Диплом (1219699), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Для стыковки труб применяют специальные манжеты. В России (вМоскве) изготавливают некоторые типоразмеры полимербетонных и железобетонных труб диаметром 300, 400 и 500 мм.В камере управления расположены гидрораспределители, питающие магистрали, трубопровод с задвижкой-байпасом, лазерная мишень, панель удаленного управления. Рабочий орган располагается в голове щита, соединениекоторой с основным корпусом имеет несколько степеней свободы, как шарнир.Для отклонения и фиксации головы щита служат три гидроцилиндра.

Впроцессе работы за счет ее отклонения происходит корректировка направления проходки. Информация о направлении проходки берется из показанийЛистИзм.30Лист№ докум.ПодписьДата30лазерной мишени. Сам лазер устанавливают в стартовой шахте и настраивают по меткам маркшейдера. Сигнал с мишени передается в компьютеруправления, находящийся в контейнере управления на поверхности земли.Привод рабочего органа гидравлический. Конструкцию коронки выбирают взависимости от вида горной породы, в которой планируется использоватькомплекс.Она может быть оснащена резцами или шарошками.

Скорость и направление вращения ротора изменяется системой управления. Изменение направления вращения иногда требуется для раскрутки зажатого ротора, в этом случае все три гидроцилиндра управления полностью выдвигаются, как бы отталкивая щит от забоя, а затем втягиваются, отдаляя голову щита от забоя иосвобождая вращающийся ротор. Внутренняя поверхность исполнительногооргана имеет выступы, которые участвуют в дроблении кусков породы в камере дробления. Камера дробления образована внешней поверхностью перегородки корпуса головы щита и внутренней поверхностью рабочего органа.В комплексах AVN используется гидротранспортирующий контур для заборапродуктов бурения из рабочей камеры щита.

На поверхности располагаетсярезервуар с водой, откуда вода поступает в центробежный насос. Насоснагнетает воду в напорный трубопровод, по которому вода подается в рабочую камеру щита. Отбитая порода поступает в камеру дробления ротора, гдесмешивается с водой и в виде пульпы подается в трубопровод гидротранспорта. Под остаточным давлением пульпа доходит до шламового насоса, который расположен на уровне рамы продавливания и выдает пульпу наповерхность в отстойники или на сепарацию. Привод насосов регулируемый,позволяет управлять подачей насосов в широком диапазоне. Байпас служитдля вывода рабочей камеры из контура при продолжении циркуляции воды.Прекратить подачу воды в рабочую камеру необходимо при вынужденныхостановках щита, чтобы избежать вымывания забоя.

Если просто останавливать насосы, может произойти забивка трубопровода шламом, поэтому необЛистИзм.31Лист№ докум.ПодписьДата31ходимо некоторое время после остановки щита промывать трубопровод.Основная задача при сооружении тоннеля в городе – не допустить просадкигрунта: это может привести к повреждению наземных объектов. С этой целью в рабочей зоне поддерживают избыточное давление, исключающее возможность выхода грунтовых вод и создания разрежения в массиве.

Отслеживает давление в рабочей камере датчик, сигнал с которого передается в компьютер управленияМасло станция и система управления комплексом находятся в отдельном контейнере на поверхности. Оператор через компьютер контролируетследующие основные параметры: • направление движения щита (информацияв виде условных меток головы и хвостовика щита на координатной сетке монитора с указанием уклона и азимута); • скорость проходки (показания курвиметра); • давление в системе привода ротора; • давление в рабочей камере;• подачу насосов гидротранспорта (показания датчиков расхода в трубопроводе). Дополнительно выводится информация о давлении в системе продавливания, в системе управляющих гидроцилиндров, показания по выдвиганиюштоков цилиндров, температура рабочей жидкости, состояние фильтров и др.Оператор, ориентируясь на показания датчиков, постоянно корректирует подачу домкратов продавливания, вращение ротора и работу насосов гидротранспорта.

