела), тем выше его к. п. д. Однако при уве личении числа лопастей сужаются межлопастные пространства и, сле довательно, затрудняется проход через колесо твердых предметов. Обычно рабочие колеса имеют три—пять лопастей.
Ф500
Рис. 26. Улиткообразный |
корпус |
Рис. 27. Крепление рабочего коле |
|
|
са на валу ' |
К о р п у с н а с о с а . |
К. п. д. насоса зависит также от внутреннего |
|
очертания корпуса грунтового насоса. В грунтовых насосах встречают ся концентрические, эксцентрические или улиткообразные корпуса.
На рис. 26 показан улиткообразный корпус. Его напорный патру бок 1 направлен вверх. В зависимости от условий установки грунтового насоса на землесосе напорный патрубок может быть направлен и под
углом к вертикали и даже горизонтально. |
|
|
||
Грунтовые насосы с |
улиткообразными |
корпусами |
по |
сравнению |
с другими имеют высокий к. п. д., поэтому они наиболее |
распростране |
|||
ны. Чтобы обеспечить |
пропуск твердых |
предметов через |
грунтовой |
|
насос без заклинивания рабочего колеса, наименьшее расстояние меж
ду ним и внутренней |
стенкой |
корпуса у так |
называемого |
отбойного |
||
угла 2— на |
участке |
примыкания напорного |
патрубка |
к корпу |
||
с у — должно |
быть равным |
100—150 мм, при |
большем |
расстоянии |
||
снижается к. п. д. насоса и его всасывающая |
способность. |
|
||||
Отбойный угол в корпусе насоса подвержен интенсивному износу, поэтому его часто выполняют съемным.
На рис. 27 показано конусное соединение рабочего колеса с валом насоса, при котором в ступице колеса 2 имеется конусное отверстие, которым колесо насаживается на конусный конец вала 5. Для предот-
44
вращения проворачивания колеса на валу устанавливается шпонка /, а для крепления колеса на конец вала навертывается гайка 3 со сто порным винтом 4. При таком способе крепления гайка и стопорное устройство находятся в потоке пульпы и подвергаются интенсивному износу. Из-за большой плотности конусной посадки снятие рабочего колеса с вала затруднено.
В современных грунтовых насосах чаще применяется резьбовой
способ соединения рабочего колеса |
с валом без сквозного отверстия |
|||
в ступице (см. рис. 24). Изготовлять |
насосы с таким |
колесом сложно, |
||
однако |
резьбовой способ |
надежен и, кроме того, обеспечивается лег |
||
кость |
разборки насоса при ремонте. В этом соединении резьба часто |
|||
имеет |
трапецеидальную |
форму с |
направлением, |
противоположным |
направлению вращения рабочего колеса. Таким образом, при работе грунтового насоса рабочее колесо как бы навинчивается на вал.
М а т е р и а л д е т а л е й г р у н т о в о г о н а с о с а . Чтобы увеличить срок службы быстроизнашивающихся деталей (рабочего
колеса, |
защитных облицовок и др.), их изготавливают из |
износоус |
|||||
тойчивых |
сталей: |
легированных |
сталей с |
содержанием |
марганца |
||
до 14%, |
а |
также |
различных сложных сплавов с содержанием |
хрома, |
|||
марганца, |
вольфрама, кремния и других легирующих элементов. |
||||||
В настоящее |
время применяют |
также |
высокохромистый |
чугун |
|||
с никелем марки И4Х28Н2 (27—30% хрома, 1,5—3% никеля) и чугун марки И4Х16МТ.
Для защиты деталей грунтовых насосов от износа можно применять износоустойчивую резину.
§13. Определение главных размеров грунтового насоса
имощности приводного двигателя
Мощность, потребляемая грунтовым насосом, может быть опре делена по формуле
|
|
М=0еИл,с |
(4) |
|
|
|
|
270-п |
' |
где Qn |
— производительность |
насоса по пульпе, |
м3/ч; |
|
Н |
— напор, |
развиваемый |
насосом, м вод. ст.; |
|
г| — общий |
к. п. д. насоса. |
|
||
Производительность грунтового насоса самоотвозного землесоса определяется в зависимости от емкости грунтового трюма, времени за
полнения трюма грунтом, количества установленных грунтовых |
на |
||
сосов и может быть вычислена по формуле |
|
||
|
U7T D |
60 |
|
Qn = |
- i |
— * 8 / « . |
(5) |
где WTP — емкость грунтового |
трюма, м3; |
|
|
k — количество грунтовых |
насосов; |
|
|
t — время заполнения трюма пульпой, мин. |
ч |
||
45
Время заполнения грунтового трюма пульпой для определения про изводительности грунтового насоса обычно принимается равным 10 мин, что соответствует времени заполнения грунтового трюма жидким илом.
