|
|
Основные эксплуатационные характеристики понтона.РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ РОССЫПНЫХ И МОРСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЦЕНТР ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ Н.Н. Клочков
Горные машины и оборудование Для разработки россыпных месторождений Часть 4 Драги и землесосные снаряды Учебное пособие для студентов специальности 09.05 “Открытые горные работы”
МОСКВА СОДЕРЖАНИЕ
Введение Многочерпаковые драги применяются для разработки преимущественно обводненных континентальных и прибрежно-морских россыпей, представленных породами любой крепости и состава – от самых слабых до наиболее тяжелых наносных отложений. Исключение составляют весьма валунистые, крепко сцементированные породы и вязкие глины. Значительно реже при разработке россыпей применяют земснаряды. Их основное назначение – добыча строительных материалов (песка и гравия). Многочерпаковые драги. Современные драги – это относительно сложные и дорогостоящие комплексы с высокой степенью механизации и поточности технологических процессов (добыча, обогащение, отвалообразование). Наиболее рационально многочерпаковые драги применять для разработки водоносных пойменных и больших ключевых россыпей с небольшим уклоном. Конструктивная схема и порядок работы драги. Драга представляет собой плавучий агрегат, производящий выемку горной массы, обогащение и укладку пустых пород в отвал (рис.13.1.).
Рис. 13.1. Конструктивная схема многочерпаковой драги 1 – черпаковая цепь; 2 – нижний черпаковый барабан; 3 – черпаковая рама; 4 – верхний черпаковый барабан; 5 – завалочный люк; 6 – дражная бочка; 7 – стакер; 8 – понтон; 9 – передняя мачта; 10 – свая; 11 – поддерживающий барабан; 12 – поперечные шлюзы; 13 – галечный лоток; 14 – эфельная колода; 15 – носовая лебедка; 16, 17 – носовые канаты; 18 – якорь; 19 – надстройка. Черпаковая цепь 1, приводимая в движение ведущим верхним черпаковым барабаном (ВЧБ) 4, производит забор песков в забое и подъем их к горизонту разгрузки. При переходе черпаков через ВЧБ пески разгружаются и поступают через завалочный люк 5 во вращающуюся металлопромывочную дражную бочку 6. Часть песков, просыпающихся при разгрузке черпаков, поступает в подчерпаковый уловитель. Во время прохождения песков через дражную бочку они классифицируются по крупности. Крупный материал по галечному лотку 13 поступает на стакер 7 и удаляется в галечный отвал. Мелкий материал через перфорированные стенки бочки поступает на поперечные шлюзы 12 и затем по эфельным колодам 14 удаляется в эфельный отвал. Во время работы драга опирается на опущенную сваю 10, служащую осью ее вращения. Вторая свая поднята в крайнее верхнее положение. При этом черпаковая рама 3 с движущейся по ней черпаковой цепью 1 перемещается от одного борта разреза к другому с помощью носовых лебедок 15. Все оборудование драги монтируется на понтоне 8. Исполнительным органом драги является бесконечная цепь, состоящая из соединенных друг с другом черпаков. По емкости черпаков (Е) драги подразделяются на малолитражные (Е< 100 л), средние (Е= 150 – 210 л) и мощные (Е= 250 – 380 л). Мощные и средние многочерпаковые драги широко используются для разработки долинных россыпных месторождений при наличии достаточного количества воды для затопления разреза на необходимую глубину и сравнительно больших разведанных запасов. Для разработки участков месторождений с ограниченными запасами применяются малолитражные драги. Таблица 13.1. Техническая характеристика многочерпаковых драг
Понтон драги. Понтон представляет собой плоскодонное судно, на котором монтируется суперструктура, надстройка и все оборудование драги. Конструкция понтона должна быть прочной, водонепроницаемой и обеспечивающей хорошую плавучесть и устойчивость драги.
Конструкция понтона драги. Как плавающее судно понтон имеет внутренний набор, бортовую обшивку, днище, палубу, нос, корму, трюм и отсеки. Для прохода черпаковой рамы делается черпаковый прорéз (рис. 13.2.).
