Совершенствование рабочих процессов при строительстве газо-нефтепроводов

 

= 661 Нм.

Определяем высоту траверсы по следующей  формуле /5/

,

(3.28)

где  h_тр – высота траверсы, см

             Q– грузоподъемность трубоукладчика, Q= 125000 Н;

     – допустимое напряжение на изгиб, = 110 МПа;

      В_тр – ширина траверсы, В_тр= 19,5 см;

      d_тр – диаметр отверстия в траверсе под хвостовик крюка, d_тр= 8,7 см.

18,5 см.

Определяем момент сопротивления  по следующей формуле /5/

 

W = ,

(3.29)

 

где W – момент сопротивления, см³;

                 L_тр – длина траверсы, L_тр= 19,5 см;

                d_тр – диаметр отверстия в траверсе под хвостовик крюка, d_тр= 8,7 см;

                 – высота траверсы, = 18,5 см.

 

W =

616,05 см³.

Определяем напряжение изгиба по следующей  формуле /5/

 

σи= [σи] ,

(3.30)

 

где  σ_и – напряжение изгиба, МПа;

                  – изгибающий момент, действующий на траверсу в месте сочленения её с крюком, = 661 Нм;

                  W – момент сопротивления,W= 6,1605 м³;

                 [σ_и] – допустимое напряжение на изгиб, [σ_и]= 110 МПа (сталь 20) /5/.

 

σ_и=

=107,3 < 110 МПа.

 

Так как неравенство выполняется, следовательно, расчёт произведен, верно.

Определяем изгибающий момент, действующий  на траверсу в месте сочленения её с щекой по следующей формуле /5/

 

,

(3.31)

 

где Т₂ – изгибающий момент, действующий на траверсу в месте сочленения её с щекой, Нм;

               Q – грузоподъёмность трубоукладчика, Q= 125000 Н;

         l – усреднённое значение длины траверсы, l= 0,02115 м;

                 L_тр – длина траверсы, L_тр= 0,0195 м.

 

103,2 Нм.

 

Определяем диаметр  цапфы траверсы по следующей формуле /5/

 

,

(3.32)

 

где d_ц –диаметр цапфы траверсы, см;

                 – изгибающий момент, действующий на траверсу в месте сочленения        

               её с щекой,  = 103,2 Нм;

                [σ_и] – допустимое напряжение на изгиб, [σ_и]= 110 МПа (сталь 20) /5/.

 

2,1 см

 

6. Выбор конструкции барабана и расчёт его основных параметров

 

Определяем диаметр барабана по следующей формуле /5/

 

Dб=hidк ,

(3.33)

 

где D_б – диаметр барабана, мм;

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

           d_к – диаметр каната, d_к= 18 мм.

 

D_б=18

22,4=403,2 мм.

 

Определяем длину каната наматываемого  на барабан по следующей формуле /5/

 

Lк=HUп+πDб(Z1+Z2) ,

(3.34)

 

где  L_к – длина каната наматываемого на барабан, м;

                 H – высота подъёма груза, Н= 5 м;

          U_п – кратность полиспаста, U_п= 4;

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

         (Z₁+Z₂) – число запасных витков каната, (Z₁+Z₂)=(1,6 + 2) /5/.

 

L_к=5

4+3,14 0,4032(1,6+2)= 24,6 м.

 

Определяем число витков каната на барабане по следующей формуле /5/

 

,

(3.35)

 

где  Z₀ – число витков каната на барабане;

                  H – высота подъёма груза, Н= 5 м;

                  U_п – кратность полиспаста, U_п= 4;

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

          (Z₁+Z₂) – число запасных витков каната, (Z₁+Z₂)=(1,6 + 2) /5/.

 

.

 

Для определения длины барабана воспользуемся схемой приведённой  на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 – Схема для определения длины барабана.

Согласно рисунка 3.7 определяем длину барабана по следующей формуле /5/

 

Lб=2l1+l2

(3.36)

 

где L_б – длина барабана, м

                 l₁ – длина буртика для предотвращения схода каната с барабана, м;

                     l₂ – длина части барабана для намотки каната, м.

 

 

 

Длину буртика для предотвращения схода каната с барабана определяем по следующей формуле /5/

 

l1=(1 1,25)dк ,

(3.37)

 

где l₁ – длина буртика для предотвращения схода каната с барабана, м;

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

 

l₁=1,1

0,018=0,0198 м.

 

Длину части барабана для намотки каната определяем по следующей формуле [5]:

 

l2=t Z ,

(3.38)

где l₂ – длина части барабана для намотки каната, м.

                t – шаг нарезки винтовой линии, м;

           Z – количество витков.

 

Количество витков определяем по следующей формуле /5/

 

Z= Zр+ZЗ+ZК ,

(3.39)

где  Z – общее количество витков;

                 Z_р – количество рабочих витков;

                     Z_З – количество запасных витков, Z_З=2;

                  Z_К – количество витков для крепления каната на барабане, Z_К=2.