Между производительностью грунтового насоса по пульпе при ра боте на жидком иле и производительностью по воде существует зави симость
|
|
|
|
Qn = Q B P ? |
Л , |
|
(6) |
|
где Рд |
— коэффициент, |
учитывающий |
изменение расхода грунтового |
|||||
|
насоса, |
Pq = |
0,67 при работе насоса на жидком иле с удель |
|||||
|
ным весом Yn = 1,15 |
т/м3. |
|
|
|
|||
Напор |
насоса |
принимается |
равным напору, необходимому для пе |
|||||
ремещения |
пульпы. |
|
|
|
|
|
||
Общий к. п. д. грунтового насоса принимается равным 0,65 — 0,72. |
||||||||
Для определения мощности приводного двигателя необходимо мощ |
||||||||
ность, определенную по формуле (4), умножить на коэффициент |
запаса |
|||||||
мощности, равный 1,15—1,3. |
|
|
|
|
||||
Величину напора, необходимого для перемещения пульпы, опре |
||||||||
деляют по формуле |
|
|
|
|
|
|||
|
Н = h1 + h2 ± h3 + ^ |
+ hs |
+ he + h7 |
м вод. ст., |
(7) |
|||
/?! •— напор, |
затрачиваемый |
на всасывание |
пульпы; |
|
||||
Л2 |
— напор, затрачиваемый на подъем пульпы от дна до уровня |
|||||||
h3 |
воды; |
|
|
|
|
|
|
|
— напор, затрачиваемый |
на подъем пульпы от уровня воды до |
|||||||
|
оси грунтового насоса; |
|
|
|
||||
/г4 |
— напор, затрачиваемый на преодоление сопротивления во вса |
|||||||
|
сывающем грунтопроводе; |
|
|
|
||||
h5 |
— напор, затрачиваемый |
на увеличение скорости пульпы при |
||||||
|
переходе из всасывающего грунтопровода в напорный |
грун |
||||||
hg |
топровод; |
|
|
|
|
|
||
— напор, затрачиваемый на подъем пульпы от оси насоса до |
||||||||
|
уровня |
сброса; |
|
|
|
|
||
h7 |
•— напор, |
затрачиваемый на преодоление сопротивлений в на |
||||||
|
порном |
грунтопроводе. |
|
|
|
|||
Сумма первых четырех слагаемых характеризует затраты и потери напора во всасывающей части грунтопровода, т. е. дает вакуумметрическую высоту всасывания — разряжение. Сумма трех последних сла гаемых определяет манометрический напор или затраты и потерю напо ра в нагнетательной части грунтопровода.
Напор, затрачиваемый на всасывание пульпы hx, зависит от затрат энергии на приведение грунта из неподвижного состояния в подвижное и от потери напора на трение и завихрение при проходе пульпы через грунтоприемник. Эта величина практически может достичь 2,5— 3,5 м вод. ст. при работе без рыхления грунта и 1—1,5 м вод. ст. при рыхлении грунта.
46
Затрата напора на подъем пульпы до уровня воды зависит от глу бины всасывания Нвс и удельного веса пульпы уа:
|
К ^ (Yu—YB) Нвс |
м вод. ст., |
(8) |
|
где |
YB — удельный вес воды |
(для речной воды ув |
— 1 т/м3, морс |
|
|
кой — YB = 1,033 |
т/м3). |
|
|
|
Удельный вес пульпы зависит от удельного веса извлекаемого грун |
|||
та в его естественном (мокром) состоянии YM и степени разжижения |
||||
грунта водой. На основе закона пропорций можно записать |
||||
|
Y N __= J ^ I + V B J L = |
YM + УВП. т 1 м 3 _ |
( 9 ) |
|
|
п + 1 |
п + 1 |
|
|
Величина Yn колеблется в широких |
пределах, но в расчетах обычно |
|||
принимают Yn = 1,15-г-1,2 |
т/м3. |
|
|
|
|
Затрата напора на подъем пульпы от уровня воды до оси грунтово |
|||
го |
насоса зависит от высоты расположения насоса |
над водой Я н и |
||
удельного веса поднимаемой |
пульпы Yn |
|
||
|
h3 = ±yuHH |
м вод. ст. |
(10) |
|
Если ось грунтового насоса находится под водой (на некоторых самоотвозных землесосах с большой осадкой), то Я н , а следовательно, и h3 получают отрицательные значения.
Потери напора во всасывающем грунтопроводе слагаются из потерь на трение в сосуне и в местных сопротивлениях, гибких соединениях сосуновых труб между собой и сосуна с судовым всасывающим грунто проводом, коленах и сужениях.
