СОДЕРЖАНИЕ

	Введение	8
1.	Анализ технических решений повышения производительности землесосов.	10
	1.1. Расчёт и построение характеристик грунтонасосной установки.	11
	1.2. Расчёт потерь для всасывающего грунтопровода. Длина всасывающего грунтопровода L=64,0 м.	15
	1.3. Расчёт подачи грунтового насоса.	18
	1.4. Пересчёт характеристики грунтового насоса с воды на гидросмесь.	19
	1.5. Пересчёт кавитационной характеристики с воды на гидросмеси.	20
2.	Расчёт грунтового эжектора.	22
	2.1. Расчёт коэффициента инжекции.	22
	2.2. Расчёт удельного объёма инжектируемой среды.	24
	2.3. Уравнение характеристики струйного аппарата для гидротранспорта.	24
	2.4. Расчёт геометрических размеров струйного насоса.	27
3.	Рамоподъёмное устройство.	29
4.	Расчёт мощности электростанции.	32
5.	Расчёт всасывающей способности грунтового насоса с улучшенными антикавитационными свойствами.	34
6.	Пересчёт кавитационной характеристики с гидросмеси на воду при учёте бустерного насоса при подаче Q=6530 м3/ч и =1,16 т/м3.	37
7.	Расчёт переднего уплотнения грунтового насоса.	41
	7.1. Расчёт прямого потока.	42
	7.2. Расчёт обратного потока.	42
	7.3. Расчёт потока утечек.	43
8.	Охрана труда.	44
	8.1. Основные положения.	44
	8.2. Меры безопасности обеспеченные при компоновке механизмов в машинном помещении землесоса.	44
	8.3. Противопожарные мероприятия.	45
	8.4. Безопасность труда при производстве монтажных и демонтажных работ.	47
9.	Технология изготовления рабочего колеса грунтового насоса Гр Т 8000/25.	49
	9.1. Перечень операций.	49
	9.2. Выбор заготовки и расчёт припусков на обработку.	50
	9.3. Основные параметры выбранного оборудования.	51
	9.4. Расчёт режимов резания.	51
10.	Технико-экономические обоснования модернизации земснаряда.	54
	10.1. Анализ исходных данных.	54
	10.2. Расчёт затрат на модернизацию и балансовой стоимости земснаряда после модернизации.	54
	10.3. Расчёт годовых эксплуатационных расходов по содержанию судна.	57
	10.3.1. Заработная плата за навигационный период и период вооружения и разоружения.	57
	10.3.2. Отчисления на социальные нужды.	58
	10.3.3. Расходы на рацион бесплатного питания.	58
	10.3.4. Расходы по зимнему отстою.	59
	10.3.5. Расходы на амортизацию.	59
	10.3.6. Расходы на ремонт судна.	60
	10.3.7. Расходы на топливо и смазочные материалы.	60
	10.3.8. Расходы материалы и износ МБП до модернизации.	64
	10.3.9. Прочие прямые расходы.	65
	10.3.10. Распределяемые расходы.	66
	10.3.11. Общие эксплуатационные расходы по судну.	66
	10.4. Расчёт основных экономических показателей по сравниваемым вариантам судна.	67
	10.4.1. Себестоимость извлечения 1 м3. грунта.	67
	10.4.2. Доходы от добывания грунта.	68
	10.4.3. Показатель затрат на рубль доходов от добычи грунта.	68
	10.4.4. Производительность труда плавсостава на добыче грунта.	68
	10.4.5. Фондоёмкость.	69
	10.4.6. Фондоотдача от использования судна.	69
	10.4.7. Показатель приведённых затрат, характери­зующий эффективность капиталовложе­ния.	70
	10.4.8. Годовой экономический эффект по сравниваемым вариантам судна.	70
	10.4.9. Прибыль от добычи грунта.	71
	10.4.10. Уровень рентабельности использования капиталовложений.	71
	10.4.11. Рентабельность добычи грунта.	72
	10.4.12. Срок окупаемости дополнительных капиталовложений.	73
	Выводы.	74
	Заключение.	75
	Библиографический список.	76
	Приложение 1. Технологический процесс изготовления рабочего колеса грунтового насоса Гр Т 8000/25.	77

---

Введение
Возрастающие объёмы производства дноуглубительных работ обуславливают необходимость дальнейшего совершенствования применяемой для этих целей техники и оборудования.