 

Количество рабочих витков определяем по следующей формуле /5/

 

Zр= ,

(3.40)

 

где Z_р – количество рабочих витков;

                – длина каната наматываемого на барабан, = 24,6 м;

          – расчётный диаметр барабана, = 0,404 м.

 

Z_р=

=19,4

 

Z= 19,4+2+2=23,4

Количество витков принимаем Z=24 шт.

 

Шаг нарезки винтовой линии определяем по формуле /5/

 

t=dк+(2…3) ,

(3.41)

 

где t – шаг нарезки винтовой линии;

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

 

t=18+3=21 мм,

 

l₂ = 21

24 = 504 мм,

 

L_б = 2

19,8+504 = 543,6 мм.

Согласно рисунка 3.8 определяем основные параметры барабана.

Рисунок 3.8 – Схема для определения основных параметров барабана

Определим радиус канавки по следующей  формуле /5/

 

r 0,6 dк ,

(3.42)

 

где r – радиус канавки, мм;

               d_к – диаметр каната, d_к= 18 мм.

 

r

0,6 18=10,8 мм.

Определим глубину канавки по следующей  формуле /5/

 

с 0,4 dк ,

(3.43)

 

где с – глубина канавки, мм;

                d_к – диаметр каната, d_к= 18 мм.

 

с

0,4 18=7,2 мм.

 

Определяем внутренний диаметр  ободной канавки по следующей  формуле /5/

 

D1=Dб – dк ,

(3.44)

 где  D₁ – внутренний диаметр ободной канавки, мм;

                  d_к – диаметр каната, d_к= 18 мм;

                  D_б –  диаметр барабана, D_б= 403,2 мм.

 

D₁=403,2 – 18 = 385,2 мм.

 

Определяем внутренний диаметр  барабана по следующей формуле /5/

 

Dвн=D1 – 2бст ,

(3.45)

 

где D_вн – внутренний диаметр барабана, мм;

                    D₁ – диаметр ободной канавки, D₁= 385,2 мм;

                 б_ст – толщина стенки барабана из стали 20, мм.

 

Определяем толщину стенки барабана по следующей формуле /5/

 

бст = 0,01Dб + (3 5) ,

(3.46)

 

где б_ст – толщина стенки барабана из стали 20, мм;

                 D_б –  диаметр барабана, D_б= 403,2 мм.

 

б_ст = 0,01

403,2 + 4 = 8,032 мм.

 

Определяем наружный диаметр барабана по следующей формуле /5/

 

Dн=D1 – 2бст ,

(3.47)

 

где D_н – наружный диаметр барабана, мм;

                 D₁ – диаметр ободной канавки, D₁= 385,2 мм;

               б_ст – толщина стенки барабана из стали 20, б_ст= 8,035 мм.

 

D_н = 385,2 – 2

8,032 = 369,2 мм.

Произведём проверку барабана на прочность.

 

Согласно схемы, приведённой на  рисунке 3.9, определим изгибающий момент действующий на барабан.

Рисунок 3.9 – Схема для определения изгибающего момента, действующего на барабан

Согласно рисунка 3.9 составляем следующее равенство:

 

,

(3.48)

 

где Т_и – изгибающий момент, Нм;

       F_б – сила действующая на барабан, F_б= 125000 Н;

       L_б – длина барабана,  L_б= 0,5436 м.

 

 Нм.

 

Согласно схемы, приведенной на рисунке 3.10, определяем крутящий момент, действующий на барабан.

 

 

Рисунок 3.10 – Схема для определения крутящего момента, действующего на барабан

 

Согласно рисунка 3.10 составляем следующее равенство:

 

,

(3.49)

 

где – крутящий момент, действующий на барабан, Нм;

                  F_б – сила, действующая на барабан, F_б= 125000 Н;

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

 

 Нм.

 

Так как L_б 3D_б определяем напряжение в барабане по следующей формуле /5/

 

,

(3.50)

 

где – напряжение в барабане, МПа;

      – изгибающий момента, Нм;

      – крутящий момент, Нм;

       D₁ – диаметр ободной канавки, D₁= 0,3852м;

       б_ст – толщина стенки барабана из стали 20, б_ст= 0,008 м;

          – допустимое напряжение, 120 МПа (сталь 20)  /1/.

 

 МПа.

 

Так как неравенство выполняется, следовательно, параметры барабана рассчитаны правильно. Материал для  изготовления барабана Ст. 20.

 

Вывод: в результате расчёта были выбран по разрывному усилию канат  двойной свивки типа ЛК – Р, 6 19 проволок с одним органическим сердечником ГОСТ 2688 – 80, выбран крюк по грузоподъёмности    Q=125 кН   заготовка №18   тип А ГОСТ 6627 – 66 резьба Тр 70 – 10, d = 85 мм, выбран упорный односторонний подшипник под гайку крюка упорный односторонний подшипник под гайку крюка, рассчитаны основные параметры траверсы, выбрана конструкция барабана и произведён расчёт его основных параметров.