Совершенствование рабочих процессов при строительстве газо-нефтепроводов

3. Конструкторский раздел

 

3.1 Техническая характеристика  трубоукладчика ТГ 124

 

3.1.1 Основные характеристики крана – трубоукладчика ТГ 124
Грузоподъёмность номинальная, кН		125
Максимальная нагрузка на крюке при выполнении работ, кН		125
Высота подъёма максимальная, м		5
Глубина опускания крюка, м		2,0
Вылет максимальный, м		5,7
Вылет минимальный, м		1,5
Скорость подъёма опускания  груза, м/с:
максимальная минимальная		0,17 0,058
Максимальное тяговое  усилие на ведущем колесе, кН		140
Максимальный продольный уклон, преодолеваемый при   движении трубоукладчика без груза на крюке, градусы		25
Среднее давление на грунт  левой гусеницы при реализации всего  момента устойчивости и нагрузке на крюке, равной номинальной грузоподъёмности, МПа		0,265
Среднее давление на грунт при движении крана – трубоукладчика без нагрузке на крюке со стрелой, поднятой максимально вверх, и придвинутом противовесе с переменным вылетом, МПа:
левой гусеницы правой гусеницы		0,065 0,113
Коэффициент грузовой устойчивости трубоукладчика на горизонтальной площадке без учета действия дополнительных нагрузок		1,43
Колея трубоукладчика, мм		2280 + 20
База трубоукладчика, мм		2480 + 20
Дорожный просвет, мм		425 + 25
Габариты трубоукладчика в транспортном положении, мм, не более: ширина  высота		4900 6300
Масса конструктивная, кН, не более:		210
3.1.2 Общие сведения
Предприятие – изготовитель	Берёзовский РМЗ
Тип крана – трубоукладчика	Гусеничный гидрофицированный
Заводской номер	1026
Год изготовления	1987
Индекс крана - трубоукладчика	ТГ-124
Назначение крана - трубоукладчика	Укладка в траншею  трубопровода Ø до 720 мм
Тип привода шасси крана – трубоукладчика рабочих механизмов	Трактор Т – 130 гидромеханический
Окружающая среда, в  которой может работать кран –  трубоукладчик:
температура (наибольшая/наименьшая) относительная влажность  при +25 0С	±40 0С 80%
Предельный уклон, на котором разрешается работа крана  – трубоукладчика при укладке  трубопровода, градусы	15
Допустимый уклон местности (продольный, поперечный), на котором разрешается работа крана – трубоукладчика с единичным  грузом, градусы	10
Предельный поперечный уклон в сторону стрелы, на котором  разрешается работа крана – трубоукладчика при укладке трубопровода, градусы	10
Возможность одновременного  выпол-нения операций	Подъём, опускание груза  и стрелы, передвижение с грузом
Основные нормативные  документы, в соответствии с которыми изготовлен        кран – трубоукладчик	ТУ 36 – 2129 – 78

 

3.2 Расчёт основных параметров рабочего оборудования трубоукладчика

 

Задачи расчёта: определить кратность полиспаста, диаметры блоков канатной системы и барабана лебёдки, линейную скорость намотки каната на барабан лебёдки в первом слое, частоту вращения барабана, скорость движения каната во втором слое намотки, вылет стрелы в зависимости от параметров траншеи, момент устойчивости и момент грузовой устойчивости трубоукладчика, допускаемую нагрузку на грузовом крюке при работе в изоляционно – укладочной колонне.

 

Исходные данные: количество ветвей гибкого элемента на которых  висит груз, согласно схемы приведённой на рисунке 4, Z=4; количество  ветвей гибкого элемента закреплённых на барабане согласно схемы приведённой на рисунке 4, Z_Н=1; нормативный коэффициент, h_i = 22,4; скорость подвижной обоймы полиспаста, ν_р= 0,1м/сек; диаметр барабана, D_б= 0,4032 м; наружный диаметр газопровода, D= 0,273 м; расстояние от края гусеницы до ребра возможного опрокидывания, а= 3,1м; сила тяжести трубоукладчика, G 228кН;

плечо центра тяжести  трубоукладчика относительно грузового  ребра возможного опрокидывания, l_цт= 2,57 м; диаметр каната, d_к= 0,018м.

 

• Расчёт кратности полиспаста

 

Согласно технической  документации на кран – трубоукладчик  ТГ-124 принимаем схему запасовки  грузового каната приведённую на рисунке 3.1. 

 

Рисунок 3.1 – Схема запасовки грузового каната

Кратность полиспаста определяется по следующей формуле /5/

 

,

(3.1)

 

где  U – кратность полиспаста;

        Z – количество ветвей гибкого элемента на которых висит груз, согласно  схемы приведённой на рисунке 4, Z=4;

        Z_Н – количество  ветвей гибкого элемента закреплённых на барабане  согласно схемы приведённой на рисунке 4, Z_Н=1.

     

.

 

2. Расчёт диаметров блоков канатной системы 

 

Определяем диаметр блока по следующей формуле /5/

 

Dбл dкhi  ,

(3.2)

                                                           

           где d_к – диаметр каната, d_к=18 мм;

           h_i – нормативный коэффициент, h_i = 22,4 /5/.

 

D_бл

18 22,4= 403,2 мм.

 

Определяем глубину канавки  блока по следующей формуле /5/

 

b 2dк  ,

(3.3)

 

где d_к – диаметр каната, d_к=18 мм.

 

b

2 18=36 мм.

 

Определяем ширину канавки блока по следующей формуле /5/

 

а 2dк  ,

(3.4)

 

где d_к – диаметр каната, d_к=18 мм.

 

а

2 18=36 мм.

Согласно /5/ выбираем основные размеры  блока, которые приведены в таблице 1 и проиллюстрированы на рисунке 3.2.