Рис. 13.2. Понтон драги 1 – днище; 2 – палуба; 3 – нос; 4 – корма; 5 – черпаковый прорез; 6 – носовой скос. Для изготовления понтонов применяется листовая и профильная сталь. Трюм понтона разделяется на отсеки. Часть отсеков, расположенных около черпакового прореза, со стороны носа и в кормовой части имеет водонепроницаемые переборки, которые предохраняют понтон от затопления в случае образования течи в одном из отсеков. Остальные отсеки соединены между собой переходными лазами. Для удобства отработки углов забоя понтон имеет носовые скосы. Для предохранения понтона от ударов и трения о выступающие части забоя со стороны днища выполнены носовые срезы. Для предохранения кормы от истирания о поверхность эфельных отвалов со стороны днища выполнены кормовые срезы. Различают два типа понтонов многочерпаковых драг: · с поперечной системой набора; · с поперечно-продольной системой набора. Понтоны первого типа в качестве основных элементов конструкции имеют шпангóуты. Шпангоуты представляют собой поперечные рамы, являющиеся ребрами жесткости (рис.13.3.).
Рис. 13.3. Поперечный рамный шпангоут и продольные балки: элементы шпангоута: 1 – флор; 2 – бимс; 3 – пилларс; 4 – раскос; 5 – косынка; продольные балки: 6 – кильсон; 7 – карленс; 8 – стрингер.
Шпангоут имеет следующие элементы: · флóры – основные балки, идущие по днищу; · бủмсы – верхние балки шпангоута, идущие под палубой; · пủлларсы – вертикальные стойки, соединяющие бимсы с флорами; · раскóсы – элементы, придающие жесткость раме; · косынки – элементы, соединяющие раскосы между собой и с балками шпангоута. После соединения всех элементов конструкции поперечный шпангоут представляет собой плоскую ферму. Система шпангоутов обеспечивает поперечную жесткость понтона. Для обеспечения продольной жесткости понтона по днищу, бортам, переборкам и под палубой прокладываются специальные продольные балки, которые связывают поперечные шпангоуты между собой: · кильсóны – балки, идущие по днищу; · кáрленсы – балки, идущие под палубой; · стрủнгеры – балки, идущие по бортам и вдоль переборок. Понтоны с поперечно-продольной системой набора содержат поперечные и продольные шпангоуты вместо продольных балок. Понтон драги ОМ-431 имеет поперечную систему набора. Шпангоуты установлены на расстоянии 0,5 м один от другого. Всего установлено 124 шпангоута, которые обеспечивают поперечную жесткость понтона. Продольная жесткость обеспечивается сдвоенными фермами суперструктуры, стрингерами, кильсонами, продольными переборками и карленсами. Для обшивки понтона, настилки палубы и днища применяется листовая сталь толщиной 6 – 18 мм. Внутри понтона имеются продольные и поперечные переборки из листовой стали толщиной 9 и 18 мм. Понтоны 250-литровых драг конструкции ИЗТМ имеют поперечно-продольную систему набора. Понтон имеет 26 отсеков, из которых 12 выполняются изолированными. Для обшивки бортов, настилки палубы и днища, а также для продольных и поперечных переборок применяется листовая сталь толщиной 5 – 6 мм. Обшивка черпакового прореза производится стальными листами толщиной 12 мм.
Основные эксплуатационные характеристики понтона. Для характеристики понтона драги как плавучего сооружения используется терминология и определения, принятые в кораблестроении. Понтон имеет (см. рис.13.4.): · килевýю плоскость (Н), совпадающую с плоскостью днища; · продольную плоскость (V), совпадающую с продольной осью понтона; · поперечную плоскость (W), совпадающую с вертикальной плоскостью кормы понтона.
Рис. 13.4. Схема координатных плоскостей.
Когда килевая и продольная плоскости принимают наклонные положения, а поперечная плоскость остается вертикальной, происходит крен понтона. Различают крен на правый борт и крен на левый борт. Когда килевая и поперечная плоскости принимают наклонные положения, а продольная плоскость остается вертикальной, происходит дифферент понтона. Линия пересечения поверхности воды с бортами понтона называется ватерлинией. Расстояние от ватерлинии до килевой плоскости – осадка понтона. Расстояние от ватерлинии до палубы – фриборт понтона. Водоизмещением понтона называется объем вытесненной им воды при полной осадке.
