автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Разработка методов расчета и рабочих органов нового типа машин для прочистки канализационных сетей гидродинамическим способом

тат^ВДИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Проблема прочистки труб при эксплуатации канализационных сетей, применяемые способы прочистки

1.2. Конструктивные особенности и технические характеристики отечественных и зарубежных машин для црочистки канализационных сетей гидродинамическим способом . ^

1.3. Гидродинамические рабочие органы машин для црочистки канализационных сетей.

1.4. Анализ результатов ранее проводимых исследований и испытаний машин для прочистки канализационных сетей.

1.5. Цель и задачи исследований

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ПРОЧИСТКИ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СЕТЕЙ ГВДРОДИНАМШЕСКИМ СПОСОБОМ

2.1. Системный анализ работы машины и гипотеза физической картины рабочего процесса

2.2. Приближенная физико-математическая модель рабочего процесса

2.3. Основные исходные требования к конструкции гидродинамических рабочих органов

2.4. Выводы.

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

3.1. Оцределение задач и обоснование методов экспериментальных исследований.

3.2. Описание экспериментальной установки

3.3. Методика экспериментальных исследований, планирование экспериментов

3.4. Результаты экспериментальной проверки математических моделей.П

3.5. Зависимость подъемной силы рабочих органов нового типа от основных факторов.

3.6. Зависимость средней начальной скорости движения безнапорного многофазного потока по прочищаемой трубе от основных факторов.*

3.7. Анализ результатов исследований.

4. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА НОВЫХ РАБОЧИХ

ОРГАНОВ И СПЕЦОБОРУДОВАНИЯ МАШИН ДЛЯ ПРОЧИСТКИ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СЕТЕЙ ВДРОДИНАМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

4.1. Описание конструкций и принципа действия гидродинамических рабочих органов нового типа.

4.2. Методика инженерного расчета специального оборудования и рабочих органов машин для прочистки канализационных сетей гидродинамическим способом

4.3. Рекомендации по выбору оптимальных режимов работы : машин в различных эксплуатационных условиях

4.4. Описание машин для прочистки канализационных сетей гидродинамическим способом, созданных с использованием результатов исследований, результаты технико-экономических исследований.

Грандиозный размах жилищного и промышленного строительства в СССР, постоянное повышение уровня благоустройства населенных мест требует увеличения цротяженности канализационных сетей.

В ближайшие годы общая цротяженность сетей раздельной, общесплавной и комбинированных систем канализации в нашей стране превысит 500000 км. Основную часть стоимости и трудозатрат по содержанию канализационных сетей составляют затраты на профилактическую прочистку и устранение аварийных засорений канализационных трубопроводов. Выполнение такого объема работ возможно только при полной механизации с применением специальных машин для прочистки канализационных трубопроводов гидродинамическим способом.

Для удовлетворения потребности народного хозяйства в машинах гидродинамического действия ГКНТ цри СМ СССР в программах работ по решению важнейших научно-технических проблем под индексом 0.21.02 поставил проблему создания высокоэффективной машины для прочистки канализационных трубопроводов гидродинамическим способом на шасси КамАз.

Отсутствие научнообоснованной методики расчета гидродинамических рабочих органов и спецоборудования машин для прочистки сетей потребовало выяснения физической картины и сущности рабочих процессов. Особое внимание в настоящей работе уделялось также определению исходных требований к гидродинамическим рабочим органам, установлению их рациональных конструктивных параметров, выбору оптимальных режимов работы машин в различных эксплуатационных условиях, анализу технико-экономической эффективности машины в целом.

Методологически работы проводились на основе системного анализа и с использованием статистических методов планирования многофакторных экспериментов. Рассмотрены математические модели, пригодные для описания ряда процессов, теоретически и эмпирически выведены основные зависимости, необходимые для разработки инженерной методики расчета гидродинамических рабочих органов и спецоборудования машин для прочистки канализационных трубопроводов.

Работа выполнена в отделе машин уборки и санитарной очистки городов ВНИИКоммунмаша. Экспериментальные исследования рабочих процессов, происходящих при прочистке канализационных трубопроводов гидродинамическим способом, проводились на полупромышленной установке, разработанной автором, по специальной методике.

В результате работы создана высокоэффективная машина для прочистки канализационных трубопроводов гидродинамическим способом на шасси КамАз, выпускаемая серийно со Знаком качества, проведена модернизация машины К0-502.

На защиту выносятся результаты теоретических и экспериментальных исследований физической сущности рабочих процессов прочистки канализационных трубопроводов гидродинамическим способом, методика и результаты теоретических и экспериментальных исследований гидродинамических рабочих органов нового типа, исходные требования к конструкции гидродинамических рабочих органов и рекомендации по выбору оптимальных конструктивных параметров рабочих органов нового типа, методика расчета гидродинамических рабочих органов и спецоборудования, рекомендации по выбору оптимальных режимов работы машин для прочисткиканализационных сетей гидродинамическим способом, результаты расчета экономической эффективности машин в народном хозяйстве.

ШВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯI.I. Проблема прочистки труб при эксплуатации канализационных сетей, применяемые способы прочистки.

Сточные воды, поступающие в канализационную сеть, представляют собой полццисперсную систему с большим количеством нерастворимых примесей. По данным исследований Яковлева С.В., Федорова Н.Ф., Шигорина Г.Г., Колобанова С.К. /24,36,68,73,77/ количество нерастворимых примесей, содержащихся в городских сточных водах, составляет в среднем 0,065 кг на одного жителя в сутки. При непостоянстве гидравлического режима и малых уклонах, при случайном попадании в трубы предметов, не транспортируемых сточной водой, а также при других неблагоприятных условиях, снижающих скорость потока или прекращающих поступление сточных вод, нерастворимые примеси выпадают в трубах в виде осадка.

По данным проф.Н.Ф.Федорова, А.П.Вильвальда /68/ плотность выпадащего в трубах осадка в среднем 1,6-1,8 т/мЗ,. более 95$ объема отложений составляют минеральные вещества. Гранулометрический состав отложений | /80/ Восточного района канализации г.Ленинграда (Фрунзенский, Невский районы) представлен на рис.1.

Наличие осадка в трубах и его постоянное накопление приводит к уменьшению пропускной способности сети, засорению, а иногда и к полной закупорке труб, недопустимой в условиях современного города. Поэтому в настоящее время канализационные сети в зависимости от гидравлических условий на разных участках прочищаются от I до 5-6 раз в год.кIа -еа* at ха *аф gU50403020100,00005 0,00025 0,0010,0001 0,0005Сх0,002 0,004 0,01 0,02 0,003 0,05 0,015Диаметр фракций, мIОСIЕис.1. Гранулометрический состав отложений Восточного района канализацииг. Ленинграда.

В большинстве городов в профилактической прочистке не нуздается лишь небольшая часть сети /13,63,79/ (.

Например, в г.Ленинграде 1фи общей протяженности сети более 4,6 тыс.км диаметром до 1600 мм по плану Управления Водоканала прочищается ежегодно 2104,8 км канализационной сети диаметром до 600 мм.

Кроме профилактической прочистки часто появляется необходимость устранения аварийных засоров при полной закупорке сети. По данным института "Укргипрокоммунстрой", количество аварийных закупорок колеблется от I до 40 на I км.IРаспределение общего объема,стоимости; и трудозатрат на непосредственное обслуживание канализационной сети г.Ленинграда по данным ЛНИЙ АКХ/25/1 представлено в табл.1.

Таблица IНаименование работ Стоимость, % Трудозатраты^Обследование сети 5 6Профилактическая прочистка 45 47Текущий ремонт 4 4Ликвидация аварий 46 43По данным НИИКВОВ и института "Гипрокоммунводоканал /I/ трудозатраты на устранение засоров составляют 40$, а на профилактическую прочистку 38$ от общих трудозатрат на эксплуатацию канализационной сети.

Из рассмотрения работ Г.Г.Шигорина, И.А.Абрамовича, Л.И.Стрельцовой, Р.Г.Морозовой, М.В.Молокова /1,20,21,36,39,65/1 явствует, что в большинстве случаев црочистка труб и ликвидация закупорок производится следуицими способами: механическим, гидравлическим и гидродинамическим. Механический способ прочистки /67/ с помощью ручных и механических лебедок универсален, позволяет прочищать трубы любых диаметров и степени засоренности. Однако, производительность труда низкая, работы производятся в чрезвычайно плохих санитарно-гигиенических условиях и связаны с повышенной опасностью для жизни рабочих.

Гидравлическим способом прочищают канализационные трубы при помощи шаров, цилиндров и щитов различной конструкции, пе-рекрывавдих верхнюю часть трубы, и с помощью поливомоечных машин, используемых в данном случае не по прямому назначению. Црочистка шарами и цилиндрами имеет ограниченное применение, так как необходимо большое заполнение труб потоком сточных вод, причем, все операции цроизводятся вручную в неблагоцрият-ных санитарных условиях.

Промывка труб с помощью поливомоечных машин по санитарно-гигеническим условиям лучше предыдущих способов, однако, по данным М.В.Молокова и Г.П.Григорьева /15,21/ длина и диаметр прочищаемых труб этим способом ограничены.

Гидродинамический способ прочистки канализационных труб с помощью специальных машин в настоящее время является наиболее производительным и благоприятным по санитарно-гигиеническим условиям труда. Этот способ позволяет почти полностью механизировать процесс прочистки, значительно снизить численность работников, занятых на прочистке канализационных трубоцроводов.

Применение для профилактической прочистки машин гидродинамического действия по данным М.В.Молокова, С.М.Шифрина ' /20,21,63/ и зарубежных специалистов/81,82,83,84/ резко снижает возможность образования аварийных закупорок, повышает производительность труда в 4-5 раз по сравнению с механизированной прочисткой. Численность работников, занятых на прочистке при применении одной машины, уменьшается на 10-15 человек, себестоимость прочистки снижается в 5-6 раз.

Прочистка канализационных трубоцроводов гидродинамическим способом производится следующим способом:машина устанавливается у нижнего колодца прочищаемого участка,и оператор, не опускаясь в колодец, заправляет рукав высокого давления с гидродинамическим рабочим органом в канализационную трубу с помощью специального устройства. После включения насоса вода из цистерны под давлением поступает по рукаву в рабочий орган, формирующий струи воды высокого давления. За счет реактивных струй, направленных назад, создается тяговое усилие, продвигающее рабочий орган и соединенный с ним рукав по очищаемой трубе вперед до следующего колодца; струи интенсивно размывают и транспортируют осадок. После прохождения всего очищаемого участка рукав с рабочим органом извлекают из трубы и перемещают машину к следующему колодцу.

1.2. Конструктивные особенности и технические характеристики отечественных и зарубежных машин для прочистки канализационных сетей гидродинамическим способом.

В состав машин для прочистки канализационных трубопроводов обязательно входят следующие узлы и агрегаты: насос высокого давления, цистерна для воды, барабан, рукав высокого давления, гидродинамические рабочие органы /35,65,85/.

За рубежом накоплен большой црактический опыт создания машин для прочистки канализационных сетей гидродинамическим способом /8,17,45,54/ • Известно более 30 крупных фирм, производящих машины и оборудование для прочистки канализационных сетей гидродинамическим способом.

Ведущими по выпуску машин и оборудования для гидродинамической очистки являются фирмы ФРГ, США и Великобритании.

Производственные программы ведущих фирм обычно охватывают все узлы и агрегаты, входящие в спецоборудование машин гидродинамического действия, не специализированные фирмы при изготовлении машин используют в основном покупные комплектующие, изготавливая лишь отдельные виды оборудования.

Агрегаты с подачей воды из внешнего источника отличаются конструктивной простотой, имеют привод насоса и спецмеханизмов от электродвигателя или от ДВС и монтируются на тележках, которые перемещаются на место работы любым транспортным средством с достаточным тяговым усилием.

Примером простейшего агрегата с подачей воды из внешнего источника может служить выпускаемая фирмой Ruhotha&er Maschinenfahrik Schwarz Dyckerhoff KG (ФРГ)гидродинамическая установка " Rama tic " типа &h50£F смонтированная на одноосном прицепе.

Автономные агрегаты для гидродинамической очистки выпускаются и используются практически во всех странах мира.

Такие агрегаты базируются на автомобильных или тракторных шасси подходящей грузоподъемности, чаще всего используются автомобильные шасси.

Привод спецоборудования этих машин осуществляется от двигателя шасси или от автономного двигателя. По возможности применения они делятся на машины, работавдие только при положительной температуре, и на машины, у которых основные узлы установлены в обогреваемых отсеках, поэтому прочистка канализационных сетей с помощью этих машин может производиться и при отрицательных температурах о кружащего воздуха.

Схема компоновки спецоборудования гидродинамических машин типа " IVoma А1и7?гсг£ " (ФРГ) характерна для большинства машин, базирующихся на шасси грузовых автомобилей с открытым размещением барабанов, трубоцроводов, пульта управления и других узлов. Например, сходные компоновочные схемы имеют машины фирм Faun -l/Perke, Matter, /Се/fer- сА (ФРГ),Сек /се £ ?ese (Италия), машина К0-502А Арзамасского завода коммунального машиностроения и др.

Барабаны для намотки рукавов у этих маший расположены за цистерной и не закрыты облицовкой. В отличие от "/#6>7zz<z A tumatп у машин фирм Faun IVerke и //а//ег пульт управления открыт и обращен панелью назад. Привод барабанов гидравлический, скорость вращения бесступенчато регулируется.

Арзамасским заводом коммунального машиностроения серийно выпускается машина для прочистки канализационных сетей на шасси ЗИЛ-130 К0-502/23/. Схема компоновки спецоборудования машины аналогична схемам описанных выше машин с отбытой установкой всех узлов: барабан для намотки рукава хфепится на кронштейне к заднему днищу цистерны, под барабаном размещен насос высокого давления типа ГА-347Б или ТП-I-IO/IOO, привод насоса осуществляется карданным валом от коробки отбора мощности, установленной в разрезе карданного вала шасси, цривод барабана гидравлический, пульт управления размещен на задней стенке цистерны с левой стороны по ходу машины, панелью обращен назад. Техническая характеристика машины приведена в таблице.