Наиболее распространёнными судами технического флота являются земснаряды, в частности землесосы.

Роль земснарядов в народном хозяйстве трудно переоценить. Они поддерживают в рабочем состоянии свыше 140000 км. внутренних путей и все морские порты, обеспечивая возможность эксплуатации транспортных судов. Велика роль земснарядов в гидротехническом строительстве (намывка дамб и т.д.). Постоянно возрастает использование судов технического флота при добыче нерудных строительных материалов, полезных ископаемых со дна водоёмов и т.п.

Основной задачей повышения эффективности работы дноуглубительных земснарядов является повышение их производительности при незначительном увеличении энергетических затрат.

В данном дипломном проекте рассмотрим способы повышения производительности по грунту, эффективности и интенсивности разработки перекатов землесосом проект Р-161.

Путями решения этих задач являются:

1) Применение бустерного грунтового насоса.

2) Улучшение кавитационных свойств основного грунтового насоса.

Землесос проекта Р-161:

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Тип землесоса	Самоходный траншейный, дизель-электрический с гидравлическим рыхлителем
Назначение	Проведение дноуглубительных работ на несвязных грунтах
Установленная мощность двигателей, кВт	1688
Мощность судовой электростанции, кВт	740
Производительность, м3/ч: проектная техническая	1000 1280
Способ удаления грунта	По плавучему грунтопроводу
Глубина разработки с использованием гидравлического рыхлителя (наибольшая), м	11
Способ разработки грунта	Траншейный
Размерения судна габаритные, м: Длина Ширина Высота от ОЛ до верхней кромки несъёмных частей	78,4 12,23 10,26
ГЛАВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Дизель	6ЧРН 36/45 (Г70Л)

---

1. Анализ технических решений повышения производительности землесосов.
Анализ работы грунтонасосных установок ряда землесосов, в частности кавитационных качеств, грунтовых насосов, показал, что их всасывающая способность ограничивает максимальную производительность. Кавитация приводит к повышенной вибрации корпуса, эрозии рабочего колеса, уменьшению подачи, напора, мощности и КПД грунтового насоса. Кавитационный срыв приводит к забою грунтопровода, во избежание которого уменьшают частоту вращения главного двигателя, и он работает не в номинальном режиме. В результате возможности землесосов используются не в полной мере, что приводит к снижению производительности труда, повышению себестоимости работ, перерасходов топлива и смазочных материалов.

Современные грунтозаборные устройства землесосов улучшают технологию проведения дноуглубительных работ и позволяют уверенно работать с повышенной концентрацией водогрунтовой смеси. С ростом концентрации допускаемая вакуметрическая высота всасывания грунтового насоса существенно снижается, одновременно растут потери во всасывающем грунтопроводе. В результате ухудшаются условия безкавитационной работы грунтового насоса, что ограничивает максимальную производительность грунтонасосной установки. При значительной глубине извлечения грунта добывающими землесосами для обеспечения бескавитационной работы и повышения производительности применяют дополнительные (бустерные) насосы.

Также для улучшения кавитационных свойств, грунтовых насосов существует ряд решений. Одним из решений данной задачи является повышение производительности землесосов путём улучшения кавитационных свойств, грунтового насоса за счёт совершенствования прочной части рабочего колеса. Для определения режимов работы грунтонасосной установки необходимо также знать потери напора в рабочем диапазоне подач при различных плотностях водогрунтовой смеси.

---

1.1. Расчёт и построение характеристик грунтонасосной установки
Исходные данные:

Производительность- Q = 1000 м³/ч.

Глубина извлечения грунта- H_I = 8 м.

Длина плавучего грунтопровода- L_пл = 427,6 м.

Длина всасывающего грунтопровода- L_вс = 64,0 м.

Длина корпусного грунтопровода- L_корп = 43,0 м.

