Уплотнение грунтов

Производство работ по глубинному уплотнению просадочных грунтов пробивкой скважин включает: подготовку котлована для уплотнения, пробивку скважин, заполнение скважин грунтовым материалом и пооперационный контроль качества выполненных работ.

Котлованы для глубинного уплотнения пробивкой скважин разрабатываются по всей площади здания или отдельными участками с учетом последующего удаления или доуплотнения буферного слоя. Во всех случаях должен полностью срезаться почвенно-растительный слой грунта, содержащий более 0,05 органических остатков.

Пробивку скважин, как правило, осуществляют при природной влажности грунта. Если влажность грунтов значительно ниже оптимальной, при пробивке скважин подливают воду, необходимое количество которой подбирается опытным путем. При наличии переувлажненных грунтов для проходки скважин применяют ударный снаряд с наконечником меньшего диаметра с соответствующим уменьшением расстояния между скважинами. В случаях, когда переувлажненный грунт залегает линзами непосредственно с поверхности, производят замену его грунтом оптимальной влажности и пробивку скважин ведут через насыпной слой. При этом перед устройством фундаментов верхнюю часть уплотненного грунта доуплотняют тяжелыми трамбовками на глубину не менее 2 м.

При пробивке скважин положение мачты должно быть вертикальным. Скважины пробивают через одну. Пропущенные скважины пробивают после полного заполнения предыдущих грунтовым материалом. Обычно при глубинном уплотнении станки ударно-канатного бурения работают попарно с таким расчетом, что один станок пробивает скважины, а другой уплотняет засыпаемый в них грунт.

При необходимости повышения прочности в нижней части уплотненного массива и создания под ним основания повышенной несущей способности в дно пробитой скважины втрамбовывается жесткий грунтовый материал (щебень, гравий, песчано-гравийная смесь, крупный песок и т.п.). Жесткий грунтовый материал отсыпается отдельными слоями высотой 0,8--1,2d (где d -- диаметр скважины) и втрамбовывается до отказа, т.е. когда понижение дна скважины за 25 ударов не превышает 2 см. В нижнюю часть уплотненного массива жесткий грунтовый материал отсыпается слоями толщиной 1,5--2d и уплотняется 25--30 ударами трамбовки (в течение 0,5 мин),

Засыпка верхней части скважин, а также по всей их глубине в случае применения обычного глубинного уплотнения выполняется местным лессовым или глинистым грунтом с влажностью, близкой к оптимальной. Отклонение влажности засыпаемого в скважины глинистого грунта от оптимальной допускается не более чем на +0,02 или -0,06.

Для засыпки грунтового материала в скважины обычно используют малогабаритные бульдозеры (например, ДТ-54), оборудованные совками-дозаторами с таким расчетом, чтобы вместимость их составила 0,25--0,3 м3. Грунтовый материал в скважины засыпают при поднятом ударном снаряде.

При пооперационном контроле за качеством работ по пробивке скважин проверяются их диаметр, глубина и расстояние между скважинами поверху. В том случае, если получившиеся расстояния между скважинами превышают заданные в проекте более чем на 20--25 %, проходят дополнительные скважины наконечником меньшего диаметра (210--250 мм). При заполнении скважин грунтовым материалом контролируются объем грунта в каждой отсыпаемой порции, влажность отсыпаемого глинистого грунта, однородность его состава на основе визуального осмотра, число ударов трамбующего снаряда для уплотнения каждой порции грунта. В необходимых случаях после завершения работ определяются плотность сухого грунта и его влажность путем проходки шурфов или радиометрических скважин.

Уплотнение подводными и глубинными взрывами

Уплотнение грунтов взрывами заключается в одновременном взрывании в водной или грунтовой среде установленных по определенной сетке на некоторой глубине от поверхности (рис. 13.9) зарядов взрывчатого вещества (ВВ), под воздействием которых происходит разрушение существующей структуры грунта и его дополнительное уплотнение. При этом с целью снижения прочности маловлажных грунтов до минимального значения и создания наиболее благоприятных условий для разрушения существующей структуры и уплотнения грунта до взрывов производят предварительное его замачивание.

При уплотнении подводными взрывами заряды ВВ взрываются в водной среде.

Схемы уплотнения грунтов: а -- подводными; б -- глубинными взрывами; 1 -- котлован; 2 -- уровень поды; 3 -- обвалование котлована; 4 заряды взрывчатого вещества; 5 -- скважины для установки зарядов; 6 -- дренажные скважины

Слой воды, расположенный под зарядами, обеспечивает равномерную передачу взрывного воздействия на грунт. Столб воды, находящийся выше ВВ, служит для гашения энергии взрыва, направленной вверх. В процессе глубинных взрывов пригрузку создает верхний слой грунта, в связи с чем заряды ВВ располагаются на достаточной глубине.

Уплотнение подводными взрывами выполняется в котлованах с высотой столба воды не менее 1,3--1,5 м с таким расчетом, чтобы толщина воды над зарядами была не менее 1 м, ниже -- равнялась 0,3--0,4 м. Заряды ВВ массой 0,5--1,5 кг устанавливаются по сетке через 0,6--1,2 м. В результате подводного взрыва происходит уплотнение под влиянием как взрывного воздействия, так и собственного веса грунта с понижением уплотненной поверхности на 0,3--0,8 м и образованием по ее периметру трещины-уступа. Максимальное значение плотности сухого грунта при уплотнении подводными взрывами наблюдается на глубине 0,2--0,3 м от поверхности, а ниже -- уменьшается до природной. Глубина уплотнения подводными взрывами в зависимости от грунтовых условий, величины зарядов обычно составляет 1--4 м.

