CC BY
14
© Д.В. Жуков, 2015
УДК 621.879.456 Д.В. Жуков
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФРЕЗ (КЛАССИЧЕСКИХ, ДЛЯ ГЛИНЯНЫХ ГРУНТОВ)
Многолетняя практика применения отвальных фрез показывает, что применение таких рабочих органов наиболее эффективно при технологии послойного силового резания забоя грунта с использованием свайно-тросовой системы рабочих перемещений земснаряда.
Ключевые слова: фреза, конструкция КПИ, режущий элемент, ЭО - проектирование, глинистые грунты, шнек, грунтозабор.
Отвальные фрезы конструкции КПИ оснащены приварными сменными режущими элементами, конструктивной особенностью которых является значительно более развитая передняя часть.
Наблюдения показали, что режущие элементы фрез изнашиваются вдоль режущей кромки не равномерно — износ в передней части фрезы гораздо больше, чем у опорного кольца. Объясняется это тем, что в передней части фрезы режущие элементы находятся в условиях полублокировочного резания и испытывают повышенное сопротивление грунта разрушению, в то время как в задней части фрезы имеет место свободное резание. Кроме того, головная часть фрезы находится в контакте с грунтом всегда больше, чем хвостовая. В связи с этим размеры (длина, ширина и толщина) сменных элементов приняты согласно эпюре износа, т.е. увеличиваются от опорного кольца к переднему торцу фрезы. Поэтому предельный износ режущих элементов наступает одновременно, что обеспечивает сохранение у фрез заданных геометрических форм, одновременной замене сразу переднего и заднего сменных элементов, экономию металла.
Многолетняя практика применения отвальных фрез показывает, что применение таких рабочих органов наиболее эффективно при технологии послойного силового резания забоя
грунта с использованием свайно-тросовой системы рабочих перемещений земснаряда.
Рис. 1. Современное 3Ю проектирование фрез современных земснарядов
Рис. 2. Проектирование фрезы для землесосного снаряда производительностью 4000 м3/час
(ЗАО «Завод гидромеханизации»
Рис. 3. Современные наиболее используемые фрезы (продолжение)
Фрезерно-шнековые рыхлители для разработки подводных траншей и профильных протяженных выемок в глинистых грунтах
Данное грунтозаборное устройство предназначено для разработки под водой траншей в глинистых и песчано-глинистых грунтах.
Грунтозаборное устройство содержит два механических рыхлителя вертикального или наклонного расположения, состоящий каждый из верхней и нижней частей, экрана и всасывающей системы. Для исключения залипания верхние части выполнены как шнековые рыхлители (рис.5 поз. 10), а нижние как фрезерные рыхлители с консольными ножами (рис.5 поз 5). В верхней и в нижних частях рыхлителей режущие поверхности выполнены криволинейными.
Одинаковый угол и направление закручивания режущих профилей обеспечивает перемещение глинистого грунта по межвитковым каналам (рис. 5 поз. 2) только в одном направлении сверху вниз в зону всасывания, исключая налипание глины между витками шнеков. Малый просор грунта обеспечивается за счет установки сзади рыхлителей экрана (рис.5 поз. 9). Экран имеет возможность перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях. А размещенный щелевидный всасывающий наконечник (рис.5 поз. 9) у подошвы траншеи обеспечивает подбор фрезерованного и обрушенного грунта. (Патент №2167244 РФ, МПК Е02Р от 07.10.99, опубл. 20.05.01, авторы Огородников С.П., Сладков В.Б., Штин С.М. и др.)
Сейчас в таком оборудовании и такой технологии имеется потребность на многих объектах при строительстве нефте и газопроводов с прокладкой последних по дну Балтийского, Черного морей, на шельфе Сибирских и Северных морей, а так же Дальневосточных проливах. Общий вид шнеко-фрезерного рыхлителя и устроенная с его помощью профильная выемка в смодулированных в грунтах VII категории по трудности разработки показана на рис. 5.
