РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ПЕРЕДУМОВИ ОБГРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ЗАСОБУ ДОБУВАННЯ САПРОПЕЛІВ З МАЛИХ ОЗЕР
2.1. Обґрунтування конструктивних особливостей КСУ для добування сапропелю
Аналіз стану малих водойм і засобів проведення земляних робіт показав, що для розробки малих родовищ сапропелю можна застосовувати КСУ. Але існуючі робочі органи КСУ не здатні забезпечити високу ефективність виконання технологічного процесу. Як зазначалось вище (п. 1.3), основним недоліком існуючих конструкцій скреперних ковшів є недостатнє їх наповнення, що зумовлене фізико-механічними властивостями матеріалів, особливо підвищеної липкості.
Основні типи ковшів, які використовуються на КСУ, зображені на рис. 2.1. Спільним конструктивним елементом цих ковшів є пряме днище у поздовжньому перерізі. Кожен з цих робочих органів є досить ефективним при роботі в рекомендованій області застосування. Однак, при достатній міцності, надійності і технологічності таких робочих органів, основними показниками їх раціональності для добування сапропелю слід вважати малу енергоємність процесу різання (черпання), достатнє заповнення ковшів при швидкому і повному їх розвантаженні.
а) б) в)
Рис. 2.1. Скреперні ковші: а - для розробки твердих ґрунтів; б - для всіх видів земляних робіт; в - для м'яких ґрунтів, піску і гравію
Наповнення звичайного скреперного ковша відбувається при протягуванні його по поверхні матеріалу, що розробляється (рис. 2.2, а). Налипання матеріалу на стінки ковша при наборі перешкоджає переміщенню призми волочіння, і тим самим спричиняє погане наповнення робочого органу. Збільшення глибини різання збільшує коефіцієнт наповнення ковша (рис. 2.2, б), однак при цьому форма ковша сприяє значному його заглибленню і викликає додаткові енергетичні затрати на вихід ковша із матеріалу. Також налипання матеріалу, особливо у кутах ковша, призводить до неповного розвантаження ковша, внаслідок чого відбувається зменшення його корисного об'єму.
Рис. 2.2. Способи наповнення ковша матеріалом підвищеної вологості з прямим днищем: а - протягування ковша по масиву; б - входження ковша під кутом до поверхні матеріалу та наповнення матеріалом
На основі робіт Федорова Д.И., Вєтрова Ю.А. та ін. авторів [25, 31, 41, 42, 54, 111, 126] можна запропонувати наступні заходи для усунення вказаних недоліків робочих органів КСУ:
1) забезпечити відсутність виступів і кутів в контурі внутрішньої поверхні ковша;
2 ) зменшити питомий опір різання за рахунок збільшення товщини зрізу матеріалу;
3) усунути налипання матеріалу за рахунок зміни форми ковша, використання на його поверхні покриття, по відношенню до якого матеріал проявляє меншу липкість, або встановити скребок.
Відомі ковші із криволінійною поверхнею використовуються для копання ґрунту у машинах таких як пряма та зворотна лопати. У такому випадку для виконання процесу наповнення робочого органу використовують жорстку систему важелів (рис. 1.10). При цьому, процес наповнення відбувається не шляхом волочіння, а черпання.
Таким чином, спосіб наповнення робочого органу методом черпання найбільш підходить для виконання процесу екскавації сапропелів. Весь технологічний процес у такому випадку (рис. 2.3) можна розділити на три етапи: опускання ковша на поверхню розробки, наповнення ковша матеріалом шляхом обертання навколо т. О і вихід наповненого ковша. Якщо днище даного ковша виконати у вигляді частини поверхні тора, то це сприятиме його заглибленню в поклади на початку процесу черпання, а також виходу ковша з покладів після його наповнення.
Рис. 2.3. Положення опуклого ковша в процесі черпання матеріалу: а - при опусканні на поверхню покладів; б - при наповнення ковша; в - при виході з покладів
Надійне розвантаження опуклого ковша від матеріалу підвищеної вологості забезпечується використанням скребка.
Для застосування опуклого ковша при добуванні сапропелів необхідно провести ряд змін в конструкції КСУ, зокрема, в елементах його підвіски.
Канатно-скреперна установка для добування сапропелю (рис. 2.4, 2.5) складається з несучого каната 1, який пропущений через блоки 2 великої башти 3 і закріплений одним кінцем на барабані 4 лебідки 5, а іншим - на малій башті 6. Ківш 7 шарнірно підвішений до спеціальної каретки 8 на важелі 9, що дозволяє ковшу прийняти положення відповідно до виконання операції; канат 10 прикріплений одним кінцем до ковша, а іншим кінцем - до ролика 11, який розміщений на несучому канаті. Для розвантаження ковша передбачено упор 12, який встановлений на несучому канаті в місці розвантаження. Тяговий канат 13 пропущений через блоки 2 великої башти і прикріплений з однієї сторони до ковша, а з іншої - до тягового барабана 14 лебідки. Для опускання передньої частини ковша донизу при наборі встановлено упор 15.
Рис. 2.4. Канатно-скреперна установка для черпання сапропелю
На ковшеві канатно-скреперної установки встановлено скребок 16. Повертання скребка після обертання у вихідне положення здійснюється пружиною 17, що встановлена на вісі скребка і працює на скручування.
Працює установка наступним чином.
Коли несучий канат натягується, а тяговий послаблений, ківш під дією власної ваги переміщується в сторону малої башти до місця набору сапропелю. В місці набору несучий канат послаблюється, ківш опускається на поверхню озера, після чого включається тяговий барабан і відбувається черпання матеріалу. Після наповнення несучий канат натягується, ківш відривається від покладів і тяговим канатом по несучому підтягується до великої башти.
Рис. 2.5. Положення ковша, елементів його підвіски і скребка відносно виконуваної операції: а - процес черпання; б - транспортування; в - розвантаження ковша; г - очищення поверхні днища ковша скребком
В місці розвантаження ролик 11 зупиняється упо