Устойчивость драги. Во время эксплуатации драги приходится делать различные проверочные расчеты, определять величину крена и дифферента драги при ветровых нагрузках или при перемещении и замене оборудования во время ремонта драги. В этих случаях нужно проверять устойчивость драги, находить величину опрокидывающего момента и допустимые отклонения от нормального положения.
Рис. 13.5. Схема к определению устойчивости драги.
Центром водоизмещения понтона называется центр тяжести его подводной части – Цв. Центром тяжести драги является точка приложения равнодействующей всех вертикальных составляющих веса драги – Цт. Устойчивостью драги называется ее способность плавать в нормальном горизонтальном положении и возвращаться к нему, если какая-либо сила изменит это положение. В нормальном положении вес драги Рд уравновешивается давлением воды Qв, вытесненной понтоном (рис.13.5.а.). В этом случае не возникает опрокидывающих моментов, и драга находится в горизонтальном положении. Центр тяжести драги Цт располагается на вертикальной линии, проходящей через центр водоизмещения понтона Цв. Если ветровая нагрузка Рв (рис.13.5.б.) вызовет наклон драги на борт, то центр водоизмещения Цв переместится в новое положение Цв1, а центр тяжести Цт останется в той же точке. Давление воды Qв будет действовать вертикально вверх по линии NN, проходящей через новое положение центра водоизмещения Цв1. Сила тяжести драги Рд останется приложенной в точке центра тяжести Цт, и будет действовать вниз по новой вертикальной оси Z1Z1. В результате образуется пара сил Рд и Qв с плечом а, которая будет стремиться вернуть драгу в первоначальное положение. Момент этой пары сил называется моментом поперечной устойчивости. Угол φ, образованный в месте пересечения линий ZZ и NN – это угол крена. По условиям работы обогатительного оборудования угол крена драги не должен превышать 10. Аналогично определяется момент продольной устойчивости драги.
Суперструктура драги. Суперструктура обеспечивает продольную и поперечную жесткость драги, воспринимает основные усилия от черпаковой цепи и передает их на понтон. На балках суперструктуры монтируется дражной оборудование и укрепляется каркас надстройки. Суперструктура выполняется из металлических балок различного профиля (рис.13.6.). Главная ферма обычно выполняется из двух плоских ферм, расположенных симметрично и параллельно продольной оси драги. Передняя и задняя мачты устанавливаются шарнирно и удерживаются в заданном положении при помощи растяжек. Нижний пояс с помощью опорных плит и болтов укрепляется на днищевых секциях понтона. Верхний пояс соединяется с понтоном при помощи подкосов. Промежуточный пояс прикрепляется к верхнему поясу вертикальными стойками и раскосами. Между стойками главной фермы размещаются опорные плиты, на которых монтируется главный привод. Передняя мачта служит для подвеса черпаковой рамы и представляет собой плоскую ферму. В верхней части передней мачты располагаются блоки рамоподъемного полиспаста. Угол наклона передней мачты выбирается таким образом, чтобы равнодействующая от приложения усилий полиспаста совпадала с продольной осью мачты.
Рис.13.6. Суперструктура драги 1 – передняя мачта; 2 – задняя мачта; 3 – верхний пояс; 4 – нижний пояс; 5 – промежуточный пояс; 6 – понтон; 7 – подкос; 8 – вертикальная стойка.
Задняя мачта служит для подвеса свай и главного транспортера. Мачта устанавливается шарнирно на верхнем поясе главной фермы и удерживается в наклонном положении растяжками.
Конструкция свай драги.
Сваи драги выполняются сварной конструкции из листовой низколегированной стали (рис. 13.7.). В нижней части сваи 3 укреплен башмак 1. Башмак при работе драги погружается в эфельный отвал. В верхней части смонтированы блоки 5 и 8 сваеподъёмного полиспаста. Для подъема и опускания свай используются барабаны маневровой лебедки. Свая перемещается в специальных направляющих, которые удерживают ее от кручения. Для смягчения толчков устанавливаются пружинные амортизаторы 6. Для предохранения кормы понтона от истирания предусмотрены нижние свайные упоры 2. Поперечное сечение сваи имеет квадратную форму. Например, у 250- литровой драги длина сваи составляет 18 м, ее поперечное сечение 1 х 1 м, масса одной сваи 16 тонн.
