自动化吸入式挖掘船设计控制参数的计算

1、自动化吸入式挖掘船设计控制参数的计算 B.I. Karlin,B.M.Levin, UDC 624.132.3-82.002.5 M.I.Buakov,和N.A.Lopatin目前自动化的技术处理过程正在制造业和建筑行业快速发展。水力填充吸入挖掘船的自动化操作也正在开发。这个方向的第一步是对一个启动和停止挖掘挖掘船并预防真空损失和发展机械安全装置的自动系统的介绍。这些措施提高了挖掘船的性能也提高了劳动利用率,从而增加其输出。下一步将是一个完整的吸入挖掘船操作的自动化,即,电子设备的发展(已经被命名为一个自动疏浚操作符(baggermeister),或自动装卸机(autobagger)，在吸入挖

2、掘船操作期间可以完全接管操作符的函数。吸入挖掘船操作过程是如此多样化和不断变化的,在很大程度上取决于经营者的资格,并且,因此,疏浚操作符通过可以为随时反应同时变化的参数提供了明确的优势的电子控制设备更换。“自动”设计应该基于对工艺流程的熟悉和典型的定量关系。许多吸入式挖掘船设计的研究处理最近出现在出版社(1 5或是其他的)。提供建议最佳吸入挖掘船操作条件,作者假设的数量(真空的摄入量,液压组合一致性、排放,水头,等等)。基于挖掘船吸入能力的最大利用率的方法被证明是最受欢迎的(例如5)。实际上还存在以下的事实：a)决定了吸力和压力指数的压力管道不是任意地选择，而是取决于标题和一般地点的相互的位置

3、安排，即这个地点的大地测量学的特性，并且也取决于在某些管道直径的可用性,因此,压力管道不能通常被认为是一个决定性因素;b) 吸入式挖掘船在一定程度上限制了电动机的功率。 这一事实是在上面描述的方法完全被无视；c)在许多情况下关键淤塞排放由在给定压力线运土的颗粒大小决定可能是限制因素。基于这样的事实，这个方法也是不能被利用的。在每个特定情况下，在对最大输出设定的计算方法至关重要, 它基于在考虑所有可能的决定因素的情况下的实际操作条件上, 只有这些在这个过程中很容易修改，并且可以很容易地包含在“自动装卸机编程设备的因素应该被管理。“下面描述是一个通用计算方法的为了获得在某些实际情况，每1立方米运土

4、最低功耗的土壤的最大输出，有些关键参数值必须被设置在自动操作符的编程设备上，下面介绍一个通用的关于这些参数值的方法。这个被提议的方法被基于自动吸入式挖掘船的操作条件类型300 - 40 No.352的计算说明，在1964 - 1965年，被在伏尔加格勒 “Gidromekhanizatsiya “俄罗斯城市VoLzhsk特拉斯办公室测试。吸入式挖掘船的计算数据被测试。液压系统特性计算。液压系统的特点(吸入的总特征和压力管道)h米液压混合可以表示为h=Zgeom +Zdep （h- 0 ）/h +V2/2g+hw, Zgeom是几何的头,即,出料端管中心线的高度，此中心线在已挖掘完成的水库的水面

5、以上,单位是米；h和0是混合物和水的比重,单位分别是吨和立方米; Zdep是深度中心线的摄入量以适应储水库的水平面,单位是米;v是出料端压力管的平均液压混合速度，单位是米或是see; hw是系统中的总水力损失,单位是米。对于一个给定的由液压混合,管道长度、Zgeom 、Zdep,和D(管径)构成的粒度组成，这个系统特点h是液压混合放电的功能及其特定比重。h=h(Q, h)的关系可以表示为一个曲线族,每个曲线对应于一定值。系统的水头损失hw 是摄入损失hw、损失hw和压力管道的h的总和。沿横向压力管道的长度的损失可以根据对液压下土壤运输的计算的技术指导说明来确定。水头损失的终点是沿着斜管的一部分

6、,沿着水平部分,和当地的损失的总和。沿倾斜部分损失也可能由TU6决定的。吸入管的局部损失是入口损失和球铰链(软管)的损失。吸入管道特点,关系所需的真空吸入高度Hvac液压混合高度(单位:米)液压混合放电,和它的特定比重,可能会测定如下:Hvac.h= Zdep（h- 0 ）/h+(Zsuc+V2suc/2g)+hw.sucZsuc是几何吸入高度单位是米；Vsuc是吸水管摄入量的平均水力混合速度单位是米或see。300 - 40吸泥机No.352的计算,是为了 土壤挖掘标题(平均颗粒直径av = 0.3 ram),和压力管道长度Z = 1486,以及吸入寻线总额Zin= 25米而制作。这个吸入管