Фирмы Zcchhoff, Капа?-А/г///ег (ФРТ)} John Зео/?, Flo-Max Corporation (США), &e?jere} Descctfag, £&g/e (Днглия) и другие фирмы выпускают машины как с открытым размещением агрегатов, работающие только при положительных температурах воздуха, так и машины для работы при отрицательных температурах; у таких машин спецоборудование размещается в одном или в нескольких отапливаемых отсеках.

Несмотря на чрезвычайное разнообразие конструкций и схем размещения узлов спецоборудования, основные параметры машин для црочистки канализационных сетей довольно устойчивы и в среднем составляют: вместимость цистерны - 5-8 мЗ, производительность водяного насоса - 200-300 л/мин, давление - 10-20 МПа, внутренний диаметр основного рукава высокого давления -25 мм, длина - 100-120 м.

1.3. Гидродинамические рабочие органы машин для прочистки канализационных сетейЭффективность работы всей машины в значительной мере определяется устройствами, формирующими струи воды высокого давления - гидродинамическими рабочими органами. Поэтому их конструкция должна строго соответствовать техническим данным и условиям работы машин. Обычно каждая машина оснащается комплектом гидродинамических рабочих органов из 7-10 шт. известных традиционных типов для разных видов работ. Многие зарубежные фирмы выпускают оригинальные устройства, иногда довольно сложные и дорогие. Известно большое количество патентов и авторских свидетельств (классы EIc, ЕОЗ В05в, I6K 2п), защищающих конструкции гидродинамических рабочих органов машин для прочистки канализационных сетей. Зарубежные фирмы выпускают патентованные устройства, но комплектация ими машин производится обычно по специальному заказу.

Все гидродинамические рабочие органы можно объединить в несколько групп. К первой группе следует отнести струеобразу-вдие устройства без подвижных частей, с соплами, расположенными по окружности равномерно и симметрично оси забелки рукава. Рабочие органы этой группы представляют собой тела вращения диаметром от 45 до 120 мм с соплами и хвостовиком для крепления к рукаву высокого давления. 7 цростейпшх рабочих органов этой группы сопла цредставляют собой сверления в корпусе, выполненные с одинаковым углом наклона к оси входного отверстия и направленные назад (рис.2а).

Более сложные рабочие органы этой группы сборные - в корпус вворачиваются хвостовик и сопла с профилированной внутренней поверхностью, изготавливаемые из другого материала (рис.26,в), корпус также может собираться из нескольких ступеней с соплами разного диаметра и с разными углами наклона осей сопел каждой ступени.

Для устранения аварийных засоров, при полной закупорке сети применяются рабочие органы, которые также можно отнести к первой группе - это устройства с соплом (соплами) симметричными оси насадка и направленными вперед. В них также не имеется подвижных частей и они имеют сопла, направленные назади расположенные равномерно по окружности. Например, известен патент США /86/на гидродинамический рабочий орган с несколькими соплами в переднем конце корпуса. Оси этих сопел пересекаются в одной точке впереди рабочего органа, струи высокого давления, формируемые этими соплами цредназначены для размыва осадка, находящегося впереди, струи из сопел, направленных назад продвигают рабочий орган по трубе вперед и перемещают размытый осадок назад по трубе.

Оси сопел рабочих органов первой группы могут быть наклонены в двух плоскостях относительно оси корпуса. Например, рабочий орган по патенту США 3814330 /87/ не имеет подвижных частей, сопла расположены равномерно по окружности и наклонены в двух плоскостях. Предполагается, что струи, выходящие из этих сопел, будут размывать осадок эффективнее за счет движения в трубе по спирали. Кроме того, предусмотрено мониторное сопло (направленное вперед), корпус имеет продольные выемки, делящие его на ряд лопастей, в торцах которых также имеются сопла, направленные назад, но наклоненные только в одной плоскости. Аналогичный рабочий орган с корпусом простейшей формы и с одним рядом сопел входит в комплект гидродинамических рабочих органов машины фирмы " lVo/яа эксплуатируемой в СССР.

Фирма " Ffo-M&z Corporation" (США) выпускает оригинальный рабочий орган, относящийся к первой группе с дополнительным опорным кольцом, установленным за соплами на хвостовике длиной более полуметра. Эти конструктивные особенности исключают проникновение рабочего органа в торщу грунта цри разрушенных или смещенных трубах, а также снижают износ сопловой части корпуса.в)Рис,2. Гидродинамические рабочие органы первой группы: а), 6) фирмы в) фирмы "Strg/hfrИзготавливаются гидродинамические рабочие органы из нержавеющих износостойких сталей. У рабочих органов первой группы сборной конструкции профилированные сопла выполняются из закаленной легированной стали, хвостовики и корпуса обычно не закаливаются.

Рабочие органы первой группы включаются в комплект каждой машины для прочистки канализационных сетей гидродинамическим способом и применяются как правило, для прочистки труб небольшого диаметра.

Большую группу гидродинамических рабочих органов можно объединить по признаку конструкции корпуса. Рабочие органы этой группы так же, как и описанные ранее,не имеют подвижных частей, но их корпуса могут быть самой разнообразной формы и расположение сопел также не равномерно по окружности симметрично оси корпуса. На рис.3 изображен патентованный рабочий орган Дельта фирмы "береге/ J3esca/('??g имеющий сопла, ввернутые в заднюю часть корпуса и лежащие в одной плоскости симметрично оси входного отверстия. Похожие рабочие органы выпускают фирмы ФРГ: " ftc/zoff ", " Strwher ", " И^о/яг/ ", " " Р&ц/ //а&77?е/р;#/?77". это рабочие органы сборной конструкции; сопла, направленные назад, могут располагаться как в одной, так и в нескольких плоскостях и под разными углами к оси входного отверстия, симметрично ему [рис. 3).

Фирма "/Ъ^/ //я77?/7?е/л7#7?г2 9 комплектует свои машины патентованным рабочим органом, который также можно отнести ко второй группе, причем, одно из сопел этого рабочего органа расположено несимметрично остальным. Шесть сопел и хвостовик вворачивав)Рис.3. Гидродинамические рабочие органы второй группы: а) "Дельта" фирмы " Ge/zeref Descal/v^, б) фирмы " У/о/яэ в) фирмы " Slretfer » (ФРГ).ются б корпус сложной формы (см.рис.4), четыре сопла направлены назад, лежат в одной плоскости под разными утлами симметрично оси входного отверстия, мониторное сопло расположено по оси его, а пятое, нацравленное назад, лежит в плоскости, перпендикулярной остальным четырем, и его ось под углом к их плоскости. Дополнительно в хвостовике имеется еще шесть направленных назад сверлений-сопел диаметром 1,2 мм. Материал корпуса, сопел и хвостовика - нержавеицая сталь, общая масса -4 кг. Аналогичная конструкция рабочего органа представлена на рис.5.

Гидродинамические рабочие органы второй группы применяются для прочистки трубопроводов больших диаметров сильно засоренных осадком. Описывается следугацая технология прочистки труб с применением рабочих органов второй группы машинами иностранных фирм, при их испытаниях в СССР /61/ : продвижение вперед по очищаемой труде до следущего колодца осуществлялось простейшим рабочим органом первой группе. Затем производилась замена его на рабочий орган второй группы, причем, для этого рабочему приходилось опускаться в колодец. Обратный ход при намотке рукава на барабан осуществлялся с рабочим органом второй группы. Такая нерациональная технология вызывается тем, что продвижение рабочих органов второй группы, имещих большую массу, от низового колодца вперед, затруднено из-за возникающих при их движении значительных сил трения. На участках длиной свыше 20 м в ливневых канализационных сетях и при наличии неровностей на поверхности осадка (осколки кирпича, крупный гравий) рабочие органы как первой, так и второй группы большой массы часто останавливаются не достигнув следущего колодца.

Рис.4. Гидродинамический рабочий орган второйгруппы "Аквадает" фирмы *Ш НатеЬп&я" №Г).

21Рис.5. Гидродинамический рабочий орган фирмы " Streifrcr " (ФРГ).

В третью группу по конструктивному устройству целесообразно объединить наиболее сложные гидродинамические рабочие органы - устройства, имещие подвижные элементы конструкции. Наиболее характерным примером можно считать рабочий орган по патенту 1275004 (ФРГ, заявитель Пауль Иммельман). Сопла, фор-мирущие струи воды высокого давления у этого рабочего органа, направлены вперед и назад под углом к оси рабочего органа. Подача воды может осуществляться к задним или к передним соплам за счет подпружиненного поршня-клапана внутри корпуса, который перемещается при изменении давления воды, подаваемой в рабочий орган.

Аналогичные конструкции реактивных струеобразувдих устройств изображены на рис.6: рабочая жидкость под давлением входит в канал 115 и через сопла 103 струи направляются вперед.

При увеличении давления поршень 106, преодолевая сопротивление пружины, движется вперед и перекрывает поток воды к соплам 103, открывая одновременно задние сопла 104. Патентуется также конструкция насадки такого же принципа действия, но без возвратной пружины. Предполагается, что возвращение поршня 107 в исходное положение будет происходить за счет поступления жидкости под давлением через каналы 106 и 132 в полость 133.

Рассмотренный принцип действия используется в рабочих органах также третьей группы,выпускаемых фирмами "Sie/t/to/f " (ФРГ), " f/o-Мэх Corporation" (США) (рис.7). Давление, при котором поршень перемещается в корпусе вперед у рабочих органов этого типа от 6 до 20 МПа, возвращение назад под действием пружины происходит при кратковременном снижении давления до I МПа.

400 02»3 ВШчт Nr, tFig.7— fig. 8Fig (0Fig 923Рис.6. Гидродинамические рабочие органы третьей группы - патент Швейцарии № 400028, заявитель Пауль Иммельман.

Рис.7. Гвдродинамические рабочие органы третьейгруппы: а) фирмы "£tcbhoff " (ФРГ), б) фирмы "f/o-Шх CorporatzoTz « (США).

Устройство, предложенное автором (а.с. № 647415) /51 также можно отнести к третьей группе гидродинамических рабочих органов, так как в его конструкции имеются подвижные элементы. Этот рабочий орган был создан с целью повышения производительности и уменьшения расхода воды при прочистке трубопроводов с осадком повышенной твердости, который часто образуется в канализационных сетях районов новой застройки и при других специфических условиях.

На рис.8 изображена схема рабочего органа /51/ (сопла не показаны), который состоит из хвостовика 2, соединенного с рукавом высокого давления. В хвостовике размещены подшипники 8, во внутренних обоймах которых установлен делитель 3, соединенный с ротором I. В роторе выполнены отверстия с резьбой под сменные сопла, оси которых образуют утлы с поперечной и продольной плоскостями рабочего органа. Распределитель 3 имеет пазы, открывающие проход воды в расположенные напротив отверстия 9 хвостовика 2. Диаметры отверстий и ширина пазов совпадают и равны половине расстояния между точками пересечения осей пазов в распределителе с наружной его поверхностью, а угловой шаг отверстий в хвостовике выполнен больше углового шага пазов в отношении 3:2.

При любых положениях распределитель относительно хвостовика суммарная площадь открытых частей отверстий, расположенных рядом, будет равна площади их закрытых частей. Общее проходное сечение отверстий при любом положении распределителя относительно хвостовика будет постоянно и равно половине суммы площадей всех отверстий в хвостовике. При других соотношениях угловых шагов отверстий и пазов и их размеровРис.8. Гидродинамический рабочий орган третьей группы по а.с. А 647415.общее цроходное сечение цри вращении распределителя будет значительно изменяться, что приведет к гидравлическим ударам перед насадкой. Рабочий процесс цроисходит следущим образом: струи воды, выходящие из сопел в роторе I, создают крутящий момент за счет наклона их осей в двух плоскостях и распределитель вращается в подшипниках. Цри вращении распределитель периодически перекрывает отверстия в хвостовике, что приводит к импульсному, ударному истечению воды из сопел хвостовика.

Скорость вращения ротора, а, следовательно, и частота истечения струй регулируется затяжкой крышки 4.

Вращение под действием тангенциальных составляющих реактивных сил струи используется также в рабочих органах третьей группы с режущими частями - во фрезах и корнерезках. Эти рабочие органы предназначены для механического воздействия вращающимися режущими частями на корни растений или другие твердые засорения, не разрушающиеся под действием струй воды. Ось вращения подвижных частей - режущих элементов, совпадает с осью трубы, диаметр вращающихся частей соответствует внутреннему диаметру прочищаемой трубы. Невращаицаяся часть этих рабочих органов снабжается полозьями или роликами, которые фиксируют рабочий орган по центру трубы и снижают потери на трение. Используются фрезы и корнерезки в комплектах машин большой мощности или изготавливаются по специальному заказу.

Рассмотрение материалов, описывающих конструкции гидродинамических рабочих органов машин для прочистки канализационных сетей, показало, что они являются струеобразуицими устройствами.

На осадок воздействуют тонкие струи воды высокого давления, цри истечении которых из сопел возникают реактивные силы, продвигающие рабочий орган по трубе.

По конструктивным признакам гидродинамические рабочие органы можно объединять в три группы:- рабочие органы, у которых нет подвижных элементов, сопла расположены равномерно по окружности, симметрично оси входного отверстия;- рабочие органы, также не имекщие в конструкции подвижных элементов, но с корпусом сложной формы и с соплами, оси которых могут лежать в различных плоскостях;- рабочие органы, в конструкции которых имеются подвижные элементы.

Несмотря на обилие информационного материала, описывающего различные конструкции гидродинамических рабочих органов, публикаций, содержащих методические указания по их расчету или общие требования к конструктивному устройству, не обнаружено.