 

Рисунок 3.2 – Эскиз профиля обода литых направляющих блоков

Таблица 3.1

Диаметр каната, мм	D	B	B1	B2	d1	h	R	r1	r2	R
18	630	18	42	58	580	30	20	16	3.2	9.5

 

 

• Расчёт линейной скорости намотки каната на барабан лебёдки в первом слое

 

Линейная скорость намотки каната на барабан лебёдки определяется по следующей формуле /3/

 

Ν0= νрUп ,

(3.5)

 

где ν₀ – линейная скорость намотки каната на барабан лебёдки, м/с;

                 ν_р – скорость подвижной обоймы полиспаста, ν_р= 0,1м/с;

            U_п – кратность полиспаста ,U_п= 4.

 

ν₀ = 0,1

4 = 0,4 м/с.

 

• Расчёт частоты вращения барабана

 

Частоту вращения барабана определяем по следующей формуле /3/

 

,

(3.6)

 

где – частота вращения барабана, об/мин;

                 ν₀ – линейная скорость намотки каната на барабан лебёдки, ν₀= 0,4 м/с;

            D_б – диаметр барабана, D_б= 0,4032 м;

            d_к – диаметр каната, d_к=0,018 м.

 

об/мин.

 

• Расчёт скорости движения каната во втором слое намотки

 

Скорость движения каната в слое намотки определяем по следующей  формуле /3/

 

,

(3.7)

 

где  – скорость движения каната в слое намотки, м/с;

                 D_б – диаметр барабана, D_б= 0,4032 м;

                 c – номер слоя, с= 1;

             d_к – диаметр каната, d_к=0,018 м.

                  – частота вращения барабана, = 18,15об/мин.

 

 м/с.

 

 

• Расчёт вылета стрелы в зависимости от параметров траншеи

 

Вылет стрелы зависит от параметров траншеи и определяется по следующей  формуле /4/

 

Lmin= D + a + 1м  ,

(3.8)

где L_min - вылет стрелы, м;

                 D – наружный диаметр газопровода, D= 0,273 м;

       а  – расстояние от края гусеницы  до ребра возможного опрокидывания, 3,1м.

 

l_min=

0,273 + 3,1 + 1 = 4,5095 м.

 

• Расчёт момента устойчивости и момента грузовой устойчивости трубоукладчика

 

Рисунок 3.3 – Схема для определения момента устойчивости и момента грузовой устойчивости трубоукладчика

 

Момент  устойчивости трубоукладчика (см. рисунок 3.3) определяется по следующей формуле /4/

 

Му = Glцт ,

(3.9)

 

где  М_у – момент  устойчивости трубоукладчика, Нм;

                  G – сила тяжести трубоукладчика, 228000 Н;

           l_цт – плечо центра тяжести трубоукладчика относительно      грузового ребра возможного опрокидывания, 2,57 м.

 

М_у = 228000

2,57 = 585960 Нм.

 

Момент грузовой устойчивости трубоукладчика (см. рисунок 6)  определяется по следующей формуле /4/

 

Мгр = Рl ,

(3.10)

 

где  М_гр – момент грузовой устойчивости трубоукладчика, Нм;

                  Р – сила тяжести груза поднимаемого трубоукладчиком, 125000 Н;

           l – вылет стрелы, 3,1 м.

 

М_гр = 125000

3,1= 387500 Нм.

 

 

3.2.8 Расчёт нагрузки, допускаемой на грузовом крюке при работе в   изоляционно – укладочной колонне

 

Нагрузки, допускаемая  на грузовом крюке при работе в изоляционно – укладочной колонне определяется по следующей формуле:

 

Pmax= ,

(3.11)

 

где P_max - нагрузка, допускаемая на грузовом крюке при работе в изоляционно – укладочной колонне, Н;

                   М_у – момент устойчивости трубоукладчика, Нм;

             l_min – вылет стрелы, м.

 

P_max=

125383 Н.

 

 

Вывод: в результате расчёта  были определены кратность полиспаста , диаметры блоков канатной системы D_бл= 403,2 мм, линейная скорость намотки каната на барабан лебёдки в первом слое ν₀ = 0,4 м/сек, частота вращения барабана об/мин, скорость движения каната во втором слое намотки м/сек, вылет стрелы в зависимости от параметров траншеи l_min= 4,5095 м, момент устойчивости М_у= 585960 Нм и момент грузовой устойчивости М_гр= 387500 Нм трубоукладчика, допускаемая нагрузка на грузовом крюке при работе в изоляционно – укладочной колонне P_max= 125383 Н.

 

3. 3 Тяговые расчёты механизма подъёма груза

 

 

Задачи расчёта: определить тяговое усилие ветви полиспаста при неподвижном рабочем органе, тяговое усилие наматываемой на барабан ветви каната, крутящий момент на барабане в первом слое, тяговое усилие в зависимости от слойности намотки, потребляемую барабаном мощность, потребляемую лебёдкой мощность, крутящий момент на валу отбора мощности.

 

Исходные данные: кратность полиспаста U= 4, сила тяжести обоймы и полиспаста g=1500 Н, коэффициент полезного действия полиспаста, = 0,95; диаметр барабана D_б= 0,4032 м; диаметр каната d_к= 0,018м; коэффициент полезного действия барабана, = 0,95; суммарный коэффициент полезного действия всех механических передач между барабаном и валом отбора мощности базового трактора, = 0,89; частота вращения вала отбора мощности трактора n_вом= 1250 об/мин; – линейная скорость намотки каната на барабан лебёдки, ν₀= 0,17 м/с.

 

• Расчёт тягового усилия ветви полиспаста грузовой лебёдки при неподвижном рабочем органе