Уплотнение глубинными взрывами (см. рис. 13.9, б) также производится в котлованах глубиной 0,3--1 м. Маловлажные грунты обычно предварительно замачивают через дренажные скважины, что снижает продолжительность замачивания, расход воды и растекание ее в стороны. Заряды ВВ массой 5--12 кг устанавливаются на глубине 3--12 м в скважинах, расположенных на расстоянии 4--10 м одна от другой. При глубинном взрыве происходит уплотнение грунта в нижней части массива с понижением уплотненной поверхности на 0,5--2,5 м и образованием по ее периметру трещин с уступами.

Толщина верхнего недостаточно уплотненного слоя грунта в зависимости от его вида изменяется от 2--3 до 5 -- 6 м.

Уплотнение подводными взрывами применяется в просадочных лессовых грунтах с I типом грунтовых условий по просадочности, рыхлых песчаных и глинистых грунтах, в том числе намывных и насыпных, а глубинными взрывами -- в просадочных лессовых грунтах с II типом грунтовых условий по просадочности, в рыхлых песчаных, супесчаных грунтах, главным образом намывных под воду. Наибольшая эффективность достигается при уплотнении взрывами песчаных грунтов, супесей, а также лессовидных суглинков с плотностью сухого грунта до 1,45 т/м3 и числом пластичности до 0,14. В плотных глинистых грунтах с большим содержанием глинистых частиц прочность оказывается достаточно высокой, поэтому такие грунты при взрывном воздействии полностью не разрушаются, в результате чего могут образоваться камуфлетные полости, не заполненные грунтом.

При уплотнении грунтов подводными и глубинными взрывами необходимо учитывать возникновение опасных зон, влияние на эффективность уплотнения степени влажности грунтов, консолидацию по мере снижения влажности уплотненных грунтов и другие факторы. Опасные зоны по действию воздушной волны и колебаниям грунтового массива определяются в основном массой одновременно взрываемого заряда и обычно распространяются на расстояние 30--60 м. Наибольшая эффективность уплотнения взрывами достигается при степени влажности грунтов 0,7--0,8. При такой влажности прочностные характеристики снижаются до минимальных величин, и в грунте сохраняются заполненные воздухом поры, способствующие интенсивному уплотнению грунта в процессе взрывов и после них.

Качество уплотнения грунтов поверхностными и глубинными взрывами определяется по общей величине осадки поверхности, а также определением плотности сухого уплотненного грунта радиоизотопными методами, методом режущего кольца и др.

Тяговый расчет скребкового конвейера

Скребковые конвейеры являются наиболее распространенными машинами непрерывного транспорта, благодаря ряду технико-экономических показателей: герметичность, перемещение горячих и токсичных грузов, возможность промежуточной загрузки и разгрузки, реализация трасс с большими углами наклона (до 40), возможность полной автоматизации управления работой конвейера. Благодаря широкому применению, основные элементы скребковых конвейеров унифицированы и нормализованы: тяговые цепи, привода, натяжные, загрузочные устройства.

К особенностям проектирования скребковых конвейеров можно отнести следующее: промышленность выпускает только отдельные части: приводные станции, звездочки, тяговые цепи, натяжные станции, поэтому конвейер, как транспортирующая машины, создается в процессе расчета и проектирования конкретного объекта.

Тяговые цепи для проектируемого конвейера принимаются втулочно катковые с ребордами согласно ГОСТ 588-91. Можно применять цепи исполнения 1 или 2, т.е. неразборные или разборные. Приводная станция, как правило, располагается в головной части конвейера и состоит из электродвигателя, редуктора, приводного вала, муфт и металлической конструкции. Натяжная станция располагается в хвостовой части конвейера. Для заданных схем трасс скребковых конвейеров желательно применять винтовое или пружинно-винтовое натяжное устройство. Загрузка конвейера осуществляется из бункера. По согласованию с руководителем бункер может оснащаться питателем. Груз в желоб подается при помощи загрузочной воронки и направляющего лотка.

Расчеты необходимо выполнять в следующей последовательности:

? определение режима и условий работы конвейера;

? определение расчетной максимальной и эксплуатационной производительностей;

? расчет ширины и высоты желоба;

? выбор конструктивных параметров скребка;

? выбор параметров тяговой цепи;

? проектировочный расчет основных параметров привода: электродвигателя, редуктора, муфт;

? определение параметров тела волочения;

? поверочный расчет натяжения тягового элемента в характерных точках трассы;

? диаграмма натяжения тягового элемента;

? окончательный выбор основных элементов приводной станции;

? подбор натяжного устройства.

Недостающие физико-механические свойства транспортируемого груза: насыпная плотность, угол естественного откоса, коэффициент трения груза о желоб, о направляющие борта загрузочного устройства выбираются из приложения А.

Машины непрерывного транспорта, перемещающие груз скребками по желобу или трубе волочением, называются скребковыми конвейерами. Форма и высота скребка являются главными признаками, по которым скребковые конвейеры разделяют на конструктивные типы.

Различают конвейеры со сплошными и контурными (фигурными) скребками. Сплошные скребки бывают высокие и низкие; высота высоких скребков примерно равна высоте желоба и в несколько раз больше высоты тяговой цепи; высота низких скребков близка к высоте цепи и значительно (в 3-6 раз) меньше высоты желоба. Принципиальная схема скребкового конвейера с высокими скребками представлена на рисунке.

Принципиальная схема скребкового конвейера со сплошными высокими скребками

Скребковый конвейер со сплошными высокими скребками состоит из открытого желоба 5, укрепленного на станине 4, вдоль которого движется вертикально замкнутая тяговая цепь (или две цепи) 1 с укрепленными на ней скребками 2, огибающая концевые (приводную и натяжную) звездочки.

