自動化吸入式挖掘船設(shè)計控制參數(shù)的計算

1、自動化吸入式挖掘船設(shè)計控制參數(shù)的計算 B.I. Karlin,B.M.Levin, UDC 624.132.3-82.002.5 M.I.Buakov,和N.A.Lopatin目前自動化的技術(shù)處理過程正在制造業(yè)和建筑行業(yè)快速發(fā)展。水力填充吸入挖掘船的自動化操作也正在開發(fā)。這個方向的第一步是對一個啟動和停止挖掘挖掘船并預(yù)防真空損失和發(fā)展機(jī)械安全裝置的自動系統(tǒng)的介紹。這些措施提高了挖掘船的性能也提高了勞動利用率,從而增加其輸出。下一步將是一個完整的吸入挖掘船操作的自動化,即,電子設(shè)備的發(fā)展(已經(jīng)被命名為一個自動疏浚操作符(baggermeister),或自動裝卸機(jī)(autobagger)，在吸入挖

2、掘船操作期間可以完全接管操作符的函數(shù)。吸入挖掘船操作過程是如此多樣化和不斷變化的,在很大程度上取決于經(jīng)營者的資格,并且,因此,疏浚操作符通過可以為隨時反應(yīng)同時變化的參數(shù)提供了明確的優(yōu)勢的電子控制設(shè)備更換。“自動”設(shè)計應(yīng)該基于對工藝流程的熟悉和典型的定量關(guān)系。許多吸入式挖掘船設(shè)計的研究處理最近出現(xiàn)在出版社(1 5或是其他的)。提供建議最佳吸入挖掘船操作條件,作者假設(shè)的數(shù)量(真空的攝入量,液壓組合一致性、排放,水頭,等等)。基于挖掘船吸入能力的最大利用率的方法被證明是最受歡迎的(例如5)。實際上還存在以下的事實：a)決定了吸力和壓力指數(shù)的壓力管道不是任意地選擇，而是取決于標(biāo)題和一般地點的相互的位置

3、安排，即這個地點的大地測量學(xué)的特性，并且也取決于在某些管道直徑的可用性,因此,壓力管道不能通常被認(rèn)為是一個決定性因素;b) 吸入式挖掘船在一定程度上限制了電動機(jī)的功率。 這一事實是在上面描述的方法完全被無視；c)在許多情況下關(guān)鍵淤塞排放由在給定壓力線運土的顆粒大小決定可能是限制因素?；谶@樣的事實，這個方法也是不能被利用的。在每個特定情況下，在對最大輸出設(shè)定的計算方法至關(guān)重要, 它基于在考慮所有可能的決定因素的情況下的實際操作條件上, 只有這些在這個過程中很容易修改，并且可以很容易地包含在“自動裝卸機(jī)編程設(shè)備的因素應(yīng)該被管理?！跋旅婷枋鍪且粋€通用計算方法的為了獲得在某些實際情況，每1立方米運土

4、最低功耗的土壤的最大輸出，有些關(guān)鍵參數(shù)值必須被設(shè)置在自動操作符的編程設(shè)備上，下面介紹一個通用的關(guān)于這些參數(shù)值的方法。這個被提議的方法被基于自動吸入式挖掘船的操作條件類型300 - 40 No.352的計算說明，在1964 - 1965年，被在伏爾加格勒 “Gidromekhanizatsiya “俄羅斯城市VoLzhsk特拉斯辦公室測試。吸入式挖掘船的計算數(shù)據(jù)被測試。液壓系統(tǒng)特性計算。液壓系統(tǒng)的特點(吸入的總特征和壓力管道)h米液壓混合可以表示為h=Zgeom +Zdep （h- 0 ）/h +V2/2g+hw, Zgeom是幾何的頭,即,出料端管中心線的高度，此中心線在已挖掘完成的水庫的水面

5、以上,單位是米；h和0是混合物和水的比重,單位分別是噸和立方米; Zdep是深度中心線的攝入量以適應(yīng)儲水庫的水平面,單位是米;v是出料端壓力管的平均液壓混合速度，單位是米或是see; hw是系統(tǒng)中的總水力損失,單位是米。對于一個給定的由液壓混合,管道長度、Zgeom 、Zdep,和D(管徑)構(gòu)成的粒度組成，這個系統(tǒng)特點h是液壓混合放電的功能及其特定比重。h=h(Q, h)的關(guān)系可以表示為一個曲線族,每個曲線對應(yīng)于一定值。系統(tǒng)的水頭損失hw 是攝入損失hw、損失hw和壓力管道的h的總和。沿橫向壓力管道的長度的損失可以根據(jù)對液壓下土壤運輸?shù)挠嬎愕募夹g(shù)指導(dǎo)說明來確定。水頭損失的終點是沿著斜管的一部分