где Хг |
— коэффициент, характеризующий потери напора на трение |
|
|
во всасывающем грунтопроводе при перемещении пульпы; |
|
L B C |
— длина |
всасывающего грунтопровода, м; |
dBC |
— диаметр сосуна, м; |
|
vBC |
— скорость перемещения пульпы в сосуне, м!сек; |
|
g — 9,81 м/сек2 — ускорение силы тяжести; |
||
21 — сумма |
коэффициентов, характеризующих потери напора |
|
вместных сопротивлениях.
Врасчетах принимают Л Г =^0,02 и £ = 0,075 -h- 0 , 1 .
Диаметр сосуна определяется из уравнения неразрывности
Q„ = ^ ^ B C |
3600 |
мЧч, |
(12) |
||
откуда |
|
|
|
|
|
й ^ л / |
4 Q " |
=Л |
|
— ^ - м. |
(13) |
У |
л и в о 3 6 0 0 |
у |
2826 и Е С |
|
|
Скорость перемещения пульпы в сосуне принимается равной vBC =»
= 3 4 м/сек.
47
Сумма ftx + ft2 + h3 - f ft4 не должна быть больше вакуумметрической высоты, фактически обеспечиваемой установленным грунтовым насосом, т. е. ft\ + f t 2 + ft3 + ft4 < 6 7 (лг вод. c/n.). Если эта сумма по расчету получается больше 6 -f- 7 м вод. ст., то необходимо добить ся ее уменьшения, чтобы избежать снижения производительности на соса и нарушения нормального режима работы всасывающей части грунтопровода.
Затраты напора на увеличение скорости пульпы при переходе из
всасывающего |
грунтопровода |
в |
напорный |
определяются по формуле |
||||||||||
|
|
|
|
К |
'° 2 |
/ В |
С Тп м |
вод. ст., |
|
|
|
(14) |
||
где |
v — скорость в напорном грунтопроводе, м/сек. |
Она принимается |
||||||||||||
|
равной 4 — 6 м/сек в зависимости от диаметра |
грунтопровода |
||||||||||||
|
|
и производительности |
насоса. |
Если диаметр |
всасывающего |
|||||||||
|
|
грунтопровода |
равен |
диаметру |
напорного |
грунтопровода, |
||||||||
|
|
то эта затрата |
напора |
отсутствует. |
|
|
|
|
||||||
Затрата напора на подъем пульпы от оси насоса |
до уровня |
сброса |
||||||||||||
определяется |
по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
К |
== ( я с б —нн) |
Уп |
мвод.ст. |
|
|
|
(15) |
|||
Потеря напора в напорном грунтопроводе является суммой потерь |
||||||||||||||
на трение и в местных |
сопротивлениях |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
hjr=Kr.c |
~ - ^ Т п + |
^1с.и^мвод. |
ст., |
|
(16 |
||||||
где |
d — диаметр |
напорного |
грунтопровода, м; |
|
|
|
|
|||||||
|
Хг с — коэффициент, характеризующий трение в напорном грунто |
|||||||||||||
|
|
проводе, может быть определен |
по формуле |
Скобея |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
d o . l y o , i |
|
|
|
|
|
> |
|
где |
Ьй |
— длина |
судового |
нагнетательного грунтопровода, |
м; |
|||||||||
|
2 | с . н |
— сумма |
коэффициентов, |
определяющих |
потери |
в местных |
||||||||
|
|
сопротивлениях |
судового |
нагнетательного |
грунтопро |
|||||||||
|
|
вода. Местные сопротивления судового нагнетательного |
||||||||||||
|
|
грунтопровода это сопротивления в закруглениях |
(коле |
|||||||||||
|
|
нах) грунтопровода, в различной арматуре (клинкеты), |
||||||||||||
|
|
установленной на грунтопроводе, и в различных трой |
||||||||||||
|
|
никах, разветвлениях и т. п. Коэффициенты в каждом |
||||||||||||
|
|
случае определяются по эмпирическим формулам или |
||||||||||||
|
|
справочникам. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Если |
грунтовой |
насос рефулирует |
пульпу по плавучему и бере |
|||||||||||
говому грунтопроводам, то в |
формуле |
(16) добавляются |
слагаемые, |
|||||||||||
определяющие потери напора |
на трение и в местных сопротивлениях |
|||||||||||||
этих |
грунтопроводов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Р а с ч е т |
г л а в н ы х |
р а з м е р о в г р у н т о в о г о |
н а |
|||||||||||
с о с а . Расчет главных параметров грунтового насоса начинают с рас-
48