Периодически корректируется направление продвижения щитапутем выдвигания-задвигания гидроцилиндров управления, т. е. поворота головы щита.Когда этого требуют условия, производится закачивание бентонита запределы труб и в забойное пространство. Бентонит, заполняя пространствовокругтруб,снижаетсилу трения,иставпродавливаетсялегче.Herrenknecht AG предлагает три серии микротоннельных комплексов. Дляобычных условий используется оборудование AVN.

Щиты AVN-T созданы свозможностью доступа в рабочую камеру, что бывает необходимо для вытаскивания из камеры недробимых объектов (кусков металла, например) и замеЛистИзм.32Лист№ докум.ПодписьДата32ны инструмента. Для особо сложных горногеологических условий применяют оборудование AVND (от 1600 мм) с возможностью выхода в призабойноепространство и с барокамерой.Максимальная протяженность проходки зависит от конкретных горногеологических условий и может достигать 200 м без применения промежуточных станций продавливания, но в основном не превышает 70…100 м.Этого вполне достаточно, чтобы провести коммуникационный коллектор поддорогой или зданием без нарушения поверхности грунта.

Микротоннелирование незаменимо при проведении тоннелей в плывунах, под водоемами снеустойчивой основой.В России работает и несколько щитов Wirth-Soltau – фирмы, котораяизготавливает проходческие комплексы со шнековой (RVS-A) и шламовой(RVS-AS) откаткой грунта для прокладки трубопроводов диаметром от 110до 3000 мм. Переход от шнекового способа прокладки трубопровода к шламовому способу и наоборот осуществляется легко, что обеспечивает наиболее эффективное использование каждого из них. Проходка ведется по томуже принципу, что и у комплексов Herrenknecht. Комплексы успешно работают в различных грунтах, от влажных до сухих глин и песков с галькой доскальных пород, обеспечивая беспросадочную проходку.Производство оборудования для микротоннелирования пытаются наладить и отечественные производители.

Фирма «Горизонталь» из Подмосковьяпредлагает свою продукцию – микротоннельные агрегаты МТА. Представляет собой управляемый микротоннельный автономный проходческий агрегат.Схема комплекса аналогична схеме AVN.В Группе компаний «Альянс» создали микротоннелепроходческийкомплекс МТПК 1550 «Бирюза» для сооружения тоннелей методом продавливания железобетонных, полимербетонных и стальных труб в смешанных, втом числе водонасыщенных грунтах. Щит диаметром 1550 мм включает режущую головку с управляемой поворотной головной частью, оснащеннойЛистИзм.33Лист№ докум.ПодписьДата33ротором в герметичной камере с конической дробилкой, корпус для размещения силового и технологического оборудования, и хвостовую часть садаптером для размещения технологического оборудования.

Конструкция вцелом аналогична AVN Herrenknecht.В настоящее время в Москве эксплуатируются порядка 30 микрощитовых комплексов диаметром от 300 до 2000 мм. Самые распространенные длямикротоннелирования железобетонные трубы имеют диаметр от 600 до 2000мм и применяются при прокладке самотечной и ливневой канализации, коммуникационных коллекторов. Для напорной канализации, газовых и водопроводных трубопроводов приходится использовать стальные трубы.Еще одно направление использование микрощитов – возведение защитныхП-образных экранов из стальных труб, заполняемых бетоном, под которымиведется проходка тоннеля открытым забоем. По такой схеме строят тоннелибольшого сечения, например, при сооружении переходов под шоссе или железнодорожными путями без нарушения режима движения транспорта.