6、,沿著水平部分,和當(dāng)?shù)氐膿p失的總和。沿傾斜部分損失也可能由TU6決定的。吸入管的局部損失是入口損失和球鉸鏈(軟管)的損失。吸入管道特點,關(guān)系所需的真空吸入高度Hvac液壓混合高度(單位:米)液壓混合放電,和它的特定比重,可能會測定如下:Hvac.h= Zdep（h- 0 ）/h+(Zsuc+V2suc/2g)+hw.sucZsuc是幾何吸入高度單位是米；Vsuc是吸水管攝入量的平均水力混合速度單位是米或see。300 - 40吸泥機(jī)No.352的計算,是為了 土壤挖掘標(biāo)題(平均顆粒直徑av = 0.3 ram),和壓力管道長度Z = 1486,以及吸入尋線總額Zin= 25米而制作。這個吸入管

7、道直徑Dsuc = 0.6米,壓力管道直徑Dpr = 0.6米。以下被認(rèn)為: Zgeom = 5.8米和Zdep = 10米。根據(jù)V.V.Sochilov7 的數(shù)據(jù),局部阻力系數(shù)在攝入量和球鉸鏈方面被作為gin= 0.84和gball = 0.25。很明顯,在挖掘船操作期間,gin的值因為依賴于把吸力頭放入標(biāo)題的程度,但gin的變化不應(yīng)在穩(wěn)定的操作條件期間極大的影響系統(tǒng)特點。這個計算被用作從每立方米1.05噸到每立方米1.3噸變化的液壓混合比重，圖1顯示了系統(tǒng)特性曲線族h = h(Q,7h),圖2顯示了曲線族Hvac.h = Hvac.h (Q,7h),其中每個對應(yīng)一個特定的價值h。操作和空化

8、特性測定液壓混合操作。吸入式挖掘船對水的運行特性是已經(jīng)知道了的。直接測定吸入式挖掘船不同粒度和比重的液壓混合的特點是相當(dāng)困難的。因此,尋找一個液壓混合操作內(nèi)特征可以利用對水的特性或液壓混合操作重新計算的方法，第八章中討論。根據(jù)該方法,壓頭重新計算可能通過以下方程Hh=H0(1-A) （h- 0 ）/h,m,Hh和H0是壓力頭(液壓組合的高度單位為米)隨著正在開發(fā)的關(guān)于帶有比重Th和水的液壓混合的吸泥機(jī)，分別是一個系數(shù)取決于類型的挖掘船(20 p-ll類型挖掘船= 0.33)。圖1顯示了曲線族Hh = Hh (Q,7h)，關(guān)于型號20 p-11m吸水頭安裝在300 40型號為No.352挖掘船,

9、每個曲線對應(yīng)于一定值h。這個吸頭的操作特點被在9之前確定。重新計算的能力可以通過表達(dá)式的手段被完成。Nh=h/0 N0圖1.吸水頭Hh和格子h是和液壓混合供給Q相關(guān)的1) h = 1.0tons/ m3; 2) h =l.05tons/m3; 3) h =l.l tons/ m3 4) h = 1.15 tons/ m3; 5) h = 1.2 tons/ m3 圖2.正當(dāng)?shù)腍allvac,h 和必需的Hallvac,h 真空吸入深度是和液壓混合供給Q1) h = 1.0tons/ m3 ; 2) h =l.05tons/ m3; 3) h =l.l tons/ m3; 4) h = 1.15

10、 tons/ m3; 5) h = 1.2 tons/ m3 ；6) h =l.25tons/ m3 ; 4) h = 1.3 tons/ m3;在Nh和NO分別是操作泵關(guān)于帶有比重Yh的液壓混合或水所需的能力。重新計算的可用真空吸入深度可能按照第八章中發(fā)現(xiàn)的關(guān)系完成。Hallvac,h= Hallvac,0 -Ha(1- 0/h)其中，Hallvac,h是關(guān)于帶有比重值h得液化混合物的真空吸入深度（液壓組合的高度單位為米）；Hallvac,0對所有的水都是相同的；Ha=Hatm-Hsat,其中Hatm是水的大氣壓強(qiáng)，用米表示；Hsat是飽和水蒸汽的壓力（在它的溫度上）圖2顯示了曲線族Hall