1.4. Анализ результатов ранее цроводимых исследований и испытаний машин для прочистки канализационных сетей гидродинамическим способом.

Изучением гидродинамического способа прочистки канализационных сетей и проектированием предназначенных длй этого машин в нашей стране занимались в основном два института - ЛНИИ АКХ им.Памфилова К.Д. и ВНИИКоммунмаш.

Наибольший интерес представляют работы Морозовой Р. Г., Зфистофоровой Г.А., Молокова. М.В. 1 /20,39,61,70/'.

В этих публикациях изложены результаты эксплуатационных испытаний машин для гидродинамической прочистки канализационных сетей, приобретенных на международных выставках. Испытания проводились совместно ЛНИИ АКХ и ВНИИКоммунмаш в тресте"Мосочиствод" и в управлении "Водоканал" г.Ленинграда. Были испытаны машины фирм; ФРГ/)c/off foes n/fe//er хлг/ Grvb/J ", " E/choff ", "Mmf ", "c?treicfierРаботы содержат большой объем фактического материалы, собранного за время испытаний, сделана попытка сравнения эффективности машин разных фирм. На основе осредненных данных были построены графики зависимости скорости очистки от диаметра прочищаемых труб для разных машин. Однако эти зависимости нельзя использовать для сравнения эффективности работы машин, так как не учитывается количество осадка в трубах, расход и давление воды, тип гидродинамического рабочего органа.

Авторами не получено конкретных зависимостей производительности машин от параметров спецоборудования, поэтому делаются лишь общие выводы, что с увеличением засоренности растет расход воды на прочистку I м пог.трубы, а с увеличением давления воды повышается эксплуатационная производительность машин. Цри сравнении экономической эффективности различных технологических схем прочистки канализационных сетей с помощью машин гидродинамического действия рассматривались три варианта: прочистка без извлечения осадка из сети, прочистка с извлечением и вывозом осадка 2 м3 в смену, с вывозом осадка 4 м3 в смену. Наиболее экономичным оказался первый вариант с применением дополнительной машины для подвоза воды.

В работах Эльберга В.Г. и Квартенко А.С. /19,76/, решались в основном вопросы компоновки машины и выборы отечественных комплектующих.

Для машины К0-502 были рекомевдованы гидродинамические рабочие органы пяти типов по образцу комплекта машины фирмы"Stre/frer "t однако, следует отметить, что, по данным сравнительных испытаний ч/б1/ машины этой фирмы показали наименьшую цроизводительность.

В рассмотренных работах авторы не ставили задачи выяснить физическую картину цроцессов, цроисходящих при прочистке канализационных сетей гидродинамическим способом. Не приводится также математических указаний по расчету параметров спецоборудования и рабочих органов.

В статье инженера Д.Бонхорста /84/ для оценки эффективности гидродинамических рабочих органов с разным числом сопел различных диаметров предлагается принимать общую энергию струй, создаваемых рабочим органов:. 777 Z^А/=--- (I.I)2где: т - секувдная масса воды;и - скорость на выходе из сопла.

Связывая полученную энергию с расходом воды через данное количество сопел определенного диаметра, он находит сравнительный фактор по формуле:0 = * (1.2)где: Gf, С?2 - расходы сравнительных рабочих органов;Л/7, Л/2 - общая энергия струй, создаваемых этими органами.

В статье приведена таблица сравнения различных гидродинамических рабочих органов.3^Рис.9. Комплект рабочих органов фирмы " Streu-frcr »Рис.10. Рабочие органы фирм " *Jtгш&Ф?*™и машины К0-502, использованные в экспериментах.

Во ВНЙИКоммунмаш под руководством автора данной работы были проведены экспериментальные исследования и испытания гидродинамических рабочих органов из комплекта машины пИЬяюп, " A tu777at производства ведущей фирмы ФРГ п Werrm* комплект рабочих органов машины производства фирмы " Stre/c/per " (ФРГ), рабочих органов машины К0-502, производства Арзамасского завода коммунального машиностроения (рис.9,10).

Эксперименты проводились на полупромышленной установке с использованием труб различного диаметра и в трубоцроводе, установленном на открытом воздухе.

В результате наблюдений, проведенных в серии установочных экспериментов, выяснено, что все испытанные рабочие органы, независимо от того, к какой группе они относятся по конструктивному устройству, движутся в нижней части трубы по поверхности осадка. Изменение скорости движения рабочего органа, расхода и давления рабочей жидкости на положение рабочих органов не влияет. Реактивные силы струй, сформированных соплами рабочих органов первой группы, полностью уравновешиваются в плоскости, перпендикулярной оси рукава (рабочего органа), поэтому их положение обусловлено только действием сил тяжести рукава, заделки и самих рабочих органов. Такая же картина наблюдалась при движении рабочих органов второй и третьей группы с небольшими отличиями в случае установки в рабочем органе сопел, не уравновешенных с другой стороны оси рукава.

Следует отметить также, что рабочие органы второй группы необходимо соединять с рукавом через поворотное соединение, либо ориентировать перед каждой заправкой в трубу, соединяя с заделкой рукава по направлению движения рабочего органа относительно оси барабана. Несмотря на то, что рукава высокого давления обладают достаточным сопротивлением скручиванию относительно продольной оси, рабочие органы часто разворачиваются вместе с рукавом вследствие неравномерности его укладки на барабане и действия усилий в направляющих устройствах.

Поворот рабочих органов первой группы на их работу почти не влияет, рабочие органы второй группы с несимметричными соплами при повороте смещаются к стенке трубы, что снижает эффективность их работы.

Направление струйНаправление струйпри повороте 3k'Рис.II. Схемы возможных положений рабочих органов при движении по трубе: а) первой группы; б) второй группы.

У рабочих органов первой группы на осадок непосредственно воздействуют только струи, сформированные соплами, лежащими • ниже горизонтальной плоскости. Струи, выходящие из сопел, направленных вверх и в стороны, разбиваются о стенки трубы, в размыве осадка не участвуют, теряют энергию и полезны лишь для создания силы тяги и частично для дальнейшей транспортировки размытого осадка. В трубах малого диаметра (до 200 мм) этот трицательный эффект заметен меньше, так как вследствие эжекции после зоны контакта струй с осадком и стенками трубы возникает сильно аэр1фованный многофазный поток по всему диаметру трубы.

Рабочие органы второй группы также воздействуют на осадок только струями, лежащими ниже горизонтальной осевой плоскости. Причем, внедрение в осадок струй, лежащих в горизонтальной щоскости, происходит за счет увеличения их диаметра при удалении от сопла. Транспортирование осадка у рабочих органов второй группы происходит значительно эффективнее по сравнению с рабочим органом первой группы, но при развороте рабочего органа его производительность падает (рис.11).'1.5. Цель и задачи исследования.

Обзор и анализ информационных материалов, проведенный в предыдущих параграфах, позволяет сделать следующие выводы:- основную часть стоимости и трудозатрат по содержанию канализационных сетей составляют затраты на профилактическую прочистку трубопроводов от осадка и ликвидацию аварийных засорений;- наиболее эффективным из всех существующих способов прочистки канализационных трубопроводов является гидродинамический способ прочистки с помощью специальных машин;- за рубежом накоплен большой практический опыт создания машин для црочистки канализационных сетей гидродинамическим способом, большое внимание при проектировании машин уделяется конструкции гидродинамических рабочих органов, которые определяют эффективность работы всей машины в целом, однако результаты предыдущих исследований дают основание предполагать наличие значительных резервов повышения цроизводительности машин за счет создания новых более эффективных рабочих органов;- рассмотрение публикации не содержат описаний процессов, происходящих при прочистке канализационных трубопроводов гидродинамическим способом;- в настоящее время не имеется научно обоснованной инженерной методики расчета и исходных требований к конструкции гидродинамических рабочих органов машин для прочистки канализационных сетей.

Цель работы - исследование рабочего процесса, разработка научно обоснованной методики расчета и создание новых, высокоэффективных рабочих органов машин для прочистки канализационных сетей гидродинамическим способом.

Задачи исследования:- разработать гипотезу процесса прочистки, на основе системного анализа определить основные связи между параметрами машины, условиями работы и показателями процесса;- определить возможность использования зависимостей из других областей знаний для описания явлений, происходящих цри работе машины;- провести экспериментальную проверку и уточнение имеющихся зависимостей, проверить гипотезу физической картины процесса прочистки, для чего разработать и изготовить экспериментальную установку;- определить исходные требования к конструкции гидродинамических рабочих органов;- разработать и исследовать гидродинамические рабочие органы нового типа;!- разработать инженерную методику расчета гидродинамических рабочих органов и специального оборудования машин для прочистки канализационных сетей;- создать машину для прочистки канализационных сетей гидродинамическим способом с новыми, более эффективными рабочими органами, предложить комплект новых рабочих органов для модернизации машины К0-502, создать навесное оборудование к машине К0-705.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА МАШИН ДЛЯ ПРОЧИСТКИ КАНАЖЗАЦИОННЫХ СЕТЕЙ ЩЦРОДИНА-ШЧЕСКИМ СПОСОБОМ2.1. Системный анализ и рабочая гипотеза процессов, происходящих при прочистке канализационных сетей гидродинамическим способом.

Влияние технологических и конструктивных параметров машинна их технико-экономические показатели наиболее полно позволя-*ет выявить метод системного анализа /33,34,35,36/.

Прочистка канализационных сетей может быть рассмотрена как системный процесс, полная структура которого разделена наподсистемы, взаимосвязанные определенными функциональными связями. На рис,12 приведена схема системы машины гидродинамического действия для црочистки канализационных сетей. В структурной блок-схеме выделены вход, внутренняя структура и выход, характеризуемые своими параметрами.

Важнейшим комплексным объектом входа являются технологические и эксплуатационные условия, складывающиеся под влиянием ряда объективных и субъективных факторов. Диаметр трубопроводов., их уклон, расстояние между колодцами, глубина заложения, материал трубоцроводов, и т.п. зависят не только от рельефа местности, в которой расположен населенный пункт, географического местоположения, демографических факторов, но и от исторически сложившихся условий, народно-хозяйственных возможностей, строительных норм и правил. Цроцесс образования и накопления отложений, их свойства, периодичность прочистки зависят, кроме всех перечисленных факторов, также от требований действующих правил эксплуатации водопровода и канализации i/I3/,, от конкретной постановки работы в эксплуатационных районах или участках, от требований местных санитарно-эпидемиологических служб.

Таким образом, полная система в функциях входа имеет сложный, открытый, нестабильный характер, обусловленный совокупностью естественных и созданных человеком объектов, свойств и связей, состоящих, в свою очередь, из множества подсистем.

Во внутренней структуре как центральной совокупности объектов системы, обеспечивающих выполнение процесса црочистки и связанных со всеми остальными элементами, ввделяется четыре объекта: базовое шасси, системы уцравления, цривода и вспомогательного оборудования; параметры специального рабочего оборудования машины, обслуживающий персонал.03 tOРис.12. Полная структурная блок-схема работы машин дляпрочистки канализационных сетей гидродинамическим способом.

В процессе работы машины все элементы внутренней структуры непрерывно взаимодействуют между собой и cog всеми другими элементами системы, преобразуя параметры входа в параметры выхода. Технологические и эксплуатационные условия (параметры входа) задают свойства элементов внутренней структуры: тип базового шасси, параметры насосной установки, длину рукава высокого давленая, квалификацию обслуживающего персонала и т.п.

Параметры выхода имеют прямые связи со всеми элементами внутренней структуры и целиком зависят от их свойств. Элементы внутренней структуры связаны между собой как прямыми, так и обратными связями.

Системы управления, привода и вспомогательного оборудования связаны с параметрами рабочего оборудования также прямой и обратной связью.

Наибольшее число связей имеют параметры рабочего оборудования машины и для более подробного рассмотрения процесса целесообразно выделить промежуточную подсистему, определяющую конкретно рабочий процесс машины. Для составления подсистемы рабочего процесса, анализа ее структуры и функции необходимо хотя бы в общих чертах представлять физическую картину этого процесса.

Общую физическую картину рабочего процесса на основании предварительных исследований можно представить (рис.13) в виде отдельных явлений, одновременно происходящих на разных участках трубопровода и следующих друг за другом по мере удаления от рабочего органа машины. Принятое допущение не искажает существа вопроса и позволяет подробнее рассмотреть довольно сложные явления, происходящие при работе машин гидродинамическогоРо|1hMыРис.13. Схема процесса прочистки канализационных сетейгидродинамическим с пособой.действия.

На первом участке (сечения I-II, рис.13) происходит формирование гидродинамическим рабочим органом исполнительных элементов, непосредственно воздействующих на осадок - тонких струй воды высокого давления. При истечении струй из сопел рабочего органа возникают реактивные силы; результирующая от сложения этих сил - сила обеспечивает продвижение рабочего органа и рукава высокого давления по очищаемой трубе вперед. Сила тяги преодолевает силы трения рукава и рабочего органа об осадок, а также силы трения в направляющих устройствах - подщелыж-ном и колодезном роликах.»Если потери на трение в направляющих устройствах и при движении рабочего органа можно считать постоянным, то сила трения при движении рукава высокого давления будет возрастать пропорционально его.длине.

Следовательно, на определенном удалении от рабочего колодца сила тяги, создаваемая рабочим органом может оказаться равной силе трения и поступательное движение рабочего органа вперед прекратится.

На втором участке (сечение П-Ш) происходит движение струй воды в воздушной среде или в среде сточной жидкости, их аэрация, увеличение диаметра, изменение других параметров.

На третьем участке (сечения Ш-1У) струи внедряются в осадок, разрушают его и образуют многофазный, сильно аэрированный турбулентный поток. В состав потока входят: рабочая жидкость -вода, поданная из рабочего органа, размытый осадок, сточная жидкость и другие компоненты, которые могут находиться в трубопроводе во время очистки, увлеченный струями высокого давления.

На этом же участке струи высокого давления не направленные на осадок, встречаются со стенками трубопровода, происходит изменение нацравления их движения и дробление.