Подобные проекты успешно реализованы в Москве и других городах России.Технология микротоннелирования еще не успела получить массового распространения в России, во-первых, потому что это относительно новоенаправление в строительстве подземных коммуникаций, а во-вторых, из-задороговизны оборудования и комплектующих.ЛистИзм.34Лист№ докум.ПодписьДата343.Расчет системы микротоннелирования.3.1 Определение параметров привода.В общем случае общий крутящий момент на валу исполнительного органа свинтовой планшайбой определяется по выражениюМкр=Мрез + мтр + МХ + Мшар(3.1)1300  520  468  50  262М max  М кр(3.2)М max  1300 Н мГде М рез – момент необходимый только на резание породы; М тр – момент,необходимы для преодоления сопротивления трению рабочей поверхностиротора по породе; М х – момент идущий на преодоление сопротивлениювращению ротора при холостом ходе; Мшар −момент на преодоления сопротивления трению в подшипниках исполнительного органа.Экспериментальными исследованиями установлено, что значение крутящегомомента распределяется при проходке в твердых породах: на резанье – 4-6%,на преодоление сопротивлению вращению ротора при холостом ходе – 5-7 %,на преодоление сопротивления трению рабочей поверхности ротора по породе – 80-87 %.Согласно приведённым данным значение коэффициента K₁ колеблется в следующих пределах: K₁ = 2,2Для щитов диаметром 850 мм численное значение коэффициента K₂ = 1,45.При применении роторного исполнительно органа с дисковыми шарошкамизакреплёнными в подшипниках исполнительного органа, удельное усилиевычисляется по зависимостиЛистИзм.35Лист№ докум.ПодписьДата35М рез  (0,04  0,06)  М кр(3.3)М рез  0,4 1300  520 Н м(3.4)Расчет роторного исполнительного органа.Расчётное значение крутящего момента на валу ротораМ кр определяется:для работы исполнительного органа в породе с ≤5.Если предполагается использования щита с роторным исполнительным органам как в твердых породах , то расчёт привода исполнительного органа и напрочность узлов последнего должен производится по наибольшему значениюМ крПри строительстве тоннелей в слабых неустойчивых породах правильныйвыбор величины М кр имеет решающие значения для обеспечения устойчивости забоя и наиболее эффективного режима его разработки, в том числе поэнергоемкости.