Диаметр грунтопровод- D = 0,7 м.
Потери напора в грунтопроводе .
H = H_гр + H_n1 + H_n2 + H_т + H_м +H_u,

Где,

H_гр - потери в грунтоприёмнике, м.

H_n1 - затраты напора на подъём грунта, до уровня воды, м.

H_n2 - затраты напора на подъём смеси, до уровня сброса, м.

H_т - потери напора на трение, м.

H_м - потери напора в местных сопротивлениях, м.

H_u - затраты напора на создание скорости в входном сечении грунтопровода, м.
Значение Н_гр зависит от многих случайных факторов и не поддаётся строгому учёту. Его можно принять равным 1 м.
Величины H_n1 и H_n2 определяются по формуле:
H_n1 = H_I×  ρв/ρ_см); H_n2 = H_еб,

Где,

ρв,ρ_см – плотность воды и плотность гидросмеси соответственно

H_I - глубина, разработки грунта.

H_еб - возвышение выкидного патрубка грунтопровода, над уровнем воды, м.
H_n1 = 8×(1  1000/1200) = 1,36 м.

H_n2 = 1 м.
Потери напора на трение.
Н_т = H₀×[1+109×(Fr²×√С_хср)^-1,5×( ρ_см/ρ_в -1)]×ρ_в/ρ_см,

Где,

H₀ – потери напора на трение при движении воды, м

C_хср – коэффициент, зависящий от крупности твёрдых частиц

Fr – число Фруда для трубы
Fr = U_кр/√gD = 2,21

Где,

U_кр – критическая скорость движения смеси
Потери напора на трение при движении воды.
Н₀ = λ × U²L/2gD,

Где,

λ – коэффициент трения

U – скорость движения смеси

L - длина грунтопровода, м

L = L_пл + L_вс + L_корп = 534,6 м.

g – ускорение свободного падения, м/с²

g = 9,81 м/с²

D – диаметр грунтопровода. Значение является функцией числа Рейнольдса Re;

---

Re = UD/ν,

Где,

v – коэффициент кинематической вязкости, м²/с. При температуре воды t°C = 15°; ν = 0,114 × 10^-5 м²/с
U_кр = 2,21√gD = 5,8 м/с

Re = U_крD/ν = 5,8×0,7/0,114×10^-5 = 3561403,5
Т.к. (Re > 10⁶) рассчитываем по формуле Никурадзе.
λ = 0,0032 + 0,221×Re^-0,237 = 9,3×10^-3_.

При движении смеси в режиме с залипанием грунтопровода, т.е. при Uкр, скорость в свободном от слоя осадка сечении устанавливается такой, что число Фруда сохраняется примерно постоянным независимо от высоты слоя осадка, т.е. при Uкр можно принять;

Fr = U_кр/√gD = const
H₀ = λ_кр × U_кр²L/ 2gD = const,

Где,

λ_кр – коэффициент трения, при Re = U_крD/v.
Потери напора H_м в местных сопротивлениях при движении смеси со скоростью U≤U_кр.
H_м = (1-α)/α × H₀ × [1 + 1,6α × (ρ_в/ρ_см – 1)]

Где,

α = 0,625
H₀ = 9,3×10^-3×(5,8²×536,6/2×9,8×10,7) = 12,18 м
H_м = 0,6×12,18×[1+1,6×0,625×(1000/1200 – 1)] = 6,06 м
H_т=12,18×[1+109(2,21²×2)^-1,5×(1200/1000–1)]×1000/1200=17,16 м
Затраты напора на создание скорости.
H_u = U_кр²/Zg = 5,8²/2 × 9,81 = 1,72 м
Для построения характеристики грунтопровода необходимо определить потери напора для скорости движения смеси U при U = 1,25U_кр, U = 0,85U_кр, U = 0,7U_кр, U = 0,35U_кр, U = 0,2U_кр.
а) при U = 1,25U_кр = 7,25 м/с, ρ_см = 1200 кг/м³
Re = UD/ν = 7,25×0,7/0,114×10^-5 = 4451754,4
λ = 0,0032 + 0,221 × Re^-0,237 = 9,07×10^-3