Движение, тяговая цепь получает от привода 3, а первоначальное натяжение - от натяжного устройства 6. Транспортируемый груз засыпается в желоб конвейера в любом месте по его длине и проталкивается скребком по желобу.

Разгрузка конвейера может производиться в любом месте по его длине через отверстия в дне желоба, перекрываемые шиберными задвижками или затворами. Последние открываются при помощи электромеханического (винтового), пневматического или гидравлического привода с ручным или дистанционным управлением.

Для конвейеров малых типоразмеров иногда применяют ручной привод. Груз может транспортироваться по нижней ветви, верхней ветви (при консольных скребках) или одновременно по верхней и нижней ветвями разных направлениях (при симметричных скребках).

Скребковые конвейеры с высокими скребками в основных исполнениях являются вертикально замкнутыми и перемещают груз в горизонтальном (рисунок 2.2, а), наклонном (рисунок 2.2, б), наклонно-горизонтальном (рисунок 2.2, в) и горизонтально-наклонном (рисунок 2.2, г) направлениях. Комбинированные трассы (рисунок 2.2, в, г и д) возможны только для конвейеров с двумя тяговыми цепями или же с одной цепью, снабженной опорными катками для направления ходовой части на поворотном участке.



Схемы трасс скребковых конвейеров с высокими скребками



Пример расчета

Таблица - Исходные данные для расчета

Параметр	Обоз.	Знач.
Коэффициент неравномерности загрузки конвейера	КН	0,88
Коэффициент использования конвейера по рабочему времени	КВ	0,87
Средняя производительность, т/ч	QСР	40
Максимальная производительность, т/ч	Qmax	50
Плановое время работы конвейера, сутки	tП.С.	18
	tП.Г.	5600
Коэффициент использования конвейера по производительности	КП	0,7
Наименование груза	-	зола
Угол наклона конвейера		30
Схема конвейера по рис. 3.2	-	g
Длина конвейера, м	L	-
Расстояние, м	L1	35
Расстояние, м	L2	25
Расстояние, м	L3	55
Высота конвейера, м	H	7

Режимы и условия работы конвейера

При расчете скребкового конвейера, его узлов необходимо обеспечить их прочность и долговечность, необходимо знать характеристики нагружения продолжительность действия нагрузок.

Режим работы позволяет при проектировании выбирать оборудование и расчетные параметры. Основными критериями определения режима работы являются классы использования конвейера по времени (В) и по производительности (П).

Использование конвейера по времени характеризуется коэффициентами относительного времени плановой работы за сутки и за год

Где tп.с, tп.г - плановое время работы конвейера в сутки или за год;

tc , tгод - календарное время работы конвейера в сутки или год.

Класс использования конвейера по времени выбирается из таблицы. По полученным данным класс использования конвейера по времени составил В4. Использование конвейера по производительности характеризуется коэффициентом загрузки, значение которого определяется по формуле

где Qcp и Qmax - средняя и максимальная производительности т/ч.

Таблица - Классы использования конвейера пo времени

Класс использования по времени	Сутки	Год
	tП.С., ч	КСУТ	tП.Г., ч	КГОД
В1	до 5	до 0,20	до 600	до 0,20
В2	5-7	0,20-0,32	1600-2500	0,20-0,32
В3	7-16	0,32-0,63	2500-4000	0,32-0,50
В4	16-24	0,63-1,00	4000-6300	0,50-0,80
В5	24	1,00	6300-8000	0,80-1,00

Под максимальной производительностью понимается производительность загрузочного устройства. В техническом задании указаны Qср и Qmax.

Классы использования ленточного конвейера по производительности принимают в зависимости от Кп табл.



Таблица - Классы использования ленточного конвейера по производительности

Кп	до 0,25	0,25 - 0,63	0,63-1,00
Класс	П1	П2	П3

По табл. класс использования ленточного конвейера по производительности определяем - П3.

Установленные классы использования регламентируют пять режимов работ конвейеров (табл.).

Таблица - Режимы работы конвейера по классам использования

Класс использования конвейера по времени	Класс использования конвейера по производительности
	П1	П2	П3
В1	ВЛ	ВЛ	Л
В2	Л	Л	С
В3	С	С	Т
В4	Т	Т	ВТ
В5	Т	ВТ	ВТ

Примечание. ВЛ - весьма легкий; Л - легкий; С - средний; Т - тяжелый; ВТ - весьма тяжелый

По табл. определяем, что режим конвейера по классам использования - ВТ - весьма тяжелый. В табл. указаны режимы работы и примеры использования конвейеров

Таблица - Режимы работы и примеры использования конвейеров

Время работы в сутки	Класс использования по времени	Режимы работы	Пример использования конвейера
Менее одной смены	В1	ВЛ	Периодически работающие конвейеры, например, на отдельных секциях склада; для уборки стружки или просыпи земли
1 смена 2 смены 3 смены	В2 В3 В4	Л С Т	Конвейеры всех видов, непрерывно работающие на предприятиях различных отраслей промышленности
Круглосуточно	В5	ВТ	Конвейеры для непрерывных процессов в химической, металлургической промышленности (конвейер для подачи шихты в доменную печь)

Расчетная производительность конвейера

Параметры желоба скребкового конвейера принято определять по технической или расчетной максимальной производительности, а линейные нагрузки по расчетной средней производительности.

Расчетная максимальная производительность определяется по следующей зависимости

т/ч

гдеQmax - максимальная производительность загрузочного устройства, т/ч;

Кн - коэффициент неравномерности загрузки конвейера;

Кв - коэффициент использования конвейера по рабочему времени;

Кг - коэффициент готовности конвейера, Кг = 0,96.