7、道直径Dsuc = 0.6米,压力管道直径Dpr = 0.6米。以下被认为: Zgeom = 5.8米和Zdep = 10米。根据V.V.Sochilov7 的数据,局部阻力系数在摄入量和球铰链方面被作为gin= 0.84和gball = 0.25。很明显,在挖掘船操作期间,gin的值因为依赖于把吸力头放入标题的程度,但gin的变化不应在稳定的操作条件期间极大的影响系统特点。这个计算被用作从每立方米1.05吨到每立方米1.3吨变化的液压混合比重，图1显示了系统特性曲线族h = h(Q,7h),图2显示了曲线族Hvac.h = Hvac.h (Q,7h),其中每个对应一个特定的价值h。操作和空化

8、特性测定液压混合操作。吸入式挖掘船对水的运行特性是已经知道了的。直接测定吸入式挖掘船不同粒度和比重的液压混合的特点是相当困难的。因此,寻找一个液压混合操作内特征可以利用对水的特性或液压混合操作重新计算的方法，第八章中讨论。根据该方法,压头重新计算可能通过以下方程Hh=H0(1-A) （h- 0 ）/h,m,Hh和H0是压力头(液压组合的高度单位为米)随着正在开发的关于带有比重Th和水的液压混合的吸泥机，分别是一个系数取决于类型的挖掘船(20 p-ll类型挖掘船= 0.33)。图1显示了曲线族Hh = Hh (Q,7h)，关于型号20 p-11m吸水头安装在300 40型号为No.352挖掘船,

9、每个曲线对应于一定值h。这个吸头的操作特点被在9之前确定。重新计算的能力可以通过表达式的手段被完成。Nh=h/0 N0图1.吸水头Hh和格子h是和液压混合供给Q相关的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 图2.正当的Hallvac,h 和必需的Hallvac,h 真空吸入深度是和液压混合供给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分别是操作泵关于带有比重Yh的液压混合或水所需的能力。重新计算的可用真空吸入深度可能按照第八章中发现的关系完成。Hallvac,h= Hallvac,0 -Ha(1- 0/h)其中，Hallvac,h是关于带有比重值h得液化混合物的真空吸入深度（液压组合的高度单位为米）；Hallvac,0对所有的水都是相同的；Ha=Hatm-Hsat,其中Hatm是水的大气压强，用米表示；Hsat是饱和水蒸汽的压力（在它的温度上）图2显示了曲线族Hall

11、vac,h = Hallvac,h (Q,7 h)每个对应于一定Yh价值。操作特点策划和决心实施限制。发生在这个给定的带有液化混合比重Yh系统中的的排放可能取决于网格的叠加和在相同的Yh值吸头特征，在给定条件下对于每个值Yh都有一个明确的对应排放值Qop，Qop被认为是在特征的交叉点(操作点)。运行的轨迹，即，Qop=Qop（h）关系, 所以说,代表一个“操作”系统的特性,允许系统中确定放电在实际条件下基于单个参数的液压混合运输比重Yh”系统的“操作”特性显示在图3，实验点(系统放电和液压混合比重)通过直接测量在吸入式挖泥船上获得,被叠加在设计特点由曲线1表示。液压混合的比重通过微克测定及其放

12、电通过文丘里流量计测定。理论和实验的比较数据显示他们令人满意的一致。图3.操作系统及其极限曲线的特征。1) 系统的“操作”的特征;2) 系统的“吸”的特征;3)“淤积”特性;4)系统的“功率”的特点。名义电动机容量Nnom = 1250千瓦;5)系统的“功率”的特点,名义上的电动机容量Nnom = 1600千瓦;6)液压混合固体放电Qsol;7)单位能耗e图4.与液压混合输入Q相关的吸头所用的容量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。吸入式挖掘机操作特点应该是有限的,在实际条件下抽吸泵是只能提供液压混合达到一定的定值h。这表述了这样一个事实:正常的操作条件应符合以下要求:a)为了防止气蚀，真空摄入量应小于允许的值，也就是说：Hvac,h Hallvac,h根据其特定的比重，Hvac,h= Hvac,h(Q)和 Hallvac,h= Hallvac,h(Q)曲线的相交点（图2）决定了最大的可允许的液压混合排放量 (基于在初期空穴操作的基础上)。这些点的轨迹决定了关系Qvac = Qvac(Yh),即“吸”的特征操作。在过去作为

