Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Конструирование и расчет щита
Несмотря на большое разнообразие типов проходческих щитов, их корпус проектируют по идентичным схемам, в виде ребристой конструкции кругового очертания, монтируемой из отдельных сегментов. Основными элементами корпуса сборно-литого щита являются ножевое кольцо, опорное кольцо и оболочка. В щитах сборно-сварной конструкции вместо ножевого и опорного колец проектируют одно ножеопорное кольцо [1, с. 213–217]. Внутри корпуса немеханизированного щита устанавливают горизонтальные и вертикальные перегородки. В механизированных щитах вместо перегородок предусматривают опорные площадки для установки на них станин исполнительного рабочего органа. Каждый щит должен быть оснащен системой щитовых гидроцилиндров, а немеханизированный щит, кроме того, системами забойных и платформенных гидроцилиндров. Основные положения расчета щитов приведены в [1, с. 222–225]. Определение геометрических размеров щита. Поперечные размеры проходческого щита должны соответствовать, прежде всего, конфигурации и размерам конструкции обделки. Наружный диаметр щита определяется по формуле: D щ = D н+ dз + 2dо, (5.1)
Полная длина щита по верху L щ складывается из длины ножевого кольца L н, длины опорного кольца L ок и длины свободной части оболочки L о: L щ =L н + L ок +L о. (5.2) Таблица 5.2 Размеры элементов корпуса щита
Длина ножевого кольца определяется геологическими условиями (чем слабее грунт, тем больше L н), но должна быть не менее 1 м из условия размещения проходчиков в призабойной зоне. Длина ножевого кольца по низу = L н– а, где а = 0, 4…0, 5 м – аванбек. При курсовом проектировании можно принять L н = 1…1, 2 м – в устойчивых грунтах; L н = 1, 4…1, 7 м – в неустойчивых грунтах. Длина опорного кольца определяется по условиям размещения и надежного закрепления в нем щитовых гидроцилиндров и назначается в пределах удвоенной величины хода щитового гидроцилиндра или – ширины кольца обделки b к, т. е. L ок = 1, 6...2, 0 b к. Длина свободной (хвостовой) части оболочки щита определяется как сумма: L о = m 1 + m 2 + m 3, (5.3)
Внутренний диаметр щита – по оболочке = D н + dз; в пределах опорного кольца = D щ – 2 h о, где h о – высота сечения сегмента опорного (ножевого) кольца, определяемая по табл. 5.2. Перегородки размещают с учетом удобства ведения проходческих работ, а также для придания жесткости конструкции щита. Расстояние между вертикальными перегородками составляет 1, 2…1, 9 м, а высота ярусов – 1, 7…2, 0 м. Управляемость щита характеризует коэффициент маневренности, определяемый как отношение длины щита к его диаметру: M = L щ/ D щ. Для немеханизированных щитов средних щитов – М = 0, 8...1, 0; для больших щитов – М = 0, 45...0, 6. У механизированных щитов величина коэффициента, как правило, больше. Определение сопротивлений, преодолеваемых щитом. Расчет сопротивлений производится с целью установления необходимой мощности щитовых и забойных гидроцилиндров. Полное сопротивление, преодолеваемое щитовыми гидроцилиндрами, определяется как сумма сопротивлений: W = W 1 + W 2 + W 3 + W 4, (5.4)
Воздействие вышеуказанных усилий на проходческий комплекс при его передвижке условно показано на рис. 5.1.
Рис. 5.1. Схема к определению сопротивлений, преодолеваемых при передвижке щита Сопротивление трения наружной поверхности щита по грунту: W 1 = [2(q + p а) L щ D щ + P щ]μ 1, (5.5)
Лобовое сопротивление грунта в забое W 2 определяется в зависимости от технологии проходки тоннеля. Так, например, при сплошном или частичном креплении забоя: W 2 = P заб n заб > p а F заб, (5.6)
При проходке методом вдавливания в грунт щитов с закрытой головной частью: , (5.7)
. При проходке в устойчивых грунтах без временного крепления забоя и без врезания ножевого кольца либо при проходке механизированным щитом можно принять W 2= 0. При проходке щитами с активным пригрузом забоя: , (5.8)
Другие примеры расчета W 2 приведены в [1, с. 224]. Сопротивление трения обделки по оболочке щита для сборной обделки: W 3 = P обд μ 2, (5.9)
Сопротивление от веса перемещаемых вместе со щитом конструкций технологического комплекса: W 4 = K м P кμ 2, (5.10)
Следует иметь в виду, что сопротивление W 3следует учитывать только при монтаже обделки на оболочке щита, W 4– когда технологический комплекс конструктивно связан с проходческим щитом. Для обеспечения передвижения щита необходимо выполнение следующего условия: , (5.11)
Полное расчетное усилие щитовых гидроцилиндров с коэффициентом запаса k = 1, 3…1, 5, учитывающим необходимость отключения части гидроцилиндров при движении на кривой и при корректировке движения, составляет: P щ = kР, (5.12) а усилие одного гидроцилиндра: ,
Обычно число щитовых гидроцилиндров назначают таким, чтобы на каждый элемент обделки (не считая ключевых) приходилось не менее двух. Для щитов средних диаметров n = 16…24 штуки, для щитов больших диаметров n = 24…36 штук (см. табл. 2– 4 Приложения). Усилие одного щитового гидроцилиндра не должно превышать P д≤ 2500 кН.
|