自動(dòng)化吸入式挖掘船設(shè)計(jì)控制參數(shù)的計(jì)算

1、自動(dòng)化吸入式挖掘船設(shè)計(jì)控制參數(shù)的計(jì)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(dòng)化的技術(shù)處理過(guò)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(dòng)化操作也正在開發(fā)。這個(gè)方向的第一步是對(duì)一個(gè)啟動(dòng)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(dòng)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(dòng)利用率,從而增加其輸出。下一步將是一個(gè)完整的吸入挖掘船操作的自動(dòng)化,即,電子設(shè)備的發(fā)展(已經(jīng)被命名為一個(gè)自動(dòng)疏浚操作符(baggermeister),或自動(dòng)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(guò)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(yíng)者的資格,并且,因此,疏浚操作符通過(guò)可以為隨時(shí)反應(yīng)同時(shí)變化的參數(shù)提供了明確的優(yōu)勢(shì)的電子控制設(shè)備更換?！白詣?dòng)”設(shè)計(jì)應(yīng)該基于對(duì)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(jì)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)?；谕诰虼肽芰Φ淖畲罄寐实姆椒ū蛔C明是最受歡迎的(例如5)。實(shí)際上還存在以下的事實(shí)：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(diǎn)的相互的位置

3、安排，即這個(gè)地點(diǎn)的大地測(cè)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(gè)決定性因素;b) 吸入式挖掘船在一定程度上限制了電動(dòng)機(jī)的功率。 這一事實(shí)是在上面描述的方法完全被無(wú)視；c)在許多情況下關(guān)鍵淤塞排放由在給定壓力線運(yùn)土的顆粒大小決定可能是限制因素?；谶@樣的事實(shí)，這個(gè)方法也是不能被利用的。在每個(gè)特定情況下，在對(duì)最大輸出設(shè)定的計(jì)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(shí)際操作條件上, 只有這些在這個(gè)過(guò)程中很容易修改，并且可以很容易地包含在“自動(dòng)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€(gè)通用計(jì)算方法的為了獲得在某些實(shí)際情況，每1立方米運(yùn)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(dòng)操作符的編程設(shè)備上，下面介紹一個(gè)通用的關(guān)于這些參數(shù)值的方法。這個(gè)被提議的方法被基于自動(dòng)吸入式挖掘船的操作條件類型300 - 40 No.352的計(jì)算說(shuō)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(cè)試。吸入式挖掘船的計(jì)算數(shù)據(jù)被測(cè)試。液壓系統(tǒng)特性計(jì)算。液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)(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(kù)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(chǔ)水庫(kù)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(duì)于一個(gè)給定的由液壓混合,管道長(zhǎng)度、Zgeom 、Zdep,和D(管徑)構(gòu)成的粒度組成，這個(gè)系統(tǒng)特點(diǎn)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(gè)曲線族,每個(gè)曲線對(duì)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(zhǎng)度的損失可以根據(jù)對(duì)液壓下土壤運(yùn)輸?shù)挠?jì)算的技術(shù)指導(dǎo)說(shuō)明來(lái)確定。水頭損失的終點(diǎn)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(diǎn),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(huì)測(cè)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(jì)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(zhǎng)度Z = 1486,以及吸入尋線總額Zin= 25米而制作。這個(gè)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?yàn)橐蕾囉诎盐︻^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(diǎn)。這個(gè)計(jì)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(gè)對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的價(jià)值h。操作和空化

8、特性測(cè)定液壓混合操作。吸入式挖掘船對(duì)水的運(yùn)行特性是已經(jīng)知道了的。直接測(cè)定吸入式挖掘船不同粒度和比重的液壓混合的特點(diǎn)是相當(dāng)困難的。因此,尋找一個(gè)液壓混合操作內(nèi)特征可以利用對(duì)水的特性或液壓混合操作重新計(jì)算的方法，第八章中討論。根據(jù)該方法,壓頭重新計(jì)算可能通過(guò)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(gè)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(hào)20 p-11m吸水頭安裝在300 40型號(hào)為No.352挖掘船,