На четвертом участке (сечения 1У-У) многофазный турбулентный полидисперсный поток движется по трубе с уменьшающейся скоростью. Происходит также выделение газообразной фазы, твердая фаза - осадок транспортируется потоком.

На пятом участке (от сечения У) скорость потока снижается до критической и начинается выпадение твердой фазы. Возможно также сохранение скорости потока выше критической до выхода его в колодезный отстойник или в коллектор с достаточной транспортирующей способностью сточной жидкости.

Используя гипотезу общей физической картины процесса из полной структурной блок-схемы, можно выделить подсистему "Эксплуатационные условия, параметры машины - техническая производительность", поскольку основная функция системы реализуется именно в этой подсистеме. На рис.14 приведена схема подсистемы рабочего процесса прочистки канализационных трубопроводов гидродинамическим способом.

Коэффициент трения рукава по осадку,к осУСкорость многофазного потока, образовавшегося после размыва. осадка, й п1ПКСкорость многофазного потока на■-Транспортирующая способностьпотока на выходе из трубы, С01ЬСилы трения при движении рабочего органа и р.в.д., Е+IвыходТехническая производительность, Пrfs»Рис. 14. Структурная схема подсистемы рабочего процесса прочистки канализационных трубопроводов гидродинамическим способом.

Такие объекты входа как диаметр (</) и количество {п ) сопел рабочего органа связаны с суммарной площадью поперечного сечения {со р) простейшей прямой математической зависимостью, однако каждый этот объект имеет свои связи с внутренней структурой^ исключение какого-либо из них снизит соответствие подсистемы реальному процессу.

Внутренняя структура системы образуется при работе машины и содержит показатели процедса, происходящего при прочистке: силу тяги, развиваемую рабочим органом (Т), среднее удельное давление струи на осадок (Р£ ), скорость многофазного потока, образовавшегося после смещения фаз (размыва осадка) ( Йп), производительность по осадку П ос) транспортирующую способность потока на выходе из трубы (Со) и т.д. Все факторы (объекты) входа связаны с объектами внутренней структуры только прямыми связями и через нее определяют техническую производительность работы машины - выход подсистемы.

Из формулы (2.74) видно, что скорость рабочего органа может быть повышена при увеличении ^л* значит, имеется возможность выбрать оптимальные, конструктивные параметры рабочихЯ = Л* = fy (2.5)(2.6)органов по величине средней скорости потока- движение рабочего органа происходит от низового колодца вверх.

В следующем параграфе рассматривается возможность применения зависимостей, известных в смежных областях знаний для описания явлений, цроисходящих в процессе прочистки канализационных трубоцроводов гидродинамическим способом. Теоретический анализ используется также для выяснения необходимости цро-ведения экспериментов с целью уточнения известных или для оцре-деления неизвестных зависимостей.

2.2. Приближенная физико-математическая модель рабочего цроцесса прочистки.

При аналитическом описании связей объектов подсистемы используется гипотеза физической картины цроцесса, последовательно рассматривается явления, происходящие на различных участках. Па первом участке вода, поступающая из насоса в рукав, высокого давления, намотанный на барабане, движется по рукаву в турбулентном режиме (со скоростью порядка 6-10 м/с, Re = 1000* +20000), поэтому потери давления на трение в рукаве можно оцре-делить по известной формуле Дарси-Вейсбаха;/ 3,72/! :4 = Л —rf" ' (2.7)где: Л - коэффициент гидравлического трения;I - длина рукава;^ - диаметр внутренний;Up - средняя скорость воды в рукаве;Коэффициент Ji определяется по формулам Колбрука, А.Д.Альтщуля для переходной области соцротивления /3,30/.

Потери напора от поворотов рукава, намотанного на барабан, могут быть определены по формуле Бейсбаха:где: - коэффициент местного соцротивления;- плотность воды; Up - средняя скорость воды в рукаве;.

Местные потери в рабочем органе зависят от его конструкции и для оценки конструктивного совершенства рабочего органа с точки зрения потерь напора в нем, используется суммарный коэффициент расхода рабочего органа, который можно определить по формуле:^^ -, > > (2. II)где: $ - расход воды, создаваемый насосом;- суммарная площадь поперечного сечения сопел рабочего органа; Р0 - давление на входе в рабочий орган; jo - плотность воды,Отсвда легко определить число сопел и их диаметр:7 С2.Х2)/ aft где: с/ - диаметр сопел;ft - количество сопел.

Поставив в формулу (2.20) значения l/о из (2.21), получим выражение для нахождения реактивной силы с использованием легко определяемых величин давления и площади поперечного сечения сопла:, (2.22)гдеу^^- коэффициенты расхода и скорости, зависящие от конструкции сопла;Сила тяги рабочих органов первой группы может быть определена из формулы:///>"><; к Ро fe +2 cos ;(2.23)frj&CРис.15. Схема реактивных сил, действующих на гидродинамический рабочий орган "парящего" типа.

СПгде: /г - число сопел;ftp - суммарный коэффициент расхода рабочего органа;(Я - угол наклона сопел к оси рукава;Рс - давление на входе в рабочий орган.

Формула (2.23) справедлива для рабочих органов с четным числом сопел одинаковой площади поперечного сечения, наклоненных под одним углом к оси рукава. Для рабочих органов других групп в каждом конкретном случае сила тяги определяется как геометрическая сумма реактивных сил всех струй, создаваемых рабочим органом.

Определение силы тяги рабочих органов "парящего" типа несколько сложнее, чем у применявшихся до настоящего времени. Схема сил, действующих на рабочий орган "парящего" типа, приведена на рис.15.

Равнодействующая реактивная сила Т^^ будет лежать в плоскости ХОУ и определится как геометрическая сумма реактивных сил всех струй, создаваемых рабочим органом.

Таким образом, в плоскости W лежат силы ^.

Пользоваться зависимостью (2.35) для практических инженерных расчетов неудобно, так как неизвестен угол у& или расстояние У к тому же, применимость ее должна быть проверена экспериментально. Намного удобнее использовать в качестве исходных данных известные или легко определимые параметры спецоборудования машины, конструктивные параметры и данные объекта работы.

Из условия "парения" подъемная сила должна уравновешиваться силой веса рабочего органа, заделки и вывешенной частисл CD«зп vx>Еис.16. Схема к расчету массы рабочего органа, "парящего" типа.рукава; если предположить существование зависимости подъемной силы от перечисленных условий, то возможна постановка многофакторного эксперимента для составления упрощенной математической модели и исследования влияния на подъемную силу (а следовательно, на массу рабочего органа) отдельных факторов и их совместного действия.

Расстояние, на которое может продвинуться рабочий орган по црочищаемой трубе, можно выразить следующей зависимостью:= Т£" > (2.37)£ ос, удгде: Т - сила тяги, создаваемая рабочим органом;- сила трения в направляющих устройствах;- сила трения рабочего органа цри прохождении в очищаемой трубе (по осадку иди по трубе); сила трения рукава высокого давления по осадку (трубе), отнесенная к метру его длины;Для рабочих органов всех рассмотренных конструкций потери на трение зависят от конкретных параметров - массы рабочего органа, площади соцрикосновения с осадком, геометрической формы рабочего органа. Для всех случаев удельное сопротивление трения рукава высокого давления зависит от коэффициента трения, который имеет осадок в данном трубопроводе, от массы и площади контакта рукава с осадком. Если массу рукава легко определить, то коэффициент трения и площадь контакта рукава с осадком аналитическим путем выяснить затруднительно, поэтому потери на трение при движении рабочих органов и рукава в реальных условиях следует определить экспериментально. Потери на трениев нацравляыцих устройствах зависят от конструкции этих устройств и могут быть оцределены экспериментально в каждом конкретном случае или учтены коэффициентами.

Математические модели явлений, происходящих на первом участке, можно считать достаточно достоверными, однако, некоторые зависимости нуждаются в экспериментальной проверке, неизвестны также конкретные значения ряда параметров.

Требуют экспериментального подтверждения формулы для нахождения силы тяги рабочего органа. Должны быть оцределены значения: коэффициентов расхода рабочих органов различных групп, потерь на трение в направляющих устройствах, удельных сил трения погонного метра рукава по осадку в различных условиях.

На втором участке для тонких незатопленных свободных струй высокого давления решающим фактором, влияющим на цроцесс их распада, является поверхностное натяжение, поэтому коэффициентом подобия тонких высоконапорных струй является коэффициент Вебера /41/ :joa/ML = - > (2.38)(Угде: f - плотность рабочей жидкости; с/- диаметр сопла на выходе;С/ о - скорость струи на выходе из сопла; - коэффициент поверхностного натяжения.

Предварительные расчеты показали, что среднее динамическое давление струи намного превышает начальное щштическое давление осадка, поэтому при выборе углов наклона сопел можно исходить из условия "парения" рабочего органа наибольшей ширины слоя осадка, или из закономерностей следующих этапов. Можно принять также, что полное разрушение слоя осадка будет происходить во всем диапазоне скоростей движения рабочего органа //э. Для рабочих органов различных групп возможны несколько вариантов движения струй на второю-треаъем участках:- струя входит в контакт с осадком непосредственно на выходе из сопла;- перед контактом с осадком струя проходит через воздушную среду;- перед контактом с осадком струя проходит через сточнуюводу;- перед контактом с осадком струя проходит через воздух, сточную воду.

Зависимости, описывающие движение и распад струи высокого давления в сточной воде после прохождения ею определенного расстояния в воздушной среде, будут иметь аналогичный характер, но в этом случае необходимо учитывать аэрацию и увеличение диаметра струи к момента встречи с поверхностью воды.

При взаимодействии струи с осадком сразу после выхода из сопла наибольшее расстояние, на которое струя может проникнуть в осадок, может быть определено из следущего выражения /56,57/ :С.

С, -- / (2.54)осгде: А - наибольшее' расстояние, пройденное струей в осадке;^с - диаметр струи на выходе из сопла;Р0 - среднее динамическое давление струи на выходе из сопла;С - статистическая прочность слоя осадка;Если струя встречается с осадком после движения в воздухе, то в формулу (2.54) необходимо подставить значения диаметра струи и ее среднего динамического давления на расстоянии от сопла до поверхности осадка из формул (2,41), (2.43).' Наибольшая толщина слоя осадка, который может быть разрушен струей, определится из следующего выражения:= Зс/0 мгув \ (2.55)где: - наибольшая толщина слоя осадка;j3 - угол наклона струи к поверхности осадка;Взаимодействие с осадком струи, црошедшей через слой сточной воды, можно сравнить с процессом размыва грунтов под водой.

Если цринять, что внешние силы для системы струя-осадок отсутствует, можно заключить, что в процессе размыва струя теряет, а осадок цриобретает равные количества движения.

В дифференциальной форме это положение 1/71/ может быть записано в виде равенства дифференциала увеличения секундной массы струи, скорости струи и дифференциала силы, вовле-кашцей осадок в движение:(2.56)где: U-x - скорость струи;в(т - приращение секундной масон струи;а//- - элементарная сила, действунцая на осадок;Величину г//- можно выразить через касательное напряжение:t/f^zft/l, (2.57)где: - касательное нацряжение;У - смоченный периметр струи;- элементарная ширина смоченной поверхности, измеренная по длине струи;Uyгде: - плотность рабочей жвдкости;- эмпирический коэффициент, аналогичный & в (2.51).

Подставив (2.58) в (2.57) и (2.56):г/2(2.59)где: у* = 2 /7% - смоченный периметр струи;заменив и подставив значение / в (2.59), получим:U,*z/* ^> (2-60)где: p/w есть приращение площади поперечногосечения струи.

С другой стороны, масса струи в концевом сечении равна:где: ос масса размытого струей осадка.

Секундная производительность струи по осадку в объемных единицах:ф = , (2.65)где: fpc - плотность осадка.

После подстановки значений масс в выражение (2.63) секундная производительность ш осадку примет вид:(2.66)В концевом сечении размыва осадка не цроисходит, так как удельное динамическое давление струи в этом сечении становится равным начальному критическому давлению для осадка. Давление струи в концевом сечении:2 ^(2.67)где - скорость струи в концевом сечении.

Очевидно, что зависимости (2.52)-(2.65) справедливы в случае, если давление струи после прохождения слоя осадка будет равно начальному критическому давлению для осадка. Цри направлении всех струй, формируемых рабочим органом на осадок и согласно принятому ранее допущению, что при движении рабочего органа по трубе вперед размывается весь осадок, цроизводитель-ность по осадку, развиваемая рабочим органом, будет равна:= ^ ^ (2.70)где: 1/р - скорость движения рабочего органа;УУур - объем осадка в метре погонном трубы;Объем осадка в метре погонном трубы зависит от диаметра трубы и толщины слоя осадка. Вместо удельного объема для труб одного диаметра нередко указывается безразмерная величина -степень засоренности, или, правильнее, степень заполнения трубы осадком, то-есть, отношение толщины слоя осадка к диаметру данной трубы.

В таблице 3 приведены значения объема осадка в зависимости от диаметра трубы и степени ее заполнения для труб диаметром 200-600 мм.

Объем осадка в метре погонном трубы в зависимости от диаметра трубы и степени ее заполнения осадком, дм3/метр ( РУ^ ).

Так как равна нулю, а вектор средней скорости каждой струи в проекции на горизонтальную ось следует выразить с учетом ее наклона к поверхности осадка и скорости движения рабочего органа, то модуль средней скорости многофазного потока будет равен:U/7*Г,- ; (2.72)/TZ/zгде /2 - количество струй, взаимодействующих с осадком; ^ - угол наклона струи к горизонтальной оси.

Однако, фактически взаимодействие струй с осадком происходит в значительно более сложной системе, в которой действуют силы сцепления частиц осадка между собой, силы трения о стенки трубы, силы сопротивления воздуха и другие трудно учитываемые силы. Работа этих сил сопротивления для всего потока можетбыть определена с использованием закона сохранения энергии:(2.73)где U я - средняя фактическая скорость многофазного потока.