Расчетная средняя производительность определяется по формуле

т/ч.

Где QСР - средняя производительность (т/ч).

Проектировочный расчет

При проектировочном (приближенном) расчете скребковых конвейеров определяют тяговое усилие (окружное) на приводном валу, расчетную мощность двигателя привода, натяжения цепи в набегающей на приводной вал и сбегающей с него ветвях, шаг цепи, диаметры приводных звездочек, передаточное число приводного механизма, типоразмер редуктора, муфт и если необходимо тормозной момент, параметры натяжного устройства.

Для простых трасс конвейера проектировочный расчет может быть окончательным.

Определение параметров желоба

Производительность скребкового конвейера в основном зависит от поперечных размеров желоба и скорости движения скребков. Ширина и высота желоба, являются основными параметрами, определяющим производительность скребкового конвейера. Сечение желоба имеет форму скребка, которая может быть прямоугольной, трапецеидальной, полукруглой. В работе форма скребка принимается прямоугольной.

Скорость движения скребков лежит в пределах 0,25-1,0 м/с, обычно назначают скорость 0,3-0,5 м/с. Для ряда грузов назначают следующие скорости скребков (м/с):

Кок	0,5	Песок, гравий	0,9
Уголь, камень, порода	0,65	Угольная мелочь	1,0
Зола, известь, цемент	0,75

В исходных данных в качестве материала задан уголь, поэтому выбираем скорость движения скребков м/с.

Ширина желоба (м) для обеспечения производительности определяется по формуле

Где kh - коэффициент высоты желоба; kh = 2,4….4,5;

kв - коэффициент уменьшения производительности, табл. 2.6;

ш - коэффициент заполнения желоба; ш = 0,5-0,6 - легко сыпучие грузы; ш = 0,7- 0,8 - плохо сыпучие грузы;

н - скорость движения скребков;

- насыпная плотность груза, т/м3. =0,8 т/м3

Таблица - Коэффициент уменьшения производительности

Транспортируемый груз	Значение kв при угле наклона конвейера
	0	10	20	30	35	40
Легко сыпучий	0,5-0,6	0,42-0,51	0,32-0,39	0,25-0,3	-	-
Плохо сыпучий	0,7-0,8	0,7-0,8	0,59-0,68	0,52-0,6	0,42-0,48	0,35-0,4

м.

Значение Вж округляется до ближайшего большего по нормальному ряду 200; 250; 320; 400; 500; 650; 800; 1000; 1200 мм.

Для дальнейших расчетов принимаем Вж = 800 мм = 0,8 м.

Для кусковатых грузов ширина желоба должна проверяться по характерному размеру частиц груза amax по формуле

Где kК - коэффициент кусковатости груза: для двухцепных конвейеров kк = 23,5 - рядовые грузы и kК = 37 - для сортированных;

amax - максимальный размер типичных кусков, мм (определяем по табл. 2.7). Принимаем amax = 0,050,5 мм.



Условие соблюдается. 800 6

Таблица - Группы грузов по гранулометрическому составу

Группа грузов	Размер типичных частиц аMAX, мм
Особо крупные	Более 200
Крупнокусковые	160…320
Среднекусковые	60…160
Мелкокусковые	10…60
Крупнозернистые	2…10
Мелкозернистые	0,5…2
Порошкообразные	0,05…0,5
Пылевидные	Менее 0,05

Во избежание зависания груза в горловине загрузочной воронки ширина желоба для плохосыпучих грузов проверяется по формуле

,

Где - угол внутреннего трения насыпного груза, табл. 3.8;

k' - коэффициент запаса, k' = 1,5 ? 2;

ф0 - начальное сопротивление сдвигу, ф0=90Па; (см. приложение А).

мм.

Для идеальных сыпучих материалов, когда отсутствует сцепление частиц груза между собой, угол внутреннего трения равен углу естественного откоса.



Таблица - Величина угла естественного откоса

Груз	Угол естественного откоса,
	в покое	в движении
Каменный уголь	27…45	20…40
Кокс	30…35	27…31
Гравий	30,5…45	38…39
Торф	45…50	39…45
Щебень	40…45	35…40
Песок	34,5…40	35
Глина	40…45	37…41,5
Руда	35…37,5	36

В случае, когда А оказывается больше, чем рассчитанная ранее ширина желоба Вж, следует последнюю принять не менее А, соответственно снизив скорость движения тягового элемента.

Высота желоба hЖ определяется по формуле

мм.

Окончательное значение hж выбирается из нормального ряда 100, 125, 160, 200, 250, 320 мм.

Окончательно для дальнейших расчетов принимаем hЖ = 320 мм = 0,32 м.

Ширина скребка ВС (мм)

Где Д = 5?10 мм - зазор между желобом и скребком.

мм = 0,78 м.

Высота скребка (мм) при консольном креплении

мм = 0,35 м.

Шаг скребков принимается кратным шагу цепи

Где tЦ - шаг цепи, принимаем tЦ = 400 мм, см. приложение О.

мм.

Шаг цепи tц не зависит от прочностных характеристик последней и его рекомендуют принимать в диапазоне 160, 200, 250, 315, 400 мм.

В первом приближении можно принимать ас = tц. Окончательно шаг скребков принимают после определения длины тела волочения, но кратным шагу цепи. Ходовая часть скребкового конвейера представлена на рисунке 2.3.

Параметры нормализованных скребковых конвейеров с прямоугольными скребками по типажу, разработанному ВНИИПТМАШ, даны в приложении О.