Если фактическая величина усилия прижатия ротора к забоюпревосходит необходимое, совершается бесполезная работа, затрачивается надеформирование пород у забоя, и имеет место повышенное значения силытрения поверхности ротора о породу. Если же это усилие меньше необходимого, возможно потеря устойчивости забоя, сдвиги породы в сторону щита и,как следствие, ее деформация. Поэтому значенияМ кропределяется в зави-симости от величины горного давления пород при проходке.Тогда потребное значение длительно действующего крутящего моментаМ кр М кр 12к1   0  q  fТР  D3(3.5)3,14 2,2  0,5  5  10  0,853 =838Н м12ЛистИзм.36Лист№ докум.ПодписьДата36где ₀ - коэффициент бокового давления; – вертикальное горное давления,D - диаметр исполнительного органа с достаточной точностью может бытьпринят равным диаметру щита.Потребное значение усилия подачиPP40  q  D 2(3.6)3.14 0.5  5  0.85  3,6 Т4Максимальные значения крутящего момента и усилия подачи, которыедолжны обеспечивать привод, составятМ max М max 12 к1  к2   0  q  fТР  D3(3.7)3,14 2,2  1,8  0,449  5  10  0,853  1428,6 Н м12Из это принимаем мотор редуктор:Таблица 3.1-Мотор редуктор МПО2М-10ТипоразмерПередаточное числоМПО2М-10 23,1Номинальная частотавращениявыходноговала, об/мин63Мощность электродвигателя,кВт3Допускаемый крутящий моментна выходномвалу, Н  м640Расчёт открытой цилиндрической зубчатой передачиДля изготовления шестерни выбираем Сталь 45 с твёрдостьюHB 350, а длязубчатого колеса выбираем Сталь 40X с твёрдостьюHB 380.Определяем делительные диаметры шестерни и колесаЛистИзм.37Лист№ докум.ПодписьДата37Делительный диаметр находится по формулеd 1  m  z1(3.8)d1  5  48  240 ммd 2  m  z2(3.9)d 2  5  67  335 ммd 1  диаметр шестерни; m  модуль зацепления m  5мм; z 2  числозубьев на колесе, принимаем z 2  67 ; d 2  диаметр зубчатого колеса; z1 Гдечисло зубьев на шестерни вычисляется по формуле:ZZ1 1Z2u(3.10)67 481.4u  передаточное число находится по формуле:u  nшnопу(3.11)nш  чистота вращения шестерни мотор редуктора nш  45 об/мин; nопу частота вращения опорно поворотного устройства nопу  63 об/мин;u67 1,448Определяем окружную силу действующею на зуб шестерниF2  М кру  103d1(3.12)М кру  Момент двигателя принимаем 640 Н  м2  640 10F 5333 Н2403ЛистИзм.38Лист№ докум.ПодписьДата38Определяем параметры зубаОпределяем высоту головкиha  mТак как модуль зацепления m  5, тоha  5 ;Определяем толщину ножки зубаhf  1,25m(3.13)hf  1,25  5  6,25 ммОпределяем высоту зубаh  2,25m(3.14)h  2,25  5  11,25 ммОпределяем диаметр колеса по основанию зубаdf  d 1  2,5m(3.15)df  240  2,5  5  227,5 ммОпределяем диаметр описанной окружностиda  d 1  2 ha(3.16)da  240  2  5  250 ммОпределить ширину зубав    aw(3.17)в  0,4  48  19,2 мм  принимается 0,4 a w  межосевое расстояние между зубчатым колесом ишестерни определяется по формулеaw d 2  d122(3.18)ЛистИзм.39Лист№ докум.ПодписьДата39aw 335 240 47,5 мм22Определяем допускаемое напряжение действующие на зуб шестерниПо формулеF KFвш  mY F1  F F1 (3.19)3,75  5000  0,4 78 Н  [ ]F19,2  5Y F - коэффициент формы зуба, принимается при Z=48Y F =3,75Определить коэффициент динамической нагрузкиK F  K F  K FV(3.20)K F  0.4 1,03  0,4K F  коэффициент нагрузки находим по формулеK F K F вaw(3.20)19,2 0,447,5K FV  Коэффициент динамической нагрузки выбирается по таблице 8.3/2/Для скорости 1 выбирается K FV  1,03 ,Определяем допускаемое напряжение действующие на зуб колеса F1 F1YF F KFв опу  m3,73  5000  0,4 77 Н19,2  5(3.21) [ ]FЛистИзм.40Лист№ докум.