14、真实案例被发现的特性也标注在图3。b)压力管道操作,以便为了淤塞是在极限值以下。在特定情况下的淤积程度可以被假定为零(也就是说,它可以在没有淤塞的条件下操作)。有必要那么液压混合速度高于和淤积开始的速率对应的临界速度是有必要的，即V>=Vcr。这种不相等可以被以下取代Q>=Qcr。 这里Qcr= VcrD2/4是鉴定的淤积排放量。根据h ，对于给定的粒度组成和对于一个给定的压力管道直径这个鉴定的速率Vcr可能发现， 这个淤积特点,即。可以恰当的限制操作特点的关系Qcr=Qcr（Q）(当Q <Qcr淤塞开始),也显示在图3。c)吸头容量不应高于额定的电动机容量以防止过热和损坏保

15、护继电器。因此,需要维护Nh = h/0*N0<=Nnom1964年，在300-400吸入式挖泥船NO.352上安装了一个额定容量Nnom = 1250千瓦电动马达，在1965年,马达被一个更大的马达(Nnom= 166千瓦)替换。吸头的Nh - Q曲线的交叉点(图4)的和直线确定关系QN =QN（h）,描述假设电机没有超载时最大允许液压混合排放量。这种关系也显示在图3。Qop =Qop(h)特征的操作伸展必须低于曲线QN = QN (h)。从300-400吸入式挖泥船NO.352上获得的特征证实,实际上h的增加,因此,管道淤积的Qsol是有限的。吸水能力和电动机容量Nnom = 160

16、0千瓦这里没有限制的影响。同时, 带有电动机容量Nnom = 1250千瓦的正常的疏浚操作是不可能确定最佳操作条件。最佳操作条件是以每1米的土壤的最小的电力输出输入得到最大的挖掘土壤输入。依据土壤吸入式挖掘船输出可以发现以下几点:Qsol=Q（h-0）/(sol-0)其中sol是运输土壤（普通的沙漠sol=2.65 tons/ m3）特定比重，这里h和Q可以在曲线Qop =Qop(h)上发现。这关系Qsol = Qsol(h)证实土壤的最大输出对应于在曲线上Qop =Qop(h)正确的点并显示在图3 上。除了土壤输出,一个测定疏浚的经济效率的重要参数是由与每立方米的土壤处理的相关电动机功率的支

17、出。这种电能消耗（有条件称为特定这里）可以表示如下e=(Nh/ Qsol)kwh/m3soil 图3显示的关系e = e（h），这个关系证实了最小值对应的最大Qsol，因此，用于运输1立方米的土壤用的最大的电力消耗相当于土壤挖掘的最大输出，这其他的消耗与操作有关（工资，摊销，架空等）主要取决于这段时间的疏浚操作。显然，用将有越大的疏通能力对应于1立方米的运土费用将有越小的消耗。 因此，每1立方米的土壤在最大开挖土壤输出和最小的功率消耗的操作条件，已被证明之前，是最经济的条件。显然，对于每一种情况下运行时，当操作由压力管道的长度，吸泵的容量，土壤的成分等决定，有一个特定的最佳值h，这个值管理最大

18、值Qsol和最小值e，因此，这个最佳是“真正的”最优而不是仅仅通过吸头容量确定的“绝对”的最佳。显然，建筑业对实际的最优解感兴趣。刚才概述的这个方法的其他优点是在操作条件下影响土壤疏通的唯一的独立变量是特定的的液压混合比重h，这个最佳h值可设定在自动装载磁带机的编程设备及其基本功能是在给定条件下的疏浚作业将保持恒定的h值。 控制对于不同掘进方法（垂直焊缝，咬边，等）的恒定h值的具体的命令的问题超出了本文的范围，因分别研究。在300-400吸入式挖泥船NO.352上测h值，采用微克稠度，其冲力被直接引入到自动装载磁带机。 总结 1）本文介绍了一个船运行状态定义为一个条件保障的最佳的吸入式挖掘船的概念，对于一个给定的标题，每1米的土壤最小能量消耗的最大输出功率。 2）液压混合比重是自动吸入式挖掘船唯一定义的编程参数。 3）对于给定的情况下，这提供的方法允许计算比重值以确保最佳的操作。 4）“gidromekhanizatsiya“特拉斯办公室用自动300-40吸入式挖掘船计算（使用这里提供的方法）产生的结果正好与用相同的机器直接测量数据相同 参考文献 1.A.N klimentov，”一个吸入式挖掘船最佳工作条件的选择，Gidrotekh. .Stroitel. ，11月12号（1951）。 2.A.N klimentov，“土泵的吸力容量和最佳排放”,在河