11、vac,h = Hallvac,h (Q,7 h)每個對應(yīng)于一定Yh價值。操作特點策劃和決心實施限制。發(fā)生在這個給定的帶有液化混合比重Yh系統(tǒng)中的的排放可能取決于網(wǎng)格的疊加和在相同的Yh值吸頭特征，在給定條件下對于每個值Yh都有一個明確的對應(yīng)排放值Qop，Qop被認(rèn)為是在特征的交叉點(操作點)。運行的軌跡，即，Qop=Qop（h）關(guān)系, 所以說,代表一個“操作”系統(tǒng)的特性,允許系統(tǒng)中確定放電在實際條件下基于單個參數(shù)的液壓混合運輸比重Yh”系統(tǒng)的“操作”特性顯示在圖3，實驗點(系統(tǒng)放電和液壓混合比重)通過直接測量在吸入式挖泥船上獲得,被疊加在設(shè)計特點由曲線1表示。液壓混合的比重通過微克測定及其放

12、電通過文丘里流量計測定。理論和實驗的比較數(shù)據(jù)顯示他們令人滿意的一致。圖3.操作系統(tǒng)及其極限曲線的特征。1) 系統(tǒng)的“操作”的特征;2) 系統(tǒng)的“吸”的特征;3)“淤積”特性;4)系統(tǒng)的“功率”的特點。名義電動機(jī)容量Nnom = 1250千瓦;5)系統(tǒng)的“功率”的特點,名義上的電動機(jī)容量Nnom = 1600千瓦;6)液壓混合固體放電Qsol;7)單位能耗e圖4.與液壓混合輸入Q相關(guān)的吸頭所用的容量Nh。1) h = 1.0 tons/m3; 2) h = 1.05 tons/ m3; 3) h= 1.1 tons/ m3; 4) h = 1.15 tons/ m3; 5) h = 1.2 to

13、ns/ m3; 6) h = 1.25 tons/ m3; 7) h = 1.3 tons/ m3。吸入式挖掘機(jī)操作特點應(yīng)該是有限的,在實際條件下抽吸泵是只能提供液壓混合達(dá)到一定的定值h。這表述了這樣一個事實:正常的操作條件應(yīng)符合以下要求:a)為了防止氣蝕，真空攝入量應(yīng)小于允許的值，也就是說：Hvac,h Hallvac,h根據(jù)其特定的比重，Hvac,h= Hvac,h(Q)和 Hallvac,h= Hallvac,h(Q)曲線的相交點（圖2）決定了最大的可允許的液壓混合排放量 (基于在初期空穴操作的基礎(chǔ)上)。這些點的軌跡決定了關(guān)系Qvac = Qvac(Yh),即“吸”的特征操作。在過去作為

14、真實案例被發(fā)現(xiàn)的特性也標(biāo)注在圖3。b)壓力管道操作,以便為了淤塞是在極限值以下。在特定情況下的淤積程度可以被假定為零(也就是說,它可以在沒有淤塞的條件下操作)。有必要那么液壓混合速度高于和淤積開始的速率對應(yīng)的臨界速度是有必要的，即V>=Vcr。這種不相等可以被以下取代Q>=Qcr。 這里Qcr= VcrD2/4是鑒定的淤積排放量。根據(jù)h ，對于給定的粒度組成和對于一個給定的壓力管道直徑這個鑒定的速率Vcr可能發(fā)現(xiàn)， 這個淤積特點,即。可以恰當(dāng)?shù)南拗撇僮魈攸c的關(guān)系Qcr=Qcr（Q）(當(dāng)Q <Qcr淤塞開始),也顯示在圖3。c)吸頭容量不應(yīng)高于額定的電動機(jī)容量以防止過熱和損壞保