ПодписьДата40Y F - коэффициент формы зуба, принимается при Z=67Y F =3,73Определить коэффициент динамической нагрузкиK F  K F  K FV(3.22)K F  0,4 1,02  0,4K F  коэффициент нагрузки находим по формулеK F K F вaw(3.23)19,2 0,447,5K FV  Коэффициент динамической нагрузки выбирается по таблице 8.3/2/Для скорости 0,8м/cвыбирается K FV  1,03 ,Расчёт эксплуатационной производительностиОпределяем эксплуатационной производительности по формуле:П  Sсек  m  v(3.24)m - Количество секторов щита m  4 , v - скорость проходки щита v  0,8мчSсек - площадь сектора щитаОпределяем площадь сектора щита по формулеS  r 2 360r - радиус сектора щита r = 248 мм;  - угол сектора   9003,14  2482  90 48280,6  0,0483 м²3600S(3.25)ЛистИзм.41Лист№ докум.ПодписьДата413.1.1Расчет щита с дисковыми шарошкамиРасчет усилия разрушения породыПо М.М Протодьяконову коэффициент крепости определяется через ==100+√300300Рисунок 3.1 Расчетная схема внедрения шарошки в скальный массивзначения усилий резания Руср определяются из выраженияPycp=Pk ka kb{0,25+0,018th)+0,27д PkFcp,Pycp=10* 0,5*0,04{0,25+0,018* 0,0483 )+0,27*0,409*10*0,35=436кг/см2где Рк — показатель контактной прочности пород по Барону — Глатману,МПа; к а — коэффициент, учитывающий влияние угла резания; кь — коэффициент, учитывающий влияние ширины режущей кромки шарошки; (if) —коэффициент трения шарошки о горную породу; Fcp — средняя величинапроекции площадки затупления шарошки по задней грани на плоскость резания,ЛистИзм.42Лист№ докум.ПодписьДата42Ш −диаметр шарошки принимаем 104 мм, следовательно кол-во шарошек 7для щита щ = 800α -принимаем угол заострения шарошки 50 градусов;r – радиус закругления режущей кромки 4,5мм; -прочность на одноосное сжатие принимаем 400 МПа;f-коэффициент крепости принимаем 15;геометрические параметры шарошекуд =уд == э (0.6ℎ + ℎ2 + 2 )/ℎ( + )(3.26)= 436(0.6 ∗ 0,04 ∗ 0,02 + 1,2 ∗ 0,022 + 1,10,042 )19/0,04 ∗0,02(19 + 5)=902НГде P-усилие резания, 436кг/см2 ;F-площадь сечения стружки без развала,см2 ; 0,0483Pэ -показатель сопротивления породы резанию; кг/см2a-ширина стружки ,0.4см;h-толщина стружки, 0.2см;С-коэффициент обнаружения стружки;K-коэффициент затупления задней грани резца;B-угол скольжения стружки, 19Усилие передвижение щита = (0.7 − 1.1) ∗ 0.785Д2щ(3.27) = (0.7 − 1.1) ∗ 0.785 ∗ 0.82 = 502,4 НДщ − наружный диаметр-сопротивление разрушения породы = [2(1 + 0 )щ + ](3.28) = 0,61[2(1 + 0,449)80 ∗ 2 ∗ 0,8 + 5] =1,56* 106 Нгде ₀ - коэффициент бокового давления; – вертикальное горное давления;ЛистИзм.43Лист№ докум.ПодписьДата43 − коэффициент трения наружной поверхности корпуса щита по поро;D - диаметр исполнительного органа с достаточной точностью может бытьпринят равным диаметру щита;q- интенсивность вертикального горного давления на щит, Н/м2 ;щ − длина щита, м; − диаметр щита,м;G-масса щита, т-максимальный крутящий моменткр = (6 − 20)Д2щ(3.29)кр = (6 − 20)0,82 = 640 кНм3.1.2Подбор подшипников к одноосной шарошкеИсходя из диаметра шарошки и допустимому контактному напряжению 400 МПа, принимаем подшипник Упорно-радиальныйРисунок 3.2 –схема подшипников радиально-упорныеЛистИзм.44Лист№ докум.ПодписьДата44Таблица-3.2 Модель подшипникаМодельВнутреннийдиаметр, d ммНаружныйдиаметр, Dмм10369105072ширинакольцаB мм12монВес,тажная кгвысота,T мм120,133.2 Расчёт домкратной станцииПолное сопротивление, возникающие при перемещении щита:∑W=W1Где W1 – сила трения между щитом и породой; W2 – сила трения междуоболочкой хвостовой части щита и обделкой тоннеля; W3 – величина сопротивления породы в плоскости забоя, зависящая от способа производства работ.W1  f [2  ( РВ  Р Г )  L Щ  D Н  РЩ ](3.30)W1  0,5[2  (5  3,88)  2  0,85  1,8]  110Где ƒ=0,32 …0,64 – коэффициент трения стали о грунт; Pв – Вертикальноедавление грунта на 1м2 горизонтальной проекции поверхности щита; принимается равным весу столба грунта от щита до поверхности земли или до высоты свода равновесия; Pг – горизонтально давление грунта на 1м2 вертикальной проекции поверхности щита.

Характеристики

Список файлов ВКР