Рис.13.7. Свая драги 1 – башмак; 2 – свайный упор; 3 – свая; 4 – верхний пояс суперструктуры; 5 – неподвижный блок; 6 – пружинный амортизатор; 7 – понтон; 8 – подвижный блок.
Во время работы драги она опирается на одну из двух свай, например на левую сваю в точке 1 (см. рис.13.8). Правая свая при этом поднята (точка 2). После выемки породы в забое драгу передвигают вперед, т.е. производят зашагивание. Для этого драгу поворачивают с помощью носовых лебедок к левому углу забоя 6 и переключают на обратный поворот в правую сторону. Одновременно с этим начинают подъем черпаковой рамы. При достижении рамой точки 7 поворот драги прекращают, опускают правую сваю в точке 4 и поднимают левую сваю (точка 3), продолжая подъем черпаковой рамы. Далее возобновляют поворот драги вправо, но уже вокруг правой сваи. В результате драга перемещается вперед на величину S1. Драгу поворачивают до тех пор, пока черпаковая рама не подойдет к точке 8. В этом положении опять меняют сваи. Место опоры левой сваи будет находиться в точке 5, и драга опять переместится на величину S2. Таким образом, драга перемещается на величину ухода S, равную S1 + S2. Величина ухода драги зависит от углов поворота φ1 и φ2 драги.
Рис.13.8. Схема зашагивания драги
Черпающее устройство драги. Черпающее устройство состоит из черпаковой рамы, нижнего черпакового барабана (НЧБ), поддерживающих барабанов, подчерпаковых роликов, черпаковой цепи, подвеса черпаковой рамы, главного привода с верхним черпаковым барабаном (ВЧБ) и рамоподъемной лебедки. Черпаковая рама представляет собой сварную металлическую конструкцию, состоящую из сплошных или решетчатых боковых ферм, соединенных между собой металлическими листами или раскосами. Рама служит для направления движения черпаковой цепи. В верхней части рамы (рис. 13.9.) укреплены фасонные стальные отливки 1, которые опираются на подшипники вала верхнего черпакового барабана.
Рис.13.9. Черпаковая рама 1 – стальные отливки; 2 – поддерживающий барабан; 3 – стальные отливки; 4 – нижний черпаковый барабан; 5 – проушина; 6 – подчерпаковый ролик; 7 – желоб; 8 – выпускное окно.
Шарнирная подвеска позволяет раме совершать повороты в вертикальной плоскости. В средней части на нижнем поясе рамы крепится поддерживающий барабан 2. В нижней части рамы укреплены стальные отливки 3, в которых размещаются подшипники вала нижнего черпакового барабана 4. С боковых сторон рамы установлены проушины 5 для крепления носовых канатов. На верхнем поясе рамы смонтированы подчерпаковые ролики 6. Пески, просыпающиеся при движении черпаковой цепи, скатываются по желобу 7 к выпускному окну 8. Для смыва породы вдоль желоба установлены насадки, к которым подводится под напором вода. Черпаковая цепь состоит из шарнирно соединенных между собой черпаков (рис. 13.10.).
Рис. 13.10. Черпаковая цепь 1 – кузов; 2 – салазки; 3 – козырек; 4 – палец; 5 – хвостовик; 6 – полувтулка.
Черпак состоит из кузова 1, салазок 2 и козырька 3. Кузов и салазки отливаются из высокомарганцовистой стали. Ранее выпускаемые черпаки имели съемный козырек, которые крепился к кузову с помощью заклепок или болтового соединения. Основным недостатком черпаков этого типа является недостаточная их прочность и сложность замены козырька при деформированном кузове. В настоящее время в основном применяются бескозырьковые цельнолитые черпаки с наплавленной режущей кромкой. Черпаки соединяются между собой при помощи пальцев 4 с образованием сплошной цепи. Хвостовик 5 каждого пальца входит при этом в специальное углубление салазок. Пальцы изготавливаются из легированных хромоникелевых сталей. Полувтулки 6 изготавливаются литыми из марганцовистой стали и устанавливаются в заднее ухо черпака с обеих его сторон.
12 |
|