После подстановки (2.72) в (2.73) энергетический баланс на рассматриваемом участке в общем виде можно записать следущим выражением:пА(2.74)mfw&fUf - ур/Откуда средняя скорость безнапорного многофазного потока, образовавшегося после размыва осадка и смешивания рабочей жидкости с осадком с использованием известных факторов выразится:/гZ -—л=/ л2А +в 2 -тг-ггръг+уорЮрVlOf(2.75)(*J>o + YpS>c£)t-Ha участках между сечениями 1У-У1 (рис.13) цроисходитустановившееся неравномерное движение, средняя скорость которого снижается от до. В сечении У U^ становится равной U^ и на участке от сечения У до сечения УЗ выпадает большая часть размытого осадка.

Для выполнения основного условия функционирования системы - (осадок удаляется из ярубы полностью) - сечение У должно быть дальше или совмещено с выходом из трубы. Следовательно, в любой момент цроцесса объемная концентрация потока на выходеиз трубы (в сечении У) должна соответствовать его транспортирующей способности при средней скорости в этом сеченииПредставив объемную концентрацию как отношение объема осадка в твердом теле, размытого в единицу времени ко всему объему потока:И/уд 1/рС = ——- (2.76)где: /^7 - коэффициент пористости осадка, обычно равный 1,6 -1,85;Максимально возможная концентрация при скорости может быть выражена зависимостью /72/ :- 3о *-е >где: R - гидравлический радиус потока;& n/z - эмпирические коэффициенты, равные соответственно 0,017*0,039 И 0,754-1,25. и)ос - средневзвешенная гидравлическая крупность осадка.

Решая совместно (2.76) и (2.77), получим выражение для определения оптимальной скорости движения рабочего органа, которая обеспечивает в каждый момент процесса объемную концентрацию осадка на выходе из трубы в колодец, соответствующую его транспортирующей способности в этом сечении:v е fie У $f ^ Ш,е f „(2.78)где ^ - коэффициент соответствия.

Соответствующим способом в обратном порядке может быть определена скорость потока в сечении У на расстоянии ^.

Подробно путь решения уравнения (2.80) описан в /72/ однако, существуют и другие способы нахождения средней скорости неравномерного безнапорного потока на расстоянии / от начального сечения /27,28,30/.

Следует дополнительно отметить, что входящее в выражение ^ значение коэффициента Шези С - , где А - коэффициент трения, который, в соответствии со СНиП П-32-74 в канализационных трубопроводах определяется по формуле цроф.Н.Ф.Федорова /68/:' (2.81)где: А? - коэффициент эквивалентной шероховатости; - безразмерный коэффициент; ft - гидравлический радиус; £ - число Рейнольдса.

Другой путь корректировки значения С заключается в пересчете удельных потерь напора при движении многофазного потока, в зависимости от скорости стесненного падения частиц, объемной концентрации частиц различного размера, скорости потока по зависимостям, предложенным А.Е.Смолдыревым /61/. В этом случаегде / - удельные потери напора.

Найденные по формуле (2.80) либо другим путем значения скорости многофазного потока в сечении У после подстановки в выражение (2.78) дадут величину оптимальной скорости движения рабочего органа в зависимости от расстояния, пройденного отна-чала трубы, объема отложений в погонном метре трубы, расхода рабочей жидкости, гидравлического радиуса, свойств осадка и изменящейся скорости, потока.

2.3. Основные исходные требования к конструкцииАнализ теоретических зависимостей, выведенных в 2.2а,показывает, что производительность машин для прочистки канализационных сетей есть функция средней скорости многофазного потока, образовавшегося после размыва осадка. Энергетический баланс процесса показывает, что средняя скорость потока в наи(2.82)гидродинамических рабочих органов.большей степени зависит от расхода струй, участвующих в размыве осадка, их скорости и нацравления (COS?). Эти факторы зависят, в первую очередь, от гидродинамических рабочих органов, поэтому при определении исходных требований к конструкции рабочих органов необходимо рассмотреть связь этих факторов и конструктивных параметров рабочих органов.

Для увеличения средней скорости потока необходимо увеличение расхода струй, участвующих в размыве осадка. Следовательно, все струи, формируемые рабочим органом, должны участвовать в размыве осадка. Отложение и накопление осадка происходит в нижней части канализационных трубопроводов, очевидно, что и все струи, формируемые рабочим органом, должны быть направлены вниз, на осадок. Как показали исследования рабочих органов, применявшихся до настоящего времени (1.4), большая часть струй - до 5С$ - у них направлена вверх и в стороны, струи дробятся цри ударе о стенки трубы и при движении в воздухе, мало участвуют в размыве осадка и сообщают потоку незначительную часть своей энергии.

Скорость струи при встрече с осадком на расстоянии х прямо пропорциональна скорости и радиусу струи на выходе из сопла, обратно пропорциональна расстоянию от сопла. Скорость струи на выходе из сопла, ее радиус (площадь поперечного сечения) число сопел и давление воды в рабочем органе связаны известными зависимостями, в которых используется коэффициент расхода fit характеризующий гидравлическое сопротивление проточных частей и сопел рабочего органа: чем ближе к единице у^о тем выше для данных значений давления в рабочем органе и суммарной площади поперечного сечения сопел.

Следовательно, для повышения скорости ^ необходимо выбирать наибольший диаметр сопел при строгом соответствии их суммарной площади поперечного сечения параметры насоса. Компактность струи зависит также от соотношения длины цилиндрической части сопла и его диаметра (2.13); определенную роль играет и внешняя форма: сопло снаружи должно сужаться к выходу для уменьшения турбулентности потока воздуха, граничного со струей.

Углы наклона струй к поверхности осадка из условия наибольшей скорости потока должны быть минимальными, однако, с другой стороны, от этого увеличится длина струи и, следовательно, уменьшится ее скорость цри встрече с осадком (2.51). Для окончательной формулировки исходного требования к утлу наклона струй к поверхности осадка необходимо рассмотреть связь этого угла с утлом наклона сопел к оси рукава. Уменьшение утла наклона струй к поверхности осадка J& достигается у рабочих органов всех типов уменьшением утла наклона сопел к оси рукава Ы. В свою очередь, уменьшение угла Ы увеличивает такой важный показатель рабочего органа, как его силу тяги Т. Отсвда следует, что угол наклона струй к осадку или, применительно к конструкции рабочего органа, угол наклона сопел к оси рукава должен выбираться наименьшим с учетом требования размыва всего слоя по ширине. Для продвижения по прочищаемой трубе с необходимой скоростью и на требуемое расстояние рабочий орган должен создавать наибольшую силу тяги и иметь наименьшее сопротивление трения при движении.

Кратко основные положения исходных требований к конструкции рабочих органов можно сформулировать следующим образом:все струи, создаваемые рабочим органом, должны быть направлены на осадок;конструкция рабочего органа должна обеспечивать возможно большую начальную скорость многофазного безнапорного потока, образующегося в трубе;рабочий орган должен создавать возможно большую силутяги;струи, создаваемые рабочим органом, должны быть компактны на участке от сопла до поверхности осадка;суммарная площадь поперечного сечения сопел должна соответствовать расходу и давлению насоса с учетом потерь давления в рукаве и коэффициента расхода рабочего органа;при движении по прочищаемой трубе рабочий орган должен иметь наименьшее соцротивление трения;рабочий орган должен удовлетворять общетехническим требованиям - надежности, ремонтопригодности и т.п.

Сравнение работы и конструкции гидродинамических рабочих органов, рассмотренных в главе I, с данными исходными требованиями показывает:у всех рабочих органов, применявшихся до настоящего времени, на осадок направлена только часть струй;коэффициенты расхода у наиболее распространенных рабочих органов первой группы не превышают 0,64 что приводит к значительным потерям энергии при струеобразовании;в результате конструктивных недоработок (низких коэффициентов расхода, больших углов наклона осей сопел к оси рукава) у большинства существующих рабочих органов сила тяги не соответствует энергозатратам;все рассмотренные ранее рабочие органы продвигаются во время прочистки по поверхности осадка (трубы), что приводит к быстрому износу корпуса рабочего органа и црепятствует его продвижению из-за большого сопротивления трения;На основании изложенного, можно сделать вывод, что конструкции существующих рабочих органов не обеспечивают выполнение всех исходных требований, следовательно, существует возможность повысить производительность машин за счет создания высокоэффективных рабочих органов новых типов, наиболее полно удовлетворяющих данным требованиям. Описанные в 4.1 рабочие органы нового - "парящего" типа разработаны автором с учетом изложенных требований и в настоящее время наиболее полно соответствуют их основным положениям. Методика и результаты исследований гидродинамических рабочих органов "парящего" типа изложены в главе 3.

2.4. ВыводыМетодом системного анализа выявлены основные элементы объектов работы и внутренней структуры машин для прочистки канализационных сетей гидродинамическим способом, установлена взаимосвязь этих элементов.

Цредложена гипотеза и физико-математическая модель процесса, определена возможность применения известных зависимостей гидродинамики для описания рабочего цроцесса машин для прочистки канализационных сетей.

Аналитически установлена связь между скоростью движения рабочего органа Ур и расстоянием от него до входа в трубопровод I* цри известном удельном объеме осадка ^ в трубопроводе данного диаметра D.

В качестве критерия оценки эффективности гидродинамических рабочих органов можно использовать среднюю скорость многофазного безнапорного потока, образующегося в трубе после размыва осадка.

Сформулированы исходные требования к конструкции рабочих органов машин для црочистки канализационных сетей гидродинамическим способом. Основными являются требования ориентации всех струй, создаваемых рабочим органом вниз, на осадок, обеспечение наибольшего коэффициента расхода рабочего органа, снижение соцротивления трения рабочего органа при движении по трубе, достижение наибольшей силы тяги. Установлено, что конструкции гидродинамических рабочих органов, существовавших до настоящего времени не обеспечивают выполнение всех исходных требований, следовательно, существует возможность повысить производительность машин за счет создания новых высокоэффективных рабочих органов, наиболее полно отвечающих данным требованиям.

Критерием оценки оптимальности конструктивных параметров гидродинамических рабочих органов может служить средняя начальная скорость многофазного безнапорного потока, образующегося в трубе после размыва осадка.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ3.1. Определение задач и обоснование методов экспериментальных исследований.

Основные направления исследований были сформулированы в 1.5., однако, с учетом результатов теоретического анализа здесь необходимо более подробно определить цели и задачи экспериментальных исследований.

Цредложенные во второй главе для математического описания рабочего процесса известные зависимости гидродинамики могли быть использованы только после уточнения принятых допущений и экспериментальной проверки, поэтому необходимо было последовательно решить следующие задачи:определить коэффициенты расхода и тяговые усилия рабочих органов "парящего" типа и других групп, определить потери напора в рукавах высокого давления;определить значения сил трения при движении рабочих органов и рукавов высокого давления разных типов;установить зависимость подъемной силы рабочих органов "парящего" типа от основных факторов;определить среднюю скорость многофазного безнапорного потока, образующегося после размыва осадка (см.рис.13, сечение 17), ее зависимость от основных факторов для сравнения и проверки эффективности рабочих органов "парящего" типа для выбора оптимальных режимов работы машин в различных эксплуатационных условиях.

Проведение экспериментальных исследований в реальных условиях эксплуатации машин для прочистки канализационных сетейвызывает значительные затруднения по следующим причинам:, объекты исследования находятся под землей, на глубине нескольких метров; при работе машины спуск в колодцы для наблвдений невозможен; нежелательны даже кратковременные спуски в колодцы перед црочисткой или после нее по санитарно-гигиеническим соображениям и в связи с повышенной опасностью для жизни; затруднительно, либо совсем невозможно размещение измерительного и другого оборудования и аппаратуры. Поэтому было принято решение проводить экспериментальные исследования на специальной установке, позволяющей моделировать условия работы машины. Причем, экспериментальная установка должна быть изготовлена в натуральную величину с использованием комплектующих машин и реальных объектов исследований, вследствие сложности и своеобразия изучаемого процесса, возможного снижения достоверности результатов и технических трудностей, которые возникают при изменении масштаба в данном случае.

Применение в экспериментах натурального осадка для заиливания трубопроводов недопустимо с точки зрения санитарии, усложнит проведение экспериментов организационно и технически. Следовательно, необходимо было использовать в экспериментах на установке модель отложений,по свойствам близкую к натуральному осадку. В данном случае решающими при создании модели должны быть физические свойства: плотность средневзвешенная гидравлическая крупность частиц 60 коэффициент пористостиТС/7 И Т.П.

Измерение средней скорости многофазного турбулентного безнапорного потока, образующегося в трубе после размыва осадка с точностью, достаточной для целей эксперимента, может производиться методом скоростной киносъемки. Для этого в трубахдолжны быть прозрачные вставки, поле съемки необходимо освещать в соответствии с выбранным временем экспозиции и чувствительностью пленки. Через прозрачные вставки может производиться визуальное наблюдение за ходом эксперимента; для оперативного контроля установка должна быть оснащена показывающими црибора-ми - образцовые манометры, динамометры, расходомер. При определении силы тяги рабочих органов, коэффициентов расхода, подъемной силы (у рабочих органов "парящего" типа), а также цри определении начальной скорости потока необходимо синхронно записывать расход и давление воды с помощью датчиков на осциллограммы. Момент замера и включение кинокамеры на осциллограммах должны фиксироваться отметчиком.

С целью значительного со1фащения сроков, объемов и стоимости экспериментальных исследований должна быть использована теория планирования экспериментов; при обработке результатов должен проводиться коррелляционно-ре1рессивный анализ с оценкой достоверности на требуемом уровне значимости.

3.2. Описание экспериментальной установки.

Установка для экспериментальных исследований рабочего процесса машин для прочистки канализационных сетей была спроектирована автором и изготовлена на экспериментально-производственном участке ВНИЙКоммунмаша. Установка смонтирована в специальном помещении.

