Расчет основного оборудования многочерпакового снаряда

Исходные данные: производительность Q_Г (м³/ч) снаряда по грунту, наибольшая глубина черпания H_Ч (м), способ отвода грунта от снаряда, род грунта.

Требуется определить: основные размеры черпакового устройства (черпак, цепь, барабаны, рама) и мощность черпакового двигателя.

Многочерпаковые снаряды (рис. 4, 5) являются снарядами с механическим способом отделения и подъема грунта. Отделение грунта от дна и его подъем у этих земснарядов осуществляется бесконечной черпаковой цепью, состоящей из соединенных между собой черпаков. У большинства речных многочерпаковых снарядов, извлеченный грунт транспортируется к месту отвала в грунтоотвозных шаландах.

Многочерпаковый шаландовый снаряд состоит из корпуса, рабочего органа, энергетической установки и вспомогательных судовых устройств.

Рис. 4. Схема многочерпакового снаряда: а – продольный разрез; б – поперечный разрез. 1 – черпаковая цепь; 2 – черпак; 3 – верхний барабан; 4 – нижний барабан; 5 – черпаковая рама; 6 – черпаковая башня; 7 – подшипник подвеса; 8 – рамоподъемный трос; 9 – рамоподъемная лебедка; 10 – роликовый скат; 11 – черпаковый привод; 12 – грунтовый колодец; 13 – распределительный клапан; 14 – грунтовый лоток; 15 – подъемная станина (копер); 16 – кран; 17 – пост управления; 18 – кран-балка; 19 – шаланда

 

Основным рабочим органом снаряда является черпаковая цепь, которая размещается в передней части корпуса в его рамной прорези. Черпаковая цепь огибает два барабана – верхний и нижний. Верхний барабан является ведущим, а нижний – направляющим. Черпаковая цепь приводится в движение верхним барабаном, при этом нижний барабан вращается вхолостую и служит для направления движения черпаковой цепи. Верхний барабан приводится во вращение электродвигателем при помощи черпакового привода, который представляет собой комплекс зубчатых передач. Вращение верхнему барабану от электродвигателя через редуктор передается посредством больших зубчатых колес, посаженых на консольных частях вала барабана. Черпаковый привод размещен на площадке черпаковой башни.

Нижний барабан укреплен на нижнем конце черпаковой рамы. Для размещения барабана конец рамы выполнен в виде развилки, подкрепленной для прочности листами.

Верхний конец черпаковой рамы заканчивается отверстием, через которое проходит и закрепляется ось подвеса рамы. На этой оси рама подвешивается к черпаковой башне. Нижний конец рамы на тросах подвешен к рамоподъемной станине и может быть поднят или опущен при помощи рамоподъемной лебедки. Рама снабжена роликовыми скатами, которые поддерживают от провисания поднимающуюся часть цепи с черпаками, наполненными грунтом. Благодаря их наличию уменьшается трение цепи, так как она движется по каткам, вращающимся в подшипниках роликового ската.

Резанье черпаком грунта и его заполнение происходит при вращении черпака относительно оси нижнего барабана. При определенных условиях
резание грунта может происходить и черпаками, идущими в нижней части бухты черпаковой цепи, которые врезаются в грунт под собственным весом.

Черпаки, заполненные грунтом, поднимаются до верхнего барабана, поворачиваются вместе с ним и при опрокидывании опорожняются в грунтовый колодец, расположенный внутри черпаковой башни. В зависимости от положения распределительного клапана, грунт из колодца направляется в лоток правого или левого борта снаряда. По лотку грунт скатывается в трюм грунтоотвозной шаланды, учаленной к борту снаряда.

Обычно загрузку шаланд ведут поочередно с обоих бортов снаряда и их смену осуществляют без прекращения работы снаряда.

 

Черпаковое устройство

 

Черпаковое устройство снаряда состоит из бесконечной цепи, черпаковой рамы, верхнего и нижнего барабанов и роликовых скатов, поддерживающих рабочий участок черпаковой цепи от провисания.

Черпаковая рама (рис. 6) предназначена для несения рабочей части черпаковой цепи, роликовых скатов и нижнего барабана.

Черпаковая рама состоит из двух продольных балок двутаврового сечения, соединенных между собой поперечными планками и раскосами. На верхних полках балки устанавливаются подшипники роликовых скатов.