Выбор тяговой цепи

Тип цепи. Наиболее распространенными для скребковых конвейеров порционного волочения являются пластинчатые втулочно-катковые цепи, параметры которых регламентированы ГОСТ 588-91.



Ходовая часть скребкового конвейера

Типоразмер цепи определяется по разрушающей нагрузке SP, зависящей от расчетной нагрузки Sрасч, действующей на цепь

Где n - коэффициент запаса прочности; n = 8…10.

Расчетная нагрузка (Н), действующая на цепь



Где kН - коэффициент неравномерности распределения нагрузки между цепями; kн = 1 - для одноцепных конвейеров, kн = 0,55…0,62 - для двухцепных;

Smax - максимальная нагрузка в тяговом элементе;

Sдин - динамическая нагрузка.

Для определения Sрасч необходимо предварительно вычислить ряд параметров: распределенные нагрузки от груза qг и ходовой части конвейера q0, горизонтальную Lг и вертикальную Н проекцию трассы конвейера

Линейная сила тяжести (Н/м) насыпного груза

Линейная сила тяжести (Н/м) ходовой части

,

Где Kq = 0,5…0,6 для одноцепных конвейеров и Kq = 0,6…0,8 для двухцепных конвейеров (большие значения принимают при меньшей производительности конвейеров).

Нм.

Нм.

Коэффициент бокового давления



Где kC - коэффициент стационарности, kc = 1 для стационарных конвейеров и kc = 1,1…1,2 - для передвижных конвейеров;

f - коэффициент внутреннего трения груза; f=0,85

.

Коэффициент сопротивления движению груза по желобу

Где fВ - коэффициент внешнего трения груза о материал желоба; fВ = 0,6 см.

h - усредненная высота слоя груза в желобе.

Усредненную высоту слоя груза h в желобе можно приближенно принимать равной

м.

.

Сила тяжести (Н) тела волочения Gi определяется по формуле

Где k2 = 0,8 - для пылевидных грузов и k2 = 0,9 - для прочих грузов.

Н.

Минимальное натяжение тягового элемента (Н) при верхнем креплении скребка к цепям определяется по формуле

Где дС - допустимый угол наклона скребка от вертикали, принимается в пределах 2-3.

Н.

Максимальное натяжение (Н) тягового органа

Где LГ - горизонтальная проекция длины конвейера, м;

Н - высота подъема груза, м.

w0 - обобщенный коэффициент сопротивления перемещению тягового элемента (таблица 2.9).

Таблица - Коэффициент сопротивления w0 для малоабразивных грузов

Рабочий орган	Значение w0 при производительности конвейера, т/ч
	4,5	9,0	18	27	36	45	68	98	114	136	159	182 и выше
Катковые цепи	2,3	1,7	1,3	1,1	1,05	0,97	0,89	0,82	0,78	0,75	0,74	0,72
Скользящие цепи	4,2	3,0	2,3	1,9	1,7	1,6	1,4	1,2	1,15	1,1	1,0	0,99

При Н < LГw последний член формулы принимают равным нулю. Горизонтальная LГ и вертикальная Н проекции трассы конвейера (рисунок 3.6) определяются в зависимости от конфигурации трассы тригонометрическими расчетами. При этом если пункт разгрузки находится выше пункта загрузки, то величина проекции Н принимается со знаком плюс и, наоборот.

Н.

Динамическое натяжение (Н) тяговой цепи

Где КИ = 0,75…1,5 - коэффициент, учитывающий интерференцию упругих волн;

ZЗВ - число зубьев приводных звездочек; принимаем ZЗВ = 612;

k' = 0,3…0,5 - коэффициент участия в колебательном процессе массы перемещаемого груза;

k" - коэффициент участия в колебательном процессе массы ходовой части конвейера;

tЦ - шаг цепи, м;

L, м	25	25…60	120
k	1,0	0,75	1,0

mГ - масса груза, находящаяся на конвейере (кг)

кг;

mX - масса ходовой части конвейера (кг)

кг;

Где L - длина трассы конвейера (м)

Где Li - горизонтальная проекция участка трассы i, м;

вi - угол наклона рассматриваемого участка трассы к горизонту.

По заданию = 15, поэтому .

По значению разрывной нагрузки Sр из приложения Б выбирают типоразмер цепи.

Н.

Тогда

Н.

Н.

Выбираем цепь из приложения Б - М160 с пределом разрушающей нагрузки 160 кН.

Определение параметров приводной станции

Мощность электродвигателя привода скребкового конвейера (кВт) определяется по формуле

Где kЗ - коэффициент запаса; kз = 1,15-1,25;

зПМ - к.п.д. привода; в работе принимается зпм = 0,85;

кВт.

В приводных станциях скребковых конвейеров (рисунок 2.4) широко используются трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором типа 4А при суммарной мощности привода не более 160 кВт. При большей мощности рекомендуется применять двигатели с фазным ротором. Двигатель выбирается из приложения В, размеры из приложения Г. Мощность выбранного электродвигателя не должна быть меньше установочной. Синхронная частота вращения ротора электродвигателя с учетом небольших скоростей тягового элемента принимается в пределах nэдв = 750?1000 об/мин.

Параметры выбранного электродвигателя записываются в виде таблицы:

Тип 4А200М6УЗ	Момент инерции 0,4 кг м2
Мощность 22 кВт	Мmin/Мном 1,0
Число оборотов 975 об/мин	Мmax/Мном 2,0

Приводная станция скребкового конвейера



Номинальный вращающий момент (Нм) на валу электродвигателя

Где РЭДВ - мощность электродвигателя, кВт;

nЭДВ - число оборотов вала электродвигателя, об/мин.

Нм.