15、護(hù)繼電器。因此,需要維護(hù)Nh = h/0*N0<=Nnom1964年，在300-400吸入式挖泥船NO.352上安裝了一個額定容量Nnom = 1250千瓦電動馬達(dá)，在1965年,馬達(dá)被一個更大的馬達(dá)(Nnom= 166千瓦)替換。吸頭的Nh - Q曲線的交叉點(圖4)的和直線確定關(guān)系QN =QN（h）,描述假設(shè)電機(jī)沒有超載時最大允許液壓混合排放量。這種關(guān)系也顯示在圖3。Qop =Qop(h)特征的操作伸展必須低于曲線QN = QN (h)。從300-400吸入式挖泥船NO.352上獲得的特征證實,實際上h的增加,因此,管道淤積的Qsol是有限的。吸水能力和電動機(jī)容量Nnom = 160

16、0千瓦這里沒有限制的影響。同時, 帶有電動機(jī)容量Nnom = 1250千瓦的正常的疏浚操作是不可能確定最佳操作條件。最佳操作條件是以每1米的土壤的最小的電力輸出輸入得到最大的挖掘土壤輸入。依據(jù)土壤吸入式挖掘船輸出可以發(fā)現(xiàn)以下幾點:Qsol=Q（h-0）/(sol-0)其中sol是運輸土壤（普通的沙漠sol=2.65 tons/ m3）特定比重，這里h和Q可以在曲線Qop =Qop(h)上發(fā)現(xiàn)。這關(guān)系Qsol = Qsol(h)證實土壤的最大輸出對應(yīng)于在曲線上Qop =Qop(h)正確的點并顯示在圖3 上。除了土壤輸出,一個測定疏浚的經(jīng)濟(jì)效率的重要參數(shù)是由與每立方米的土壤處理的相關(guān)電動機(jī)功率的支

17、出。這種電能消耗（有條件稱為特定這里）可以表示如下e=(Nh/ Qsol)kwh/m3soil 圖3顯示的關(guān)系e = e（h），這個關(guān)系證實了最小值對應(yīng)的最大Qsol，因此，用于運輸1立方米的土壤用的最大的電力消耗相當(dāng)于土壤挖掘的最大輸出，這其他的消耗與操作有關(guān)（工資，攤銷，架空等）主要取決于這段時間的疏浚操作。顯然，用將有越大的疏通能力對應(yīng)于1立方米的運土費用將有越小的消耗。 因此，每1立方米的土壤在最大開挖土壤輸出和最小的功率消耗的操作條件，已被證明之前，是最經(jīng)濟(jì)的條件。顯然，對于每一種情況下運行時，當(dāng)操作由壓力管道的長度，吸泵的容量，土壤的成分等決定，有一個特定的最佳值h，這個值管理最大

18、值Qsol和最小值e，因此，這個最佳是“真正的”最優(yōu)而不是僅僅通過吸頭容量確定的“絕對”的最佳。顯然，建筑業(yè)對實際的最優(yōu)解感興趣。剛才概述的這個方法的其他優(yōu)點是在操作條件下影響土壤疏通的唯一的獨立變量是特定的的液壓混合比重h，這個最佳h值可設(shè)定在自動裝載磁帶機(jī)的編程設(shè)備及其基本功能是在給定條件下的疏浚作業(yè)將保持恒定的h值。 控制對于不同掘進(jìn)方法（垂直焊縫，咬邊，等）的恒定h值的具體的命令的問題超出了本文的范圍，因分別研究。在300-400吸入式挖泥船NO.352上測h值，采用微克稠度，其沖力被直接引入到自動裝載磁帶機(jī)。 總結(jié) 1）本文介紹了一個船運行狀態(tài)定義為一個條件保障的最佳的吸入式挖掘船的概念，對于一個給定的標(biāo)題，每1米的土壤最小能量消耗的最大輸出功率。 2）液壓混合比重是自動吸入式挖掘船唯一定義的編程參數(shù)。 3）對于給定的情況下，這提供的方法允許計算比重值以確保最佳的操作。 4）“gidromekhanizatsiya“特拉斯辦公室用自動300-40吸入式挖掘船計算（使用這里提供的方法）產(chǎn)生的結(jié)果正好與用相同的機(jī)器直接測量數(shù)據(jù)相同 參考文獻(xiàn) 1.A.N klimentov，”一個吸入式挖掘船最佳工作條件的選擇，Gidrotekh. .Stroitel. ，11月12號（1951）。 2.A.N klimentov，“土泵的吸力容量和最佳排放”,在河