При работе на тонких слоях

На рис. 7.2 видно, что черпаки вырабатывают в грунте криволинейную поверхность, соответствующую форме нижней ветви черпаковой бухты и дуге вращения черпаков вокруг нижнего барабана. Поэтому подача вперед не должна превышать длины шлейфа. Ограничивает величину подачи и сила, стремящаяся сдвинуть черпаковую цепь при ее подходе к нижнему барабану. Это боковая составляющая равна равнодействующей от силы резания и смятия грунта черпаками при их движении. Чем слабее (длиннее) черпаковая бухта и меньше направляющие реборды нижнего барабана, тем больше вероятность сдвига черпаковой цепи с нижнего барабана. Для уменьшения затрат на срезывание и смятие грунта, нельзя допускать, чтобы боковая поверхность черпаковых планок, рамы, реборд и тела нижнего барабана упиралась и сминала грунт при боковом движении.

Из формулы (7.2), видно, что важную роль в повышении производительности играет наполнение черпаков грунтом. Коэффициент наполнения зависит от правильного соотношения подачи земснаряда вперед и ширины b_с снимаемой черпаком стружки грунта.

Рассмотрим процесс забора черпаками тонких слоев слабого (несвязного) грунта. На рис. 7.4 показана нижняя часть черпакового устройства. Горизонтальная линия А-А проведена через нижнюю точку козырька черпака, только что вошедшего на нижний барабан. Она отвечает положению рабочего дна прорези с учетом переуглубления и при подаче вперед равной длине шлейфа. Часть провисающей бухты черпаковой цепи, расположенную ниже линии А-А, называют шлейфом, а расстояние S – длиной шлейфа. Горизонтальная линия В-В расположена в плоскости рабочего дна прорези при подаче вперед меньше длины шлейфа. Положение этой линии зависит от провиса черпаковой цепи ниже линии А-А изначения подачи вперед l_с.

При работе на тонких слоях нижний барабан находится выше поверхности неразработанного грунта и поэтому не мешает перемещению земснаряда поперек прорези. В идеале подачу вперед можно было бы делать равной длине шлейфа. Но в связи с различным натяжением тросов нижний барабан движется поперек прорези по извилистой траектории, а не по дуге с постоянным радиусом. Поэтому при подаче равной длине шлейфа на прорези могут остаться неразработанные поперечные гребни грунта. С учетом этого подачу вперед при разработке тонкого слоя несвязных и слабых связных грунтов принято назначать не более 0,75 длины шлейфа.

При разработке плотных связных грунтов, возникает значительное сопротивление резанию и большое боковое давление на черпаковую цепь в пределах шлейфа. Это может привести к ее сбрасыванию с нижнего барабана, и, исходя из опыта работы, на таких грунтах подачу назначают не более половины длины шлейфа.

Длина шлейфа зависит конструкции земснаряда и от глубины черпания, т.е. угла наклона черпаковой рамы. Поэтому каждой глубине черпания соответствует определенная подача. При малой глубине черпания шлейф имеет большую длину (S=1.5–4.0t, где t – шаг черпаковой цепи), а при большой глубине шлейф невелик или вовсе может отсутствовать. Поэтому при большой глубине черпания подачу следует выбирать не по длине шлейфа, а руководствуясь допустимой высотой гребней между папильонажными лентами.

Если от рабочего дна(рис. 7.5) отложить действительную толщину снимаемого слоя h_cд, с учетом запаса на неровность выработки h_н, то полезная толщина снимаемого слоя будет равна разности h_c=h_cд–h_н.

Рис. 7.5. Положение дна переката: до разработки, проектного и рабочего

Рассмотренная схема разработки грунта на тонких слоях несколько упрощена, в действительности перед передним откосом папильонажной ленты образуется вал грунта. После подачи вперед этот вал попадает на середину шлейфа, изменяя значения h_c и h_cд. При черпании рыхлых грунтов на величине снимаемого слоя сказывается провис шлейфа h_s. При разработке связных и каменистых грунтов с большим сопротивлением резанию черпаки скользят по поверхности дна. Влияние провиса шлейфа здесь весьма незначительно и им можно пренебречь.

Наполнение черпаков грунтом можно определить из схемы на рис. 7.4. Площадь F_c, м², папильонажной стружки, срезаемой черпаком при тонком слое, равна

. (7.3)

Объем папильонажной стружки w_c, м³, рассчитывается по формуле

, (7.4)

– коэффициент неполноты объема снимаемой стружки из-за криволинейности очертания зева черпака, равный отношению действительного объема стружки wc к объему параллелепипеда такой же высоты, длины и ширины (здесь Fг – поперечная площадь гребней, остающихся на рабочем дне прорези).

Обычно значение φ изменяется от 0.8 до 1.0.

К снижению производительности могут приводить следующие факторы. В процессе работы рыхлый несвязный грунт вываливается из черпаков в тот момент, когда они выходят из грунта, находясь на нижнем барабане. При больших скоростях движения черпаковой цепи может происходить неполное опорожнение черпаков на верхнем барабане. При разработке липких глин часть грунта из черпака также может не вывалиться в колодец и тогда черпак опорожнится на уже разработанной части прорези или придет с частью грунта к следующему грунтозабору.

Уменьшению просора грунта способствует снижение скорости движения черпаковой цепи, величина которой подбирается опытным путем. При значительном уменьшении производительности земснаряда допускается увеличивать запас на неровность выработки, но работать с нормальной скоростью движения черпаков. Ограничением скорости черпаковой цепи является неравномерность нагрузки, вызывающая рывки, сильные удары на верхнем барабане и даже его проворачивание.