Число зубьев приводных звездочек принимают из диапазона zЗВ = 6…12.

Делительный диаметр (мм) приводной звездочки

Где tЦ -шаг цепи, мм.

мм = 0,8 м.

Делительный диаметр звездочки является расчетным параметром и вычисляется с точностью два знака после запятой.

Число оборотов звездочки

об/мин.

Делительный диаметр звездочки подставляется в метрах.

Передаточное число привода

.

Вращающий момент (Нм) на приводном валу конвейера (тихоходном валу редуктора)

Нм.

Полученное передаточное число привода получилось большим 54,2, поэтому применим понижающую передачу - одноступенчатую зубчатую с передаточным отношением Тогда

.

Редуктор приводной станции скребкового конвейера подбирается по передаточному числу, мощности двигателя (или вращающему моменту на тихоходном валу) и режиму работы (если в техническом задании не указано на проектирование специального редуктора). В приводах скребковых конвейеров основное применение находят цилиндрические Ц2, Ц3 и цилиндро-конические редукторы КЦ1, КЦ2.

Параметры выбранного редуктора выбираем из приложений Д, Е, Ж, З, И, К, Л и записываем в виде таблицы:

Тип редуктора Ц2-300

передаточное число редуктора 10,06

мощность на быстроходном валу, кВт 10,8

частота вращения быстроходного вала, об/мин 1000

Тормоза и остановы. Для предотвращения обратного хода тягового органа с грузом и засыпания приемных устройств конвейеров, находящихся в технологических линиях, необходимо устанавливать тормоза или остановы. Рекомендуется у наклонных конвейеров, имеющих углы наклона больше 6, в приводах устанавливать тормозные устройства. Типоразмер тормозного устройства определяется по тормозному моменту. Наиболее распространенными типами тормозов, применяемых в приводах ленточных конвейеров, являются колодочные типа ТКТ.

Для предотвращения движения груженого конвейера в обратную сторону при остановке двигателя проще и надежнее для останова использовать двухколодочный тормоз, устанавливаемый на валу двигателя.

Тормозной момент при тяжелом режиме работы, Нм

Где kT - коэффициент, учитывающий тяжелый режим работы,

Нм.

По табл. 2.10 подбираем двухколодочный тормоз ТКГТ-300М переменного тока с пружинным замыкание и размыканием от электромагнита конструкции ВНИИПТМАШа с тормозным моментом 800 Нм.

Таблица - Характеристика тормозов ТКТ с короткоходовым магнитом

Тормоз	Тормозной момент, Нм	Тормоз	Тормозной момент, Нм
ТКТ-100	20	ТКТГ-400М	1000
ТКТ-200/100	40		1250
ТКТ-200	160		1500
ТКТ-300/200	240	ТКТГ-500М	1750
ТКТ-300	500		2000
ТКТГ-300М	600		2250
	700		2500
	800

Муфты. В приводных механизмах в качестве быстроходных муфт применяются муфты упругие втулочно-пальцевые (МУВП) и зубчатые (МЗ), в качестве тихоходных муфт применяются кулачково-дисковые (КДН), (КДП), зубчатые (МЗ).

В приложениях М и Н приведены основные параметры муфт зубчатых и упругих втулочно-пальцевых.

Между электродвигателем и редуктором устанавливаем муфту. Номинальный момент муфты равен крутящему моменту на приводном валу электродвигателя МНОМ.

Расчетный момент муфты, Нм

Нм.

По результатам расчета выбираем муфту МУВП 500.

Подробный (проверочный) тяговый расчет

Производительность конвейера проверяется по формуле

Где k2 = 0,8 - для пылевидных грузов и k2 = 0,9 - для прочих грузов;

н - скорость цепи в м/с;

Gi - сила тяжести тела волочения, Н.

Для хорошо сыпучих грузов (0 = 0) сила тяжести (Н) тела волочения определяется по формуле

Где hТ - высота тела волочения, принимается в пределах hT = (0,70,8)hЖ;

в - угол наклона конвейера к горизонту;

f1 - коэффициент трения груза о дно желоба, .

Шаг скребков ас принимают больше или равным длине тела волочения

Где бн - угол естественного откоса насыпного груза, для связных грузов .

Тогда получаем шаг скребков

Принимаем шаг скребков м.

Методика тягового расчета скребкового конвейера

Тяговый расчет. Окончательный выбор тягового элемента и параметров приводной станции производится на основании подробного тягового расчета, позволяющего определять усилия натяжения в произвольной точке контура ленты в зависимости от сил сопротивления движению тягового элемента. Подробный тяговый расчет выполняется последовательным суммированием сил сопротивления движению ленты по всей трассе конвейера.

Силы сопротивления движению тягового элемента на различных участках трассы делят на распределенные по длине конвейера и сосредоточенные (местные). К сосредоточенным относятся силы сопротивления на поворотных участках, в местах загрузки, промежуточной разгрузки, на очистных устройствах, местах огибания переходных кривых и др.

Распределенные сопротивления при движении тягового элемента рассчитываются на прямолинейных участках трассы конвейера. Они складываются из следующих сопротивлений: сопротивления движению цепи, сопротивления перемещения груза по желобу волочением. На наклонных участках еще добавляется продольная составляющая силы тяжести ленты и лежащего на ней груза.

Сила сопротивления на прямолинейном участке рабочей ветви

на порожней ветви

Где l - горизонтальная проекция участка, м;

h - вертикальная проекция участка, м;

знак «+» принимается при подъеме груза, а «-» при спуске.

Сосредоточенные сопротивления. Наряду с распределенными силами сопротивления возникают различные сосредоточенные силы сопротивления. Основными из них являются сопротивления на отклоняющих звездочках, в местах загрузки и разгрузки на криволинейных участках трассы.