шш
Рис. 4. 3Ю - модель фрезерных модудей 266
Рис. 5. Грунтозаборная рама с фрезерно-шнековым рыхлителем производительностью 4000 м3/ч: 1 - грунтозаборная рама трубчатого типа; 2 — пешеходный трап; 3 - гидравлические двигатели; 4 — фланец; 5 -фрезерно-шнековый рыхлитель; 6 - защитный съемный кожух; 7 - гидроцилиндр для изменения угла наклона шнеков; 8 — всас; 9 - узел крепления к корпусу земснаряда; 10 - корпус
Рис. 6. Токарная обработка фрерно-шнекового рыхлителя и общий вид фрезы
(ЗАО «Завод гидромеханизации»)
Грунтозаборные устройства для разработки торфяных и илистых грунтов фрезерно-шнекового типа
Рис. 7. 3Ю — модель грунтозаборного устройства с фрезерно-шнеко-вым рыхлителя для торфяных и илистых грунтов: 1 - цапфы крепления грунтозаборной рамы к корпусу земснаряда; 2 - рама трубчатого типа; 3 - защитный экран-подборщик; 4 - гидроцилиндр для изменения угла наклона; 5 -шнек левый; 6 - вал левый; 7 — всас; 8 - шнек правый; 9 - подвеска
Рис. 8. 3Ю -модель грунтозаборного устройства фрезерно-шнеко-вого типа для разработки торфяных и илистых грунтов
Грунтозаборное устройство землесосного снаряда для добычи торфа должно состоять из следующих основных узлов: рабочего органа — шнек-фрезы с расчётным диаметром, трансмиссии, гидравлического механизма подъёма и опускания грунтозаборной рамы совместно с рабочим органом, всасывающего устройства. Приводного двигателя с регулируемым числом оборотов.
Шнек-фреза должна представлять два однозаходных шнека навитых на один вал с направлением навивки левого и правого от периферии к центру. Витки двух- или трёхходовые. Винт представляет собой трубчатый вал, на котором приварены витки винта, изготавливаемые из стального листа толщиной 8 мм. Виток делается сплошным. По наружному диаметру витков устанавливаются сменные режущие фрезы с углом заострения в 30° и расчетным шагом установки. Фрезы изготавливаются в виде отдельных секций, которые болтами крепятся к виткам шнека, что позволяет при необходимости быстро произвести их замену. Вал шнек-фрезы должен быть изготовлен из трубы с толщиной стенки 5-8 мм, к фланцам которой прикреплены цапфы. Цапфы шнека опираются на упорные подшипники на втулках, заключенных в корпусах с внутренней сферической поверхностью, которые воспринимают осевые усилия, возникающие при перемещении торфа. На втулки подшипников подается отжимная вода от насоса технического водоснабжения. Такая конструкция обеспечит нормальную работу подшипников при возможных прогибах шнеков во время работы.
Шнеки выполняют в данном устройстве две функции:
— являются органами механического воздействия на забой, с целью разрушения его связанности;
— являются одновременно системой транспорта разрабатываемого материала ко всасу.
Ширина захвата грунтозаборного устройства должна ориентироваться на ширину плавучей базы землесосного снаряда.
Рис. 9. Широкозахватное фрезерно-шнековое грунтозаборное устройство (Патент на полезную модель № 126717 от 10.04.2013г.): 1 -
жесткий кожух каркас; 2 - потоконаправлящий каркас; 3 - щелевидный всас; 4 - сменный режущий клык; 5 - гидродвигатель привода; 6 - валовая линия; 7,8 - шнеки левого и правого вращения; 9 — грунтоподборщик
Увеличение шины захвата грунтозаборного устройства приведет к не оправданному увеличению тягового усилия, которое необходимо создавать папильонажными лебедками и напорным свайным ходом и увеличению просора.
От величины угла резания а зависит усилие резания и степень рыхления торфяного грунта. На основании экспериментальных исследований, угол резания следует принимать в пределах 25...30°, при этом достигалась достаточная степень резания с наименьшими тяговыми усилиями (рис. 9).
Грунтозаборное устройство предполагает траншейный способ разработки забоя, в связи с чем, на корпусе земснаряда смонтированы четыре четырехугольных роульса для папильо-нажных лебедок. ИДЕ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Жуков Дмитрий Владимирович — заместитель технического директора, ЗАО «Завод гидромеханизации», zhukov@hydromec.ru,
UDC 621.879.456
NEW APPROACHES TO THE DESIGN OF MILLING CUTTERS (FOR CLAY SOILS)
Zhukov Dmitry Vladimirovich, Deputy technical Director CJSC «Dredging Plant», Russia.
Many years the practice of dumping mills shows that the use of such working bodies is most effective at layered technologies cutting power of the face of the ground using a pile-tether system working movements of the dredge.
Key words: cutter, the design of the CRPD, the cutting element, 3D design, clayey soils, worm, grunthaner.