Fr = U_кр/√gD = 2,77
Н₀ = λ×U²L/2gD = 9,07×10^-3×7,25²×534,6/2×9,81×0,7 = 18,55 м
H_м = (1-α)/α×H₀×(1+1,6α×[(ρ_в/ρ_см–1)–3,33(ρ_в/ρ_см–1)(U/ U_кр–1)])
H_м = 0,6×18,55(1+1,6×0,625[(1000/12000–1)-3,33(0,83– 1)0,25]) =

= 10,68 м
H_u = U_кр²/Zg = 7,25²/2 × 9,81 = 2,68 м
Н_т = H₀×[1+109×(Fr²×√С_хср)^-1,5×( ρ_см/ρ_в -1)]×ρ_в/ρ_см
Н_т=18,55×[1+109(2,77²×2)^-1,5×(1200/1000–1)]×1000/1200 = 20,76 м

б) при U = 0,85U_кр = 4,93 м/с, ρ_см = 1200 кг/м³
Re = 4,93×0,7/0,114×10^-5 = 3027192,9
λ = 0,0032 + 0,221 ×_.3027192,9^-0,237 = 9,6×10^-3
Fr = U_кр/√gD = 2,21

Н₀ = 9,6×10^-3×4,93²×534,6/2×9,81×0,7 = 9,08 м
H_м = 0,6×9,08×[1+1,6×0,625×(1000/1200 – 1)] = 4,52 м
H_u = U_кр²/Zg = 4,93²/2 × 9,81 = 1,2 м
Н_т=9,08×[1+109(2,21²×2)^-1,5×(1200/1000–1)]×1000/1200 = 12,8 м

в) при U = 0,7U_кр =4,06 м/с, ρ_см = 1200 кг/м³
Re = 4,06×0,7/0,114×10^-5 = 2492982,5
λ = 0,0032 + 0,221 ×2492982,5^-0,237 = 9,9×10^-3
Fr = U_кр/√gD = 2,21
Н₀ = 9,9×10^-3×4,06²×534,6/2×9,81×0,7 = 6,35 м

H_м = 0,6×6,35×[1+1,6×0,625×(1000/1200 – 1)] = 3,16 м
H_u = U_кр²/Zg = 4,06²/2 × 9,81 = 0,84 м
Н_т = 6,35×[1+109(2,21²×2)^-1,5×(1200/1000–1)]×1000/1200 = 8,95 м

1.2. Расчёт потерь для всасывающего грунтопровода.

Длина всасывающего грунтопровода L_вс = 64,0 м.
а) U_кр = 5,8 м/с, ρ_см = 1200 кг/м³.
Re = U_крD/ν = 5,8×0,7/0,114×10^-5 = 3561403,5
λ_кр = 0,0032 + 0,221×Re^-0,237 = 9,3×10^-3_.
Fr = U_кр/√gD = 2,21
H₀ = 9,3×10^-3×(5,8²×64/2×9,8×10,7) = 1,5 м
H_м = 0,6×1,5×[1+1,6×0,625×(1000/1200 – 1)] = 0,74 м
H_u = U_кр²/Zg = 5,8²/2 × 9,81 = 1,72 м
Н_т = 1,5×[1+109(2,21²×2)^-1,5×(1200/1000–1)]×1000/1200 = 2,1 м

б) при U = 1,25U_кр = 7,25 м/с, ρ_см = 1200 кг/м³
Re = UD/ν = 7,25×0,7/0,114×10^-5 = 4451754,4
λ = 0,0032 + 0,221 × Re^-0,237 = 9,07×10^-3

Fr = U_кр/√gD = 2,77
Н₀ = λ×U²L/2gD = 9,07×10^-3×7,25²×64/2×9,81×0,7 = 2,2 м
H_м = (1-α)/α×H₀×(1+1,6α×[(ρ_в/ρ_см–1)–3,33(ρ_в/ρ_см–1)(U/ U_кр–1)])
H_м=0,6×2,2(1+1,6×0,625[(1000/12000–1)-3,33(0,83– 1)0,25]) = 1,1м
H_u = U_кр²/Zg = 7,25²/2 × 9,81 = 2,68 м
Н_т=2,2×[1+109(2,77²×2)^-1,5×(1200/1000–1)]×1000/1200 = 2,46 м