Натяжение цепи за пунктом местного сопротивления можно определять



Где k - коэффициент сопротивления.

Сопротивление на поворотном или отклоняющем устройстве (звездочка) складывается из сил трения в опорах и сопротивления изгибу цепи. Наиболее употребительна в этом случае зависимость

Где k - коэффициент сопротивления на поворотном или отклоняющем барабане

Сопротивление на криволинейном участке трассы

Где w - коэффициент сопротивления на роликовых батареях.

Сопротивления на очистных устройствах определяется по формуле

Где wОЧ - удельная сила сопротивления очистительного устройства; wОЧ = 300…500 Н/м;

zОЧ - число очистительных устройств на конвейере.

Сопротивление загрузочного устройства (Н)

Тяговый расчет ведут общим методом, изложенным, например, в работе [1], причем начинают расчет с точки минимального натяжения. Минимальное натяжение цепей принимают в пределах 3-10 кН (большие значения - для длинных конвейеров).

У горизонтальных конвейеров (рисунок 2.5, а) точка Smin расположена в месте сбегания цепи с приводной звездочки.

У наклонных конвейеров (рисунок 2.5, б) и конвейеров, наклонных в хвостовой части (рисунок 2.5, в), точка Smin может быть в точках 1 и 2, в зависимости от соотношения величины Lг w и H.

Если LГw > H, то Smin находится в точке 1, а если LГw < H, то Smin - в точке 2. При LГw = H натяжения в точках 1 и 2 равны (без учета потерь на перегиб трассы).

Для комбинированных конвейеров с горизонтальными хвостовыми участками (рисунок 3.5, г и д) расположение Smin зависит от соотношения величин L1w и H, где L1 - горизонтальное расстояние от привода до начала горизонтального хвостового участка. Если L1w > H, то Smin находится в точке 1, а если L1w < H, то Smin - в точке 2.

Расчетные схемы скребковых конвейеров порционного волочения (жирные линии со стрелками показывают ход материала)

Для определения тягового усилия используют метод обхода по контуру ленты. Контур, образованный цепями (рисунок 2.6), состоит из прямолинейных и криволинейных участков различной длины. Точки сопряжения нумеруются, начиная с точки сбегания ленты с приводного барабана. Кроме точек сопряжений могут нумероваться и другие характерные точки (месторасположение загрузочных, разгрузочных, очистных устройств).

Натяжение ленты в каждой последующей точке контура равно сумме натяжения в предыдущей точке и сил сопротивления на участке между этими точками

Где Si - натяжение ленты в точке i;

W(i+1)-i - силы сопротивления движению ленты на участке между точками i + 1 и i.

Формула является алгебраической, т.е.

Расчетная схема трассы конвейера



Определяя и суммируя все действующие на участках трассы распределенные и сосредоточенные силы сопротивления, находят суммарную силу сопротивления движению (тяговое усилие), равную разности усилий в набегающей и сбегающей ветвях на приводной барабан

Для понимания процесса составления уравнений для тягового расчета составим подробно несколько уравнений тягового элемента в характерных точках для расчетной схемы, представленной на рисунке 3.6. В примере принимается условие LГw > H.

Тяговое усилие (Н)

Параметры привода. Мощность электродвигателя (кВт)

Где к3 =1,1-1,2 - коэффициент запаса.

Электродвигатель выбирается по методике, описанной в проектировочном расчете.

Выбор редуктора проводится по крутящему моменту на приводном валу, передаточному отношению и режиму работы, также как и при проектировочном расчете.

Вращающий момент на приводном валу (Нм)

Параметры цепи. Типоразмер цепи выбирается также как и при проектировочном расчете, только Smax принимается из тягового расчета.

Поверка конвейера на пуск

При проверке электродвигателя на пуск необходимо определить сопротивление перемещению тягового элемента с коэффициентами сопротивления перемещению тягового элемента и груза по желобу

Где kп - коэффициент увеличения статических сопротивлений при пуске, принимается kп = 1,5.

Натяжения тягового элемента в характерных точках контура при пуске конвейера определяются методом обхода трассы по точкам, как уже рассмотрено в вышеприведенном примере.

Тяговое усилие при пуске

Где Sнб П и Sсб П - соответственно усилия при пуске в набегающей и сбегающей ветвях цепного контура.

Статический момент (Нм) при пуске, приведенный к валу двигателя.

Приведенная масса (кг) движущихся частей конвейера

Где kс = 0,5…0,7 - коэффициент, учитывающий уменьшение средней скорости вращающихся масс по сравнению со скоростью v;

kу = 0,85…0,95 - коэффициент, учитывающий упругое удлинение цепей;

Gv - сила тяжести (Н) вращающих частей конвейера (без привода), ориентировочно Gv можно определить по формуле

Масса вращающихся частей звездочек

Где nзв - число звездочек по контуру трассы конвейера;

bзв - толщина зуба звездочки (в расчетах можно принять равной внутренней ширине цепи bвн);

с - плотность материала звездочки (для стали с = 7,8 т/м3).

Момент инерции движущихся частей конвейера



Где Jp - момент инерция ротора, кг?м2;

Jм - момент инерции муфты, кг?м2;

д = 1,15 - коэффициент, учитывающий момент инерции деталей привода, вращающихся медленнее, чем вал двигателя;

Средний пусковой момент (Нм)

Время пуска (с) конвейера

Где щ - угловая скорость ротора электродвигателя, с-1.