На рис.17 приведена принципиальная схема размещения основных узлов установки, на рис.18 гидрокинематическая схемаустановки, на рис.19 схема размещения измерительной и регистрирующей аппаратуры.

На станине (I) установлен трехплунжерный водяной насос высокого давления (2) типа ПТ-1-10/160 с приводом от электродвигателя (3) типа АО-83-6 мощностью 60 кВт (рис.16). Водяная магистраль низкого давления (4) подсоединена к общей системе водоснабжения и имеет вентиль (5), счетчик жидкости (6) и манометр (7) на входе в насос высокого давления. Магистраль высокого давления (8) соединяет напорную магистраль насоса с полой осью барабана (9) через поворотное соединение (10).

Барабан (9) для намотки рукава высокого давления имеет диаметр 700 мм; установлен барабан на специальной площадке над водяной насосной станцией.

Привод барабана осуществляется гидромотором (II) типа 210.16.00 через зубчатую передачу /=7,5. Насосная станция гидропривода барабана состоит из электродвигателя (24) мощностью 2,5 кВт и гидронасоса (25) типа БШ-ЮУ.

Скорость вращения барабана изменяется бесступенчато при помощи дросселя ПГ-55-24, направление вращения задается электрогидравлическим золотником с дистанционным управлением типа У 4690.41.44. На барабане намонтан рукав высокого давления (12), соединенный с полой осью барабана; к другому концу рукава подсоединяются гидродинамические рабочие органы (13).

1£убы (14) различного диаметра длиной до 7 м устанавливаются на кронштейнах (15); для защиты и отвода воды или пульпы имеются два экрана (16,17) и желоба (18). Вода или пульпа отводятся в ванну-отстойник (19), вместимостью 2,5 м3. После отстаивания вода сливается в канализацию. В нижней части экрана (16) установлена входная трубка (20). Для направленияРис.17. Цринцишальная схема экспериментальной установки: I.вентиль, 2.электродвигатель, 3. водяной насос высокого давления, 4.манометр, 5.датчик давления, 6. поворотное соединение, 7. барабан, 8. гидродинамический рабочий орган, 9. рукав высокого давления, 10. передача зубчатая, II. гидромотор, 12. электродвигатель, 13. счетчик жидкости, 14. гидронасос, 15. манометр, 16. золотник реверсивный с электрогидравлическим управлением, 17. дроссель, 18. фильтр.

00 CDСкоростная кинокамера (йп)сжатия (Л/)Осциллограф(0,Р,Рс)Тис. 19. Схема размещения измерительной и регистрирующей аппаратуры.рукава высокого давления с барабана во входную трубку за экраном, под барабаном установлены нацравлящие ролики (21).

На пульт уцравления (22) выведены выключатели преобразователя тока, двигателей водяной и масляной насосных станций, переключатель управления реверсивным золотником. На переносном пульте дублируется включение насосной станции гидропривода барабана и управление золотником.

Измерительная аппаратура,, установки позволяет регистрировать на осциллограмме мгновенные значения давления воды в магистрали высокого давления на выходе из насоса и в рабочем органе, суммарный расход воды. Использовались датчики резистор-ного типа Д-150 и Д-220, с пределами.измерений 0-15 МПа и 0-22 МПа соответственно. Для получения црямой характеристики во всем измеряемом диапазоне давлений датчики доработаны. Питание измерительной аппаратуры осуществлялось от тиристорного преобразователя тока типа ПТТ 460/230 и аккумуляторных батарей. Запись производилась осциллографами типа Н 3020-3 и K-I2-22. Для обеспечения достоверного сигнала в цепь датчиков включался стабилизатор напряжения.

Манометр (7) на входе в водяной насос и манометр (23) в магистрали высокого давления имеют пределы измерения 0+0,6 МПа и 0+25 МПа, класса точности 2,5.

Для замера тяговых усилий и при оцределении потерь на трение при движении рабочих органов и рукава использовался динамометр ДПУ-0,1-2, цредел измерений 0-100 кГс, цена деления I кГс (рис.17). Подъемная сила рабочих органов "парящего" типа измерялась динамометром сжатия ДОСМ 3-0,05.

Рис.21. Установка барабана для намотки рукава высокого давления.

В ходе экспериментальных исследований использовалась скоростная кинокамера CKC-I-M-I6 для замера скоростей потока (рис.27), осветительная аппаратура.

Съемка и визуальные наблюдения проводились через герметичные вставки из оргстекла в фанерных трубах ф 300 мм (рис.22) использовались также стеклянные трубы $ 185 мм (рис.28,29), стальные трубы / 500 и 700 мм (рис.23).

Кроме этого, использовался трубопровод длиной 20 м на открытом воздухе, который был собран из фанерных канализационных труб ф 300 мм (рис.25). 1£убы длиной 5 м соединялись хомутами и укладывались на опоры, имегацие регулировку по высоте для обеспечения необходимого уклона.

Начало трубопровода находилось непосредственно у оконного проема помещения, где размещалась установка, что давало возможность использовать все агрегаты описанной полупромышленной установки для экспериментов в этом трубопроводе.

Цуск установки производился в следующем порядке: открывался вентиль (5), вода из сети водоснабжения под давлением 0,3-0,4 МПа через счетчик жидкости (6) поступала в водяной насос 2. С пульта (22) реверсивный золотник привода барабана устанавливался в положение "стоп", дросселем устанавливалась необходимая скорость вращения барабана, включался электродвигатель водяного (3) и масляного (24) насосов. После включения двигателя (3) вода под давлением до 16 МПа поступала от насоса в полую ось барабана и по рукаву высокого давления в гидродинамический рабочий орган. Изменение давления воды производилось с помощью перепускного клапана, установленного в напорной магистрали насоса. Для намотки или размотки руРис.22. Гидродинамический рабочий орган "царящего" типа а.с. № 797806, съемка через прозрачную вставку в фанерной трубе ф 300 мм.

Рис.23. Рабочий орган "парящего" типа в стальной трубе ф 500 мм.кава тумблер переключения золотника на пульте устанавливался в нужное положение,и рабочий орган соответственно двигался вперед, назад или стоял на месте.

В соответствии с конкретными задачами для каждого направления экспериментальных исследований установка оснащалась необходимой аппаратурой и объектами исследования без изменения основных агрегатов.

3.3. Методика экспериментальных исследований, планировка экспериментов.

Методика экспериментов по проверке теоретических моделей рабочего процесса.

Серия предварительных экспериментов (см.1.3) по проверке гипотезы физической картины процесса производилась в условиях, максимально приближенных к реально существующим. Трубопровод длиной 20 м имел диаметр 300 мм и был установлен на открытом воздухе с уклоном I 0,02. Наблюдения проводились через прозрачные вставки из оргстекла (рис.22,24). Для заиливания трубопровода использовалась модель отложений, приготовленная из песка, используемого для зимнего содержания дорог с пескобазы автопарка № X управления "Спецтранс" Ленгорисполкома. Фракционный состав песка (табл.4) оказался близок к фракционному составу отложений в общесплавной сети - содержание частиц до 0,5 мм в песке несколько больше, чем в отложениях. Плотность осадка 1,85 кг/дм3, плотность модели 1,95 кг/дм3.

Рис.25. Сборный фанерный трубопровод на открытом воздухе $ 300 мм.

Таблица 4Сравнение гранулометрического состава осадка и его модели.

Показатели Осадок МодельПлотность, кг/м3 1850 1950Гранулометрический состав в % при диаметре в мм до: 0,5 24 45I 72 782 87 895 91 9215 99 97Летучая часть осадка (органика) заменялась отработанным минеральным маслом и опилками в количестве соответственно до 3 и 6$ от общего объема. Все компоненты тщательно перемешивались до получения однородной массы, которая укладывалась в отрезки трубопровода с двух концов и разравнивалась скребком. После сборки трубопровода с моделью осадка в верховой конец подавалась вода, из системы водоснабжения для увлажнения осадка и выравнивания толщины слоя по длине. Подготовленный трубопровод выдерживался в течение 15-18 часов с повторным увлажнением, вследствие чего смоделированный осадок дополнительно уплотнялся.

Процесс прочистки осуществлялся с использованием гидродинамических рабочих органов машины К0-502, фирмы ™ " Str&cber " (рис.9,10).

Рабочее давление изменялось от 6 до 10 МПа. Так как целью предварительных экспериментов являлось выяснение общей физической картины явлений, происходящих при прочистке трубопроводов рабочими органами различных групп, эксперимент прекращался после получения необходимой визуальной информации о работе данного рабочего органа, После замены рабочего органа продолжался процесс прочистки следующего участка трубопровода. Трубопровод заиливался на длину 10 м трижды, объем осадка в первом случае составлял 0,003 м3/м пог.трубы (толщина слоя 140 мм), в двух последующих 0,002 м3/м пог.трубы (толщина слоя 100 мм). Заиливание трубопровода на такую длину в дальнейших экспериментах не требовалось, поэтому они проводились в помещении, трубопровод заиливался на длину 2-3 м. Моде-лированиеосадка также проводилось по изложенной методике.

Определение силы тяги рабочих органов "парящего" типа и других групп проводилось с учетом следующих условий:как можно полнее исключить влияние внешних сил, в основном сил трения, действующих на рукав и рабочий орган;обеспечить одновременное получение достоверных данных для расчета силы тяги по формулам 2.19-2.24, а также для расчета коэффициентов расхода рабочих органов по формуле 2.7 и определить потери на трение в рукавах высокого давления для сравнения со значениями, полученными при расчете по формуле 2.6.

Для уменьшения внешних сил рабочие органы помещались в стеклянную трубу на минимальном расстоянии от экрана, динамометр крепился к рукаву сразу за входной трубкой, минуя направляющие ролики.

Расход и давление в каждом опыте фиксировались на осциллограммах. Для определения потерь по длине рукава замерялосьдавление в рабочем органе. Манометр (рис.29) или датчик (рис.28), подсоединялись к специально доработанном рабочим органам через отводные трубки. Характеристики рукавов высокого давления приведены в таблице II, конструктивные параметры рабочих органов, использованных в экспериментах приведены в табл. 9 ДО.

В серии предварительных экспериментов, описываемых данной методикой переменным является один фактор - рабочее давление. Для целей эксперимента достаточным можно считать варьирование данного фактора на пяти уровнях с двухкратным повторением. Интервал варьирования I МПа, уровни 6; 7; 8; 9; 10 МПа.

Максимальный уровень изменения фактора был выбран по наибольшему рабочему давлению, на которое раосчитан рукав типа CK-25-I00. Потери в рукаве типа П-25-2007 определялись на уровнях 8; 10; 12; 14; 16 МПа.

Повторение опытов осуществлялось в обратном порядке, затем рабочий орган заменялся.

На этом же этапе определялисьпотери на трение при движении рабочих органов и рукавов высокогодавления. Рукав высокого давления заполнялся водой, концы рукава закрывались заглушками и рукав укладывался на модель осадка. Длина отрезков рукавов QK-25-I00 и П-25-200У соответственно 17 и 22 м. К концу рукава крепился динамометр растяжения типа ДПУ-0,1-2, и за него рукав протягивался по модели осадка. Замеры в каждом случае повторялись по пять раз, средние значения относились к длине рукава, находившейся в контакте с поверхностью модели осадка.

Силы трения принижении рабочихорганов определялись аналогичным путем на той же модели осадка. Были проведены замеры сил трения рабочих органов фирм ххН/0777а' ", п Sfrv/rfe/" % машины К0-502. Рабочие органы "парящего" типа при движении не касаются осадка и за счет вывешивания части рукава над поверхностью осадка дополнительно снижаются силы трения, поэтому для определения потерь на трение при движении этих рабочих органов и рукава определялась длина вывешенной части рукава. Рабочее давление принималось равным наибольшему давлению проектируемой машины К0-504; Ро - 14МПа, высота подъема задавалась через 50 мм от 200 до 400 мм.

При замере сил трения у рабочих органов первой и второй групп для более полного соблюдения фактических условий, два конца троса крепились к рукаву сразу за заделкой минуя рабочий орган. Сила тяги прикладывалась параллельно поверхности модели осадка. От полученных значений отнималась сила трения рукава, находящегося в контакте с поверхностью; данные усреднялись по пяти замерам.

Методика и планирование эксперимента по определению зависимости подъемной силы рабочих органов "парящего" типа от основных факторов.

Подъемная сила, возникающая цри использовании рабочих органов "парящего" типа зависит, какпоказали теоретические исследования, в основном от четырех переменных факторов (2.2), причем, определить ее величину, выяснить весомость и взаимодействие факторов пог физико-математической модели(2.35), описывающей механизм явления, довольно сложно. Особенно много трудностей при определении подъемной силы будет возникать во время конструирования рабочего органа из-за невозможности задать угол поворота J& длину свободного провисания рукава. Определить достаточно точно эти величины можно только экспериментальным путем при наличии конкретных объектов-рабочего органа и рукава. Поэтому было принято решение составить простейшую полиномиальную модель процесса по данным эксперимента, спланированного с применением комбинационного квадрата (см.рис.26). После определения коэффициентов регрессии из полученного уравнения можно выявить влияние каждого фактора на функцию отклика - подъемную силу, составив однофакторные зависимости в интересующих областях значений функции, отнести влияние рассматриваемого фактора на функцию на каждом его уровне.

Переменными факторами после теоретического анализа были выбраны: угол наклона осей сопел к продольной оси рукава высокого давления рабочее давление Р0 высота подъема рабочего органа над поверхностью осадка И суммарная площадь поперечного сечения сопел причем, учитываются только открытые сопла, формирующие струи высокого давления. Масса рукава высокого давления во время экспериментов оставалась постоянной, коэффициент расхода рабочего органа был определен ранее и также оставался неизменным.

В качестве функции отклика или показателя процесса рассматривалась подъемная сила N. Уровни и интервалы варьирования факторов приведены в таблице 5.