в) при U = 0,85U_кр = 4,93 м/с, ρ_см = 1200 кг/м³
Re = 4,93×0,7/0,114×10^-5 = 3027192,9
λ = 0,0032 + 0,221 ×_.3027192,9^-0,237 = 9,6×10^-3
Fr = U_кр/√gD = 2,21

Н₀ = 9,6×10^-3×4,93²×64/2×9,81×0,7 = 1,08 м
H_м = 0,6×1,08×[1+1,6×0,625×(1000/1200 – 1)] = 0,54 м
H_u = U_кр²/Zg = 4,93²/2 × 9,81 = 1,2 м
Н_т=1,08×[1+109(2,21²×2)^-1,5×(1200/1000–1)]×1000/1200 = 1,52 м

г) при U = 0,7U_кр =4,06 м/с, ρ_см = 1200 кг/м³
Re = 4,06×0,7/0,114×10^-5 = 2492982,5
λ = 0,0032 + 0,221 ×2492982,5^-0,237 = 9,9×10^-3
Fr = U_кр/√gD = 2,21
Н₀ = 9,9×10^-3×4,06²×64/2×9,81×0,7 = 0,7 м
H_м = 0,6×0,7×[1+1,6×0,625×(1000/1200 – 1)] = 0,38 м
H_u = U_кр²/Zg = 4,06²/2 × 9,81 = 0,84 м
Н_т = 0,38×[1+109(2,21²×2)^-1,5×(1200/1000–1)]×1000/1200 = 0,99 м
Дальнейший расчёт потерь грунтопровода сведён в таблицы.
Таблица 1.

Расчёт потерь грунтопровода при ρ_см = 1000 кг/м³

Скорость движения, м/с.	Подача, м3/с.	Значения потерь напора, м.
		Hгр,Hn1,Hn2	Нт	Hм	Hu	H
Uкр=5,8	Qкр=2,2	2	12,18	7,3	1,72	23,2
U=1,25Uкр=7,25	Q=1,25Qкр=2,75	2	18,55	11,13	2,68	34,36
U=0,85Uкр=4,93	Q=0,85Qкр=1,87	2	9,08	5,44	1,2	17,72
U=0,7Uкр=4,06	Q=0,7Qкр=1,54	2	6,35	3,81	0,84	13
U=0,35Uкр=2,03	Q=0,35Qкр=0,77	2	1,8	1,08	0,21	5,09
U=0,2Uкр=1,16	Q=0,2Qкр=0,44	2	0,58	0,35	0,06	2,99

Таблица 2.

Расчёт потерь грунтопровода при ρ_см = 1100 кг/м³

Скорость движения, м/с.	Подача, м3/с.	Значения потерь напора, м.
		Hгр,Hn1,Hn2	Нт	Hм	Hu	H
Uкр=5,8	Qкр=2,2	2,8	14,7	6,6	1,72	25,8
U=1,25Uкр=7,25	Q=1,25Qкр=2,75	2,8	19,6	10,9	2,68	35,98
U=0,85Uкр=4,93	Q=0,85Qкр=1,87	2,8	11,22	4,9	1,2	20,12
U=0,7Uкр=4,06	Q=0,7Qкр=1,54	2,8	7,7	3,43	0,84	14,77
U=0,35Uкр=2,03	Q=0,35Qкр=0,77	2,8	2,2	0,97	0,21	6,18
U=0,2Uкр=1,16	Q=0,2Qкр=0,44	2,8	0,7	0,3	0,06	3,9

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

---

Смотрите также файлы

• Рабочая программа по предмету Математика 1 класс (авторы В. В. Давыдов, С. Ф. Горбов, Г. Г. Микулина, О. В. Савельева).doc

• Значительный приток зарубежных инвестиций в экономику России отмечался в середине xix в. Царское правительство поощряло приток иностранных капиталов в страну. Начиная с 1886 г.docx

• Проблемы экономических исследований.docx

• Иммунопрофилактика. Национальный календарь прививок рк.pptx

• Рассмотрено Утверждаю.doc