Угловое ускорение вала ЭДВ

Динамическое усилие (Н) при пуске

Максимальное усилие в цепи при пуске привода

Параметры натяжного устройства

На скребковых конвейеров с трассой простой конфигурации размещают винтовые натяжные устройства схема которого представлена на рисунке. На тяжелых и длинных цепных целесообразно устанавливать пружинно-винтовые устройства, которые благодаря упругости пружины являются более рациональными, чем жесткие винтовые устройства.

Схема винтового натяжного устройства

Скребковые конвейеры, у которых удлинение цепи может быть незначительным, ход натяжного устройства должен быть на 50-100 мм больше длины половины секции цепи, чтобы можно было при большом износе уменьшить длину цепи на одну секцию (секцией цепи называют два парных звена с прямыми пластинами или одно изогнутое звено).

Натяжное устройство обычно размещают на одном из поворотных устройств (звездочке), расположенном на участке малого натяжения тягового элемента. Звездочку устанавливают не в крайнем переднем положении натяжного устройства, а отступив от него на некоторую величину х0, обеспечивающую возможность стыкования тягового элемента.

Натяжное усилие РН, необходимое для перемещения подвижного поворотного устройства с тяговым элементом, зависит от расположения натяжного устройства и привода на трассе конвейера. В общем случае оно составляет сумму натяжений набегающей S1 на поворотное устройство и сбегающей S2 с него ветвей тягового элемента и усилия Т перемещения ползунов или натяжной тележки:

Как видно из формулы, чем больше S1 и S2, тем больше натяжное усилие. Следовательно, для уменьшения Рн необходимо устанавливать натяжное устройство на участке с малыми натяжениями S1 и S2.

Усилие (Н), прилагаемое к рукоятке (или ключу) для вращения винта винтового натяжного устройства

Где kВ.Т - коэффициент распределения усилия между натяжными винтами (при одном натяжном винте или при двух винтах, соединенных цепной передачей и вращающихся одновременно от одного из винтов, kв.т = 1; при двух винтах и поочередном вращении каждого винта с учетом возможного перекоса kв.т = 0,6 ?0,7);

d1 - средний диаметр резьбы винта (d1 = 20 мм);

l - длина рукоятки или ключа;

вВ - угол подъема винтовой линии (обычно в = 4?6°);

Т - приведенный угол трения (обычно Т = 6°);

м - коэффициент трения в торце упорной поверхности гайки или головки винта (обычно м = 0,25);

d2 - средний диаметр опорной поверхности гайки или головки винта; обычно d2 = (1,4?l,5)d1.

Ход натяжного устройства, как упоминалось выше, принимают с условием удаления секции цепи при большом износе последней

Заключение

Задача уплотнения заключается в перемещении частиц грунта, сближении их и уменьшении расстояний между ними, что достигается укаткой, трамбовкой, вибрированием и воздействием воды. Лучше всего уплотняются связные грунты - глины и суглинки, хуже - пески, особенно однородные.

Уплотнению способствует влажность грунта и, если естественная влажность мала, грунт поливают в насыпи или увлажняют в выемке. Для нормального уплотнения требуется, чтобы влажность грунта была оптимальной. Установлена следующая оптимальная влажность для некоторых грунтов: для песчаных 8-12, супесчаных 9-14, суглинистых 12-20, пылеватых 16-22, глинистых 20-25%.

Для уплотнения грунтов применяют: 1) катки прицепные и моторные, уплотняющие грунт собственным весом; 2) машины ударного действия; 3) машины вибрационного действия. К первой группе относятся дорожные прицепные и самоходные катки с барабанами: гладкими, ребристыми и кулачковым. Катки бывают легкие - весом до 5 т, средние - до 8 т и тяжелые от 10 до 30 т. Легкие катки уплотняют грунт до толщины слоя 20-25 см, тяжелые - до 40-50 см. Увеличение веса катка достигается с помощью балласта, погружаемого в процессе работы в каток. Кулачковые катки применяют при суглинистых и глинистых, а гладкие - при сыпучих грунтах.

Для уплотнения грунтов способом трамбования используют самоходные трамбовочные машины, передвигающиеся на гусеничном ходу и снабженные молотками или плитами. Толщина трамбуемого такими машинами слоя составляет от 50 до 100 см.

Наиболее эффективное средство уплотнения грунтов - вибротрамбующие машины. Под влиянием колебаний, сообщаемых машиной грунту, части его приходят в движение и более мелкие заполняют промежутки между крупными, уплотняя грунт. Рабочие органы вибрационных машин, совершая колебательные движения, вводят в состояние колебаний уплотняемые объемы грунта. Ввиду того что массы частиц неодинаковы, возникают различные силы их инерции. В результате разности сил инерции в местах контактов частиц появляются напряжения сдвига. После превышения этих пределов возникают взаимоперемещения частиц, приводящие к уплотнению грунта. Напряжения сдвига пропорциональны инерционным силам, поэтому их величина зависит также и от ускорений, которые развиваются от колебательных движений.

При устройстве различных земляных сооружений часто возникает необходимость уплотнения грунта, что предотвращает осадки и сдвиговые деформации сооружения. В гидротехнических земляных сооружениях уплотнение является также эффективным средством снижения фильтрации воды. В зависимости от прочности связей между минеральными частицами грунты подразделяют на связные и несвязные. Прочность связей определяется содержанием влаги в грунте.

Плотность грунта оценивается степенью его уплотнения, которая характеризуется отношением практически полученной в сооружении плотности скелета грунта 5пр при данной его влажности к стандартной плотности 5СТ, полученной в лабораторных условиях в приборе стандартного уплотнения СоюздорНИИ по ГОСТ и выражается в процентах: е = 8пр/8ст.

Размещено на Allbest.ru