Наименьший уровень фактора соответствует сумме площадей сечений пяти сопел ^2,8 мм, обеспечивающих расход насоса 3,47*Ю-3 м3/сек при давлении в рабочем органе 14 МПа. Верхний уровень соответствует сумме площадей сечений пяти сопел ^3,2 мм. При назначении интервалов для сохранения принципа равенства интервалов принимается и)/ с приближением 0,5$ к расчетному для сопел ф 2,8; 2,9; 3,0; 3,1; 3.2 мм, что является вполне допустимой точностью для целей эксперимента.

Эксперименты проводились на описанной полупромышленной установке, дополненной динамометром сжатия типа Д0СМ-3-0,05, который устанавливался в зажиме специального кронштейна на высоте Н согласно плану эксперимента. Кронштейн динамометра крепился на выходе тонкостенной стальной трубы ф 500 мм, размещенной в лотке установки. С динамометром был соединен щуп, который вворачивался спереди по оси корпуса каждого рабочего органа (вместо мониторного сопла).

Таблица 5Уровни и интервалы варьирования факторов плана 5.

Эксперименты выполнялись по оледуодей технологической схеме:- рабочий орган с заданным по плану эксперимента угломнаклона сопел нужного диаметра крепился к рукаву и динамометру»- с пульта управления барабан золотником стопорился в положении, заданном расстоянием до динамометра;- согласно плану задавался уровень фактора // - высота;- после включения водяного насоса устанавливался уровеньфактора - давление, трижды снимались показания динамоме-ра;- после замены по плану эксперимента рабочего органа (факторы <А и и)с) вновь задавался нужный уровень Ра ;- через пять замен рабочих органов сопла менялись во всех органах согласно плану, устанавливался новый уровень // и эксперименты продолжались по приведенной технологии.

Показания динамометра по тарировочной таблице переводились в единицы силы и после суммирования с силой веса рабочего органа и концевой заделки рукава полученные величины выхода проверялись на соответствие их распределения нормальному закону для выяснения корретности регрессионного анализа. После заполнения расчетной матрицы С рис.37) находились оценки коэффициентов регрессии полиномиальной модели, вычислялись среднеквадратиче-ские ошибки определения оценок коэффициентов. Выяснялось также влияние отдельных факторов, результаты оформлялись графически.

Методика и планирование экспериментального определения зависимости средней начальной скорости потока от основных факторов.

Средняя начальная скорость многофазного потока, образовавшегося после размыва слоя'осадка для трубы конкретного диаметра и шероховатости поверхности будет изменяться при изменении расхода С Q ) рабочей жидкости, скорости струй ( ) и производительности по осадку ( Пос). Эти факторы были определены в результате теоретического анализа в 2.2. Для целей работы необходимо определить значения ил и провести анализ ее изменения на различных уровнях переменных факторов для рабочего органа "парящего" типа в сравнении с наиболее широко применяющимися до настоящего времени рабочими органами первого типа. Проще всего эти задачи решить при анализе квадратичной полиномиальной модели, построенной по данным экспериментов.

Окончательный выбор факторов производился с учетом, что расход рабочей жидкости # и скорость струй на выходе из сопел Uо при постоянной суммарной площади сечений сопел со^, есть функция давления в рабочем органе Р0. Следовательно, вместо двух переменных факторов можно принять один при условии постоянного коэффициента расхода и не изменяющейся площади сечений сопел»Производительность по осадку зависит прямо пропорционально от скорости продвижения рабочего органа по трубе и от количества осадка в метре погонном трубы Щ/д. Можно полагать, что средняя начальная скорость потока увеличивается при повышении давления и снижении скорости движения рабочего органа, а с ростом объема осадка уменьшается» Все три фактора не связаны между собой, являются управляемыми и на данном поисковом этапе для обеспечения учета наибольшего количества факторов, гипотетически влияющих на функцию отклика» следует данный эксперимент рассматривать как трехфакторный. Конкретная количественная оценка эффективности рабочего органа "парящего" типа может быть сделана после сравнения полученных экспериментальных данных с контрольными данными эксперимента с рабочим органом первой группы в тех же точках плана.

Эксперимент проводился по некомпозиционному плану типа Бокса-Бенкина с общим числом опытов /У =13. Планы Бокса-Бен-кина симметричны, для /У =13 представляют собой комбинацию 12 точек ПФЭ в центрах граней многофакторного куба с одной центральной точкой. План минимален по числу опытов, что важно в нашем случае в связи со сложностью и трудоемкостью подготовки опытов. Симметричность плана позволяет производитьрасчеты коэффициентов регрессии, их ошибок и ковариаций по упрощенным формулам с использованием расчетных коэффициентов /79/. Расчет полиномиальной модели произведен на бланке-алгоритме, представленном в 3.6, план эксперимента в кодированных и натуральных переменных приведен в табл.

Уровни и интервалы варьирования факторов (табл.7) выбирались с учетом параметров создаваемой машины,'возможностей эксперименталвного оборудования и реальных эксплуатационных условий.

При составлении плана и выборе условий эксперимента применялось кодирование переменных, соблюдался принцип равенства интервалов для упрощения расчетов оценок коэффициентов полиномиальной модели. Давление в рабочем органе изменялось также, как в предыдущем эксперименте,от 8 до 14 МПа, скорость движения рабочего органа относительно осадка задавалась в пределах 0,08-0,2 м/с, объем осадка в метре погонном трубы изменялся от 10,8 дм3 до 26,4 дм3, что соответствует для трубы 300 мм степени заполнения от 0,2 до 0,4. Все факторы варьировались на трех уровнях. Давление в рабочем органе задавалось по образцовому манометру с пределами измерений 0-25 МПа, класс точности 2,5. Скорость движения рабочего органа относительно осадка устанавливалась на мерном отрезке о помощью секундомера с ценой деления 0,1 с, что в сумме давало ошибку при установке скорости не более 2%. Рабочий орган при этом устанавливался неподвижно, а в трубу вдвигался с соответствующей скоростью изогнутый по диаметру трубы металлический поддон с моделью осадка. Объем осадка измерялся из пересчета массы задаваемых объемов по плотности путем- по взвешивания на весах с ошибкой не более 1$.

Значения переменных факторовТаблица 7Наименование фактора. обозначение Кодирование Уровень варьирования -I 0 +1 Интервал, Ед.измерения натуральных значений ДХ/Давление в рабочем органе, Ро h МПа 8 II 14 3Скорость движения рабочего органа, Ир h м/с 0,08 0,14 0,2 0,06Объем осадка в метре погонном трубы, h дм3/м 10,8 18,6 26, 1 7,8Для измерения выходного параметра - средней начальной скорости потока U^ использовался метод скоростной киносъемки. Скоростная киносъемочная камера СКС - Ш устанавливалась на расстоянии 1,2 м от прозрачной вставки согласно схеме, приведенной на рис. 2?.

Съемка производилась на черно-белую негативную кинопленку 16 мм типа КН-3, чувствительностью 120 ед. Необходимое время Экспозиции определялось по формуле /26/ :(3.1)тггде: А $ - величина нерезкости, щ;V - скорость движения снимаемого объекта, мм/р;/п - масштаб изображения;61 - угол между направлением движения снимаемого объекта и оптической осью объектива.

Таблица 8Матрица планирования и условия проведения трехфакторного эксперимента.

Рабочий органСлаб £Канал и$ои, иьоЗащитныйНадел Ь сронерная Ф^Онпосад^сгPyroS Еысахаго да&лениясо 1Рис.27. Схема установки скоростной киносъемочной камеры СКС-В1.

Тогда для нашего случая/ При частоте проекции кинофильма ^/^о = 24 кадр/с7ZC Ж = 24е 10 = 240 кадр/с.

С учетом возможностей осветительной аппаратуры и полученных расчетных значений 77с была выбрана равной 500 кадр/с. В этом случае для освещения поля съемки (площадь 200x150 мм) могли быть использованы фотолампы заливающего света с рефлекторами, установленные на расстоянии не далее 500 мм от объекта. Длительность транспортирования 30 метров пленки при данной частоте съемки составляла три секунды, первые 1,2 сек. происходил разгон камеры, поэтому включение камеры производилось перед включением установки до начала размыва модели осадка.

Расстояние от оси объектива до сечения Ш-Ш (см.рис.Ю, 18), в котором происходит внедрение струй в слой осадка, по условиям, изложенным в 2.1, было выбрано равным 3 м.

После проявления и печати производилась расшифровка кинограмм с учетом работы отметчика времени и имевшихся в поле съемки масштабных линеек. Неоновая лампа отметчика времени при частоте тока 50 Гц дает 100 вспышек в секунду, интервал времени между кадрами определялся их числом между началом одной отметки и началом другой, например: при 6 кадрах на отрезке пленки между двумя отметками, интервал времени между соседними кадрами составит 1/600 секунды и при перемещении частицы осадка по полю съемки на 25 мм скорость ее будет равРис.28. Подсоединение датчика давления к рабочемуоргану фирмы "Strtitfer 9 идя определения Ра.

Рис.29» Определение Р0 образцовым манометром. Ро ш 7,5 лШа.на 15 м/с.

После расшифровки кинограмм процесса определялся закон распределения экспериментальных значений выхода, для нахождения коэффициентов регрессии заполнялась расчетная матрица, был проведен регрессивный анализ, ранжирование (весомость) факторов.

Полученные значения выхода - средней начальной скорости многофазного потока были использованы для сравнения эффективности рабочих органов разных типов и при расчете оптимальной скорости движения рабочих органов.

3.4. Результаты экспериментальной проверки теоретическихмоделей.

Определение коэффициентов расхода гидродинамических рабочих органов.

Эксперименты по определению коэффициентов расхода рабочих органов "парящего" типа и других групп проводились по методике,Таблица 9Определение коэффициентов расхода рабочих органов "парящего" типаКраткие сведения о конструкции, тип рукава Давление в насосе Р, МПа Давление в рабочем органе, Р0, МПа Экспери-МПа э' Расчетное АРр, МПа Расход л%ин Коэффициент расхода,I 2 3 4 5 6 7

ВЫВОДЫ

1. Наиболее эффективным способом, позволяющим механизировать работы по содержанию канализационных сетей, повысить производительность и обеспечить необходимые санитарно-гигиенические условия труда, является гидродинамический способ прочистки с использованием специальных мащин, при этом его эффективность зависит в конечном итоге от специальных устройств для образования струй воды высокого давления - тадродинашческих рабочих органов.

Анализ имеющихся публикаций и результаты экспериментального изучения работы гидродинамических рабочих органов мащин, выпускаемых ведущими зарубежными фирмами, показали, что при проектировании рабочих органов и при расчете оборудования мащин практически не учитывается физическая сущность рабочего процесса, что приводит к большим потерям энергии при струеобразовании (до 40$) и размыве осадка и, как следствие, снижению производительности прочистки.

2. Изучение рабочего процесса показало, что во время работы марты происходит ряд физических процессов, основными из которых являются:

- формирование рабочим органом тонких струй воды высокого давления, образование реактивных сил; движение струй и размыв ими осадка;

- образование и движение по трубе многофазного безнапорного турбулентного потока, транспортирующего размытый осадок;

- движение гиттродинамического рабочего органа и соединенного с ним рукава высокого давления.

Системный анализ рабочего процесса позволил выявить основные структурные связи подсистем и показал, что в приложении к конкретному процессу производительность может быть выражена как функция одной переменной - расстояния от входа в трубу до рабочего органа.

3. В результате проведенных теоретических исследований разработаны приближенные математические модели основных явлений рабочего процесса и выведены формулы для определения: потерь напора по длине рукава; силы тяги; наибольшего расстояния прочистки; скорости струи в зависимости от расстояния; производительности единичной струи; производительности по осадку всего рабочего органа.

Аналитически выявлена возможность оптимизации скорости движения рабочего органа в зависимости от расстояния до входа в трубопровод при известном диаметре и степени засоренности трубы осадком;

Экспериментальная проверка математических моделей показала, что теоретические зависимости потерь напора по длине рукава могут быть использованы без изменений; математическая модель зависимости силы тяги адекватна эксперименту с достоверностью 0,95.

4. На основании изучения процесса прочистки и анализа математических моделей сформулированы исходные требования к конструкции гидродинамических рабочих органов, обеспечивающих наиболее эффективное использование энергии струй.

Разработаны конструкции рабочих органов "парящего"типа, при работе которых все струи, создаваемые рабочим органом, направлены на осадок; при этом обеспечивается наибольшая начальная скорость потока при условии полного размыва осадка и создается наибольшая сила тяги; в связи с тем, что рабочие органы "парящего" типа при движении по прочищаемой трубе не касаются поверхности осадка и поднимают часть соединенного с ним длинномерного рукава высокого давления, силы трения наименьшие и износ рабочего органа незначителен.

5. На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований основных закономерностей процесса прочистки канализационных сетей показало, что критерием оценки эффективности конструкции рабочего органа должна быть выбрана средняя начальная скорость многофазного потока, образующегося в трубе после размыва осадка; при этом основными условиями получения максимальной средней начальной скорости потока при обеспечении полного размыва осадка является необходимость направления движения всех струй, создаваемых рабочим органом, на осадок, создание нииболыцей силы тяги, сведение к минимуму возникающих сил трения.

6. В области реальных значений переменных экспериментально получен линейный полином, связывающий величину подъемной силы, суммарную площадь поперечного сечения, углы наклона сопел, рабочее давление и высоту подъема рабочего органа над поверхностью осадка, и позволяющий рассчитать основные конструктивные параметры рабочих органов "парящего" типа.

7. Экспериментально получены полиномиальные зависимости средней скорости потока от трех основных факторов: давления в рабочем органе; скорости движения рабочего органа; объема осадка в метре трубы.

8. По экспериментальным значениям начальной скорости потока рассчитана оптимальная скорость движения рабочего органа в зависимости от засоренности и расстояния, пройденного рабочим органом по трубе; разработаны рекомендации по технологии прочистки и оптимальным режимам работы мащин.