Рис. 6. Черпаковая рама:

1 – подшипники оси нижнего барабана; 2 – рым; 3 – направляющие; 4 – отверстие для оси подвеса рамы; 5 – раскосы; 6 – поперечные планки;
7 – продольные балки

 

Верхний конец рамы заканчивается отверстиями, через которые проходит и закрепляется ось подвеса рамы. На оси рама подвешивается в подшипниках, установленных на наклонных раскосах черпаковой башни.

На нижнем конце рамы крепятся подшипники оси нижнего барабана. Для прохода барабана нижний конец рамы выполнен в виде развилки, подкрепленной для прочности листами.

Черпаковая рама при работе снаряда упирается в продольные стенки прорези корпуса. Для этого к ее продольным балкам приварены направляющие.

Для выполнения монтажных работ при установке рамы на верхних полках балок установлены рымы.

Роликовые скаты (рис. 7) устанавливаются на верхних полках балок черпаковой рамы и предназначены для поддержания от провисания рабочего участка черпаковой цепи.

Благодаря наличию роликовых скатов уменьшается трение цепи, так как она движется по роликам (каткам), вращающихся в подшипниках роликового ската.

 

Ролики ската, стальные или чугунные, плотно насажены на ось, таким образом, что образуют между собой неподвижное соединение. При движении черпаковой цепи на ролики опираются полозки черпаков и межчерпаковые планки, приводя ролик во вращение. Ролики имеют реборды, которые ограничивают боковое перемещение черпаковой цепи.

Ось ската опирается на два подшипника, установленные на верхних полках балок черпаковой рамы.

Для предотвращения попадания частиц грунта конструкция подшипников выполняется герметичной. Подшипник размещается в корпусе с крышкой. Между осью и корпусом подшипника установлено уплотнение из двух манжет, разделенных кольцом. Уплотнение удерживается в корпусе пружинным кольцом. Чтобы частицы грунта не попадали на шейку оси, между корпусом и роликом установлено щеточное уплотнение. Для смазки подшипника в корпусе имеется отверстие с пробкой.

Верхний черпаковый барабан (рис. 8) является ведущим. Наиболее распространены литые стальные барабаны. Чем больше граней имеет верхний барабан, тем более плавный ход черпаковой цепи. Однако обычно барабан имеет четыре или пять граней, так как при большем числе граней увеличивается его размеры и вес. Кроме того, при работе на тяжелых грунтах вследствие больших усилий, возникающих в черпаковой цепи, многогранные барабаны будут проскальзывать (провертываться), что может привести к разрыву черпаковой цепи.

Верхний барабан ступицами насажен на вал и закреплен на нем шпоночным соединением, для чего в ступице имеется один или два шпоночных паза.

Со ступицами барабана при помощи ребер связаны грани, образующие правильный четырех или пятиугольник. По углам грани имеют утолщения. По краям грани заканчиваются ребордами, предохраняющими цепь от соскальзывания с барабана. На ребордах в углах имеются приливы, ограничивающие перемещение черпаковой цепи вдоль оси барабана. Для уменьшения веса барабана в ребрах имеются отверстия.

Размеры верхнего барабана зависят от шага черпаковой цепи и принятого числа граней.

Нижний черпаковый барабан (рис. 9) является направляющим. Наиболее часто применяются пяти- или шестигранные барабаны.

Барабан состоит из двух катушек, соединенных между собой на сварке с помощью листов. Барабан насажен на ось и от проворачивания удерживается шпонками. Для защиты шеек оси от износа на них насажены втулки. Кольца, приваренные к катушкам, входят в конструкцию подшипников и препятствуют проникновению в них частиц грунта.

В отличии от верхних барабанов реборды граней нижнего барабана имеют большую высоту для обеспечения надежного удержания черпаковой цепи от осевого смещения реакцией грунта при резании.

Число граней верхнего и нижнего барабанов всегда делаются различными во избежание резонанса и дополнительных напряжений, вызванных резонансом.

Черпак многочерпакового снаряда представляет собой довольно сложный по форме грунтозаборный орган (рис. 10).

Черпак состоит из следующих основных частей: 1 – каретки, являющейся основанием черпака; 2 – спинки, которая является верхней плоской частью каретки; 3 – шинельного листа; 4 – донышка; 5 – резака.

Шинельный лист и донышко примыкают к каретке, которые вместе со спинкой составляют объем, заполняемый грунтом.

Кромка шинельного листа, режущая грунт, для предохранения от износа усиливается накладной полосой, именуемой резаком 5. К каретке через имеющиеся в ней отверстия 7 с помощью черпаковых пальцев присоединяются межчерпаковые планки 6, образующие с черпаками общую цепь.