9、每個(gè)曲線對(duì)應(yīng)于一定值h。這個(gè)吸頭的操作特點(diǎn)被在9之前確定。重新計(jì)算的能力可以通過(guò)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(jì)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(duì)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(gè)對(duì)應(yīng)于一定Yh價(jià)值。操作特點(diǎn)策劃和決心實(shí)施限制。發(fā)生在這個(gè)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(duì)于每個(gè)值Yh都有一個(gè)明確的對(duì)應(yīng)排放值Qop，Qop被認(rèn)為是在特征的交叉點(diǎn)(操作點(diǎn))。運(yùn)行的軌跡，即，Qop=Qop（h）關(guān)系, 所以說(shuō),代表一個(gè)“操作”系統(tǒng)的特性,允許系統(tǒng)中確定放電在實(shí)際條件下基于單個(gè)參數(shù)的液壓混合運(yùn)輸比重Yh”系統(tǒng)的“操作”特性顯示在圖3，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)(系統(tǒng)放電和液壓混合比重)通過(guò)直接測(cè)量在吸入式挖泥船上獲得,被疊加在設(shè)計(jì)特點(diǎn)由曲線1表示。液壓混合的比重通過(guò)微克測(cè)定及其放

12、電通過(guò)文丘里流量計(jì)測(cè)定。理論和實(shí)驗(yàn)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(diǎn)。名義電動(dòng)機(jī)容量Nnom = 1250千瓦;5)系統(tǒng)的“功率”的特點(diǎn),名義上的電動(dòng)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(diǎn)應(yīng)該是有限的,在實(shí)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(gè)事實(shí):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(shuō)：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(diǎn)（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(diǎn)的軌跡決定了關(guān)系Qvac = Qvac(Yh),即“吸”的特征操作。在過(guò)去作為

14、真實(shí)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(shuō),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(duì)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(duì)于給定的粒度組成和對(duì)于一個(gè)給定的壓力管道直徑這個(gè)鑒定的速率Vcr可能發(fā)現(xiàn)， 這個(gè)淤積特點(diǎn),即?？梢郧‘?dāng)?shù)南拗撇僮魈攸c(diǎn)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(dòng)機(jī)容量以防止過(guò)熱和損壞保護(hù)繼電器。因此,需要維護(hù)

15、Nh = h/0*N0=Nnom1964年，在300-400吸入式挖泥船NO.352上安裝了一個(gè)額定容量Nnom = 1250千瓦電動(dòng)馬達(dá)，在1965年,馬達(dá)被一個(gè)更大的馬達(dá)(Nnom= 166千瓦)替換。吸頭的Nh - Q曲線的交叉點(diǎn)(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(shí)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(shí),實(shí)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(dòng)機(jī)容量Nnom = 1600千瓦這里沒有限制的影響。同時(shí),

16、 帶有電動(dòng)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(diǎn):Qsol=Q（h-0）/(sol-0)其中sol是運(yùn)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(shí)土壤的最大輸出對(duì)應(yīng)于在曲線上Qop =Qop(h)正確的點(diǎn)并顯示在圖3 上。除了土壤輸出,一個(gè)測(cè)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(dòng)機(jī)功率的支出。這種電能消耗（有條件稱為特定

17、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(gè)關(guān)系證實(shí)了最小值對(duì)應(yīng)的最大Qsol，因此，用于運(yùn)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(shí)間的疏浚操作。顯然，用將有越大的疏通能力對(duì)應(yīng)于1立方米的運(yùn)土費(fèi)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(duì)于每一種情況下運(yùn)行時(shí)，當(dāng)操作由壓力管道的長(zhǎng)度，吸泵的容量，土壤的成分等決定，有一個(gè)特定的最佳值h，這個(gè)值管理最大值Qsol和最小值e，因此，這個(gè)

18、最佳是“真正的”最優(yōu)而不是僅僅通過(guò)吸頭容量確定的“絕對(duì)”的最佳。顯然，建筑業(yè)對(duì)實(shí)際的最優(yōu)解感興趣。剛才概述的這個(gè)方法的其他優(yōu)點(diǎn)是在操作條件下影響土壤疏通的唯一的獨(dú)立變量是特定的的液壓混合比重h，這個(gè)最佳h值可設(shè)定在自動(dòng)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(duì)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(cè)h值，采用微克稠度，其沖力被直接引入到自動(dòng)裝載磁帶機(jī)。 總結(jié) 1）本文介紹了一個(gè)船運(yùn)行狀態(tài)定義為一個(gè)條件保障的最佳的吸入式挖掘船的概念，對(duì)于一個(gè)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(dòng)吸入式挖掘船唯一定義的編程參數(shù)。 3）對(duì)于給定的情況下，這提供的方法允許計(jì)算比重值以確保最佳的操作。 4）“gidromekhanizatsiya“特拉斯辦公室用自動(dòng)300-40吸入式挖掘船計(jì)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(cè)量數(shù)據(jù)相同 參考文獻(xiàn) 1.A.N klimentov，”一個(gè)吸入式挖掘船最佳工作條件的選擇，Gidrotekh. .Stroitel. ，11月12號(hào)（1951）。 2.A.N klimentov，“土泵的吸力容量和最佳排放”