9. Сравнительное изучение эффективности рабочих органов, выпускаемых до настоящего времени, и разработанных автором показало, что при использовании рабочих органов "парящего" типа силы тяги увеличивается на 3jj-40%: силы трения сокращаются на 26-87 н; средняя начальная скорость безнапорного потока, образующегося после размыва осадка, увеличивается в 1,25 - 4,1 раза.

Техническая производительность машины повышается в среднем на 39$.

10. В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана инженерная методика расчета рабочих органов и специального оборудования машин, позволяющая определить потребный крутящий момент привода барабана и основные конструктивные параметры рабочих органов "парящего" типа.

11. Разработанная инженерная методика и рабочие органы нового типа применены при создании машин К0-504 и К0-502 Б, изготовлен и передан в опытную эксплуатацию Леноблводоканалу опытный образец навесн'ого оборудования к машине К0-705 А.

Подтвержденный экономический эффект использования в офере эксплуатации машин К0-504 на весь объем В'ыпуска составляет 529870 рублей.

Экономический эффект от внедрения машины К0-502 Б составляем 3064 рубля на одну машину.

1. Абрамович И.А., Шкундин В.Ф. Надежность систем канализации больших городов. - М.,: 1975. - 114 с.

2. Авдонькин Ф.Н. Основы методики инженерного эксперимента. -Саратов,: 1975, -И9с.

3. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М.: Недра, 1970 . -246с.

4. Альтшуль А.Д.: и др. Примеры расчетов по гидравлике: Учеб. пособие для БУЗ»ов.~ М.: Стройиздат, 1977. 255 с.

5. Баловнев В.И. Методы физического моделирования рабочих процессов дорожно-строительных машин. М.: Машиностроение, 1974, 232 с.

6. Баловнев В.И. О показателях оценки эффективности рабочего процесса машин на этапе проектирования, исследования и эксплуатации. Труды МАДИ, 1974 вып. 75, 62 с.

7. Большов П.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1976, 475 с»

8. Бородин Б.П. Машины для очистки канализационных сетей. -Городское хозяйство Москвы, 1969, № 6, с. 475.

9. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. ~ 2-е изд., перер. и доп. М.: Финансы и статистика, 1981. - 263 е., ил.

10. Горский В.Г. Планирование промышленных экспериментов. ~ М.,: Металлургия, 1978, 112 с.

11. ГОСТ 11.004-74. Прикладная статистика. Правила определения оценок и доверительных границ для параметров нормального распределения. Переиздат., янв. 1980.

12. ГОСТ 11.007-75. Прикладная статистика. Правила определения оценок и доверительных границ для параметров распределения Вейбулла. Переиздат, июль 1980.

13. Григорьев Г.Д. Исследование способа промыва трубопроводов канализации при добавке в промывную воду помакриламида. -Дисс. канд.техн.наук. Л., 1980. - 172 с.

14. Евдокимова Л.А. Использование канализации для удаления снега. Автореф, Дис. канд.техн.наук. Л., 1954. - с.

15. Засов И.А., Каробан Г.Л., Никогосов 2.А. Уровень и показатели развития жилищно-коммунального хозяйства зарубежных стран, Научные труды АКХ им. К.Д. Памфилова, 1975, вып.Ц7, с.Э

16. Исаев А.А. Расчет параметров струй и рабочих характеристик дождевальных машин. Труды ВИСХОМ и УкрНИИСХОМ, 1967, вып.4, с. 342.

17. Исследование вакуумной системы и разработка предложений по созданию комбинированной машины для промывки и очистки ливневой канализации. Научно-технический отчет. $ гос. per, 7 3QI8II - Л.: ВНИИКоммунмаш, 1973, - 34 с.

18. Исследование работы и усовершенствование конструкции машины для гидродинамической прочистки канализационных сетей. Научно-технический отчет. Л гос. per. Б 236009. - Л., : ЛНИИАКХ, 1973, с. 17.

19. Исследование различных способов очистки канализационных сетей г. Ленинград. Научно-технический отчет. № гос. per.

20. Б 073830. Л., ЛНИИАКХ, 1969, с. 28.

21. Иванов А.Е. Перемещение грунта напорным и безнапорным потоками. М.: Речиздат, 1952, с. 53.

22. Квартенко А.С., Данынин А.В. Машина К0-502 для очистки канализационных труб. Строительные и дорожные машины, 1972,10, с. 13.

23. Колобанов С.К. Засорения канализационной сети. Водоснабжение и санитарная техника, 1941, Jt I, с. 8.

24. Курганов A.M. Механизирование расчета дождевых сетей водоотведения. В кн.: Новые методы и сооружения для водоотведе-ния и очистки сточных вод. Межвуз. темат. сб. трудов ЛИСИ, 1980. с. 47.

25. Органов A.M. Закономерности движения воды в дождевой и общественной канализации. М.; Стройиздат, 1980, - с. 100.

26. Курганов A.M. Закономерности формирования и движения дождевых стоков в безнапорных трубопроводах. Автореф. Дис. докт.техн.наук., - Л., 1980. ~ 49 с»

27. Курганов A.M., Федоров Н.Ф. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации. Л. : « Стройиздат, Л0, 1978, - 428 с.

28. Л. фон Бертоланди. Общая теория систем обзор проблем и результатов. - В кн.: "Системные исследования", М., : изд. АН СССР (Институт истории естествознания и техники), с. 7.

29. Лямперт Г.П. Экспериментальное определение коэффециен-тов сжатия, скорости и расхода дождевальных насадок. Тракторы и с/х машины, 1969, №11, с. 30.

30. Машина для прочистки канализационных сетей гидродинамическим способом. Научно-технический отчет. № гос.per. 76025780 ВНШКоммунмаш, 1977, 0. 95.

31. Методическое руководство по статистическим исследованиям гидравлики трубопроводного транспорта. ~ Уфа,1 ВНШСПТнефть, 1975, 108 с.

32. Механизация гидравлической прочистки канализационных сетей. Научно-технический отчет. - Л., ЛНИИАКХ, 1969, - 61 с.

33. Механическая и гидромеханическая прочистка :канализационных труб.: Сб. статей МКХ РСФСР. М.,: МКХ РСФСР, 1955, -76с.

34. Мирзаджанзаде А.Х., Степанова Г.С. Математическая теория эксперимента в добыче нефти и газа. М.,: Недра, 1977, 228 с.

35. Молоков В.В. Машины и оборудование для прочистки кана~ лизационных сетей, Э-И, серия Ш, Машины и оборудование для ком** мунального хозяйства, М., ЦНИИТЭстроймаш, 1965 - 40с.

36. Морозова Р.Г., Христофорова Г.А. Гидродинамическая прочистка канализационных сетей, Научн. труды АКХ им. К.Д. Памфилова, 1973, вып. 96, с, 40.

37. Мустафин Х.Ш. Гидравлика земснарядов, оборудованных эжекторным. грунтозабором. Автореф. Дис. . докт.техн.наук., -Л., 1971 - 34-с.

38. Никонов Г.П., Шавловский Г.П., Хныкин В.Ф. Теоретические и экспериментальные исследования процесса движения и распада-водяной струи. Научно-технический отчет, ИГД им. Скочинского, М., 1963, - 92с.

39. Оптнер С.Л, Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем, М.,: Советское радио, 1969, - 216 с.

40. Петросян Л.Н. Исследование процесса разработки веч-номерзлых грунтов высоконапорной гидроструей, Автореф. Дисс, канд.техн.наук, М., 1981, - 18 с,

41. Правила пользования коммунальным водопроводом и канализацией. ( Утв. 19.03.76) М.,: МКХ РСФСР 1976. - ЪЦ с.

42. Резлер И.В., Рождественский В.Х. Машина для прочистки канализационных сетей гидродинамическим способом К0-504. ~ Строительные и дорожные машины» 1983, № 3, с.

43. Рождественский В.Х., Резлер И.В, Машины и оборудование для гидродинамической чистки высоким давлением, М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1980, с. 1-40.

44. Рождественский В.Х,, Резлер И.В. Устройство для очистки трубопроводов (его варианты). Авт. свид. СССР $ I0II803кл. В 08 в 9/04.

45. Рождественский В.Х., Резлер И.В,, Мельник И.Н. Устройство для прочистки канализационных трубопроводов. Авт, свид. СССР № 647415. Кл. В 08 в 9/04.

46. Рождественский В.Х., Резлер И.В., Ддоугий В.В. Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода. Авт. свид. СССР Я 797806. Кл. В 08 в 9/04.

47. Рождественский В.Х., Резлер И,В,, Никулина Г.П. Результаты исследования реактивных насадок машин для гидродинамической прочистки канализационных сетей. Труды ВНИИКоммуникации, в. 9, Л., 1979, с. 44.

48. Рождественский В.Х., Резлер И.В. Машины и оборудование для гидродинамической прочистки канализационных сетей, выпускаемые за рубежом. Э-И. Серия Ш "Машины и оборудования для коммунального хозяйства", вып. 2, М., ЦНИИТЭстроймаш, 1979, с. Т0-Т9.

49. Сенгупта С.С., Акоф Р.А, Теория систем с точки зрения исследования операций. В сб.: Исследования по общей теории систем, М., Прогресс, 1969, с.520

50. Скляр М.А. Исследования разрушающего действия напорной струи воды при разработке связных грунтов в гидротехническом строительстве. Автореф. Дисс. . канд.техн. наук, - Новочеркасск, 1973. - 2Яс.

51. Скляр М.А. Исследования по выявлению механизма разрушения и работы напорной струи воды при нарезании цели в связном грунте. В кн.: Гидротехнические сооружения мелиоративных систем, т. 'НУ, вып. 6, Новочеркасск, 1972, 42М с.

52. Скобелицын Ю.А. Гидравлические исследования истечения жидкостей через отверстия и насадки. Автореф. Дисс. . докт. техн.наук, - Грозный, 1975, - 33с.

53. Смолдырев А.Е., Трубопроводный транспорт. -М.:Недра, 1980, 293 с.

54. СНиП 11-32-74 Часть П. Нормы проектирования. Гл. 32, Канализация. Наружные сети и сооружения. М., Стройиздат, 1975.

55. Создание машины для очистки канализационных сетей и ка-лодцев. Научно-технический отчет. № гос. per. 69014875 -Л.,: ВНИИ коммуникации, 1969, « 97 с.

56. Создание машины для очистки канализационных сетей и колодцев. Научно-технический отчет. № гос. per. 69014875- Л., : ВНИИ коммуникации, 1969, 139 с.

57. Справочник по эксплуатации систем водоснабжения, канализации и газоснабжения. Л.,: Стройиздат, 1976, - 320 с.

58. Стефанов Н.И др. Управление, моделирование, прогнозирование. М., : Экономика, 1972. - ^^с.

59. Стрельцова Л.И. Гидромеханический способ црочистки канализационных труб. Инф. письмо IX, -Л.,: АКХ им. К.Д. Памфилова, 1953, с. 1-2.

60. Трухан Ю.В., Шумаков Ю.М. Планирование, анализ и обра-вотка результатов исследований, Краснодар,: КПИ, 1979, ~ 90 с.

61. Типовая инструкция для слесарей по профилактической прочистке канализационной сети. М.,: Стройиздат, 1974, - 27 с.

62. Федоровой,Ф. Новые исследования и гидравлические расчеты канализационных сетей. М.,: Стройиздат, 1964, - 320с.

63. Харгин А. И. Технология подводной разработки грунтов в строительстве, М.Стройиздат, 1980, - 71 с.

64. Христофорова Г.А, Технико-экономическая оценка вариантов машин для гидродинамической прочистки канализационных, сетей.

65. Наун. труды АКХ им. К.Д. Памфилова, 1973, вып. 96, 49 с.

66. Цейтлин Ф.Д. Подводный размыв грунтов. Труды ВНИИГС, 1977, вып. 45, с. 20.

67. Чугаев P.P. Гидравлика. Л.,: Энергия, 1975, 600 с.

68. Шигорин Г.Г. Образование осадка в канализационных сетях с малыми расходами сточных вод. Водоснабжение и канализация,1. М., МКХ РСФСР 1958, 7'2с.

69. Шигорин Г.Г. Использование канализации для очистки городов.: Сб.статей МКХ РСФСР М.,: МКХ РСФСР, 1954 - 152 с.

70. Шумейко В.А, Методы планирования экспериментов М.,: МИСИС, 1979, 68 с.76,. Эльберг В.Г. и др. Машины для гидродинамической очистки канализационных труб. Коммунальные машины, 1969, 3, с. 10-13.

71. Яковлев С,В,, Карелин А.Я., Жуков А.И,, Колобанов С.К., Канализация М., : Стройиздат, 1975, 632 с.

72. Яковлев С.В,, Ласков Ю.М. Канализация. М.,: Стрбйиз-дат, 1972, 280 с.79. йаке maps while cleaning sewers. -American City and Country, octJ976, p. 104.

73. Drabek B. Vizkumay ustav vodohospodarsky -Prace a studte, 1969, № 125, p.I

74. James E. Mc Carty, Oakland Maps Program to Combat Sewer Infiltration-Public Works, 1975 f

75. Программа по очистке канализационных сетей оправдывает себя. Public Works, Oct. 1976, p. 80-81.

76. Sewers . the cleaner, the better. American City and Country,Apr. 1978, p. 43-48.

77. Bohnhorst,Dieter. Hydrodynamische Kanalreinigungs-gerate.-Stadtehygiene, 1961, Jfc II s. 233,

78. Hammermann, Paul. .Расположенное на автомобиле устройство для прочистки трубопроводов. Пат. ФРГ Л 128558,1. Кл. Е 03F .- 204

79. Наконечник для очистки труб. Пат. США № 3744723, МКЙ В Об в, 1/26.

80. Сопло. Пат. США # 3814330, МКИ В 05 в, I/I4