Повышение эффективности применения трубоукладчика Komatsu D355C в условиях строительства магистрального трубопровода (дипломный проект)

Сибирская автомобильно-дорожная академия
Кафедра «Техника для строительства и сервиса нефтегазовых комплексов и инфраструктур»

Дипломный проект на тему:«Повышение эффективности применения трубоукладчика в условиях строительства магистрального трубопровода».


При выполнении данного проекта было спроектировано и рассчитано рабочее оборудование трубоукладчика на базе Komatsu D355C. Выполнено описание последовательности операций земляных работ при строительстве трубопроводов, описан принцип работ при укладке трубопровода в траншею, сравнены способы укладки трубопровода в траншею непрерывным и циклическим способом. Выполнено описание монтажных приспособлений, которые исключают возможность повреждения изоляционного покрытия. Применения данного трубоукладчика при укладке трубопровода непрерывным способом значительно увеличит эффективность укладки, уменьшив себестоимость и сроки выполнения.Актуальность темы очевидна. Поэтому необходимо продолжать исследования.


СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Организационно-технический раздел
1.1 Расчистка строительной полосы от леса
1.2 Последовательность операций земляных работ и параметры
строительной полосы
1.3 Укладка трубопровода в траншею
1.4 Производство земляных работ. Работы по рекультивации земель
2. Конструкторский раздел
2.1 Исходные данные
2.2 Определение величины нагрузки
2.3 Тяговый расчёт
2.4 Определение параметров траншеи
2.5 Расчёт минимального количества трубоукладчиков при опускании плети труб в траншею
2.5 Расчёт схемы укладки трубопровода методом переезда 30
2.5.1 Определение нагрузок в точках подвеса при укладке методом переезда
2.5.2 Проверка трубопровода по напряженному состоянию
2.5.3 Число трубоукладчиков в точках подвеса
2.6 Расчёт непрерывного метода укладки трубопровода в траншею
2.6.1 Определение нагрузок в точках подвеса непрерывным методом укладки
2.6.2 Определение нагрузок в точках подвеса
2.6.3 Проверка трубопровода по напряженному состоянию
2.6.3 Число трубоукладчиков в точках подвеса
2.7 Грузовая характеристика трубоукладчика
3. Технический сервис
3.1 Перечень работ для различных видов технического обслуживания
3.1.2 Техническое обслуживание № 1 (ТО-1)
3.1.3 Техническое обслуживание № 2 (ТО-2)
3.1.4 Техническое обслуживание № 3 (ТО-3)
3.1.5 Сезонное обслуживание (СО)
3.2 Учет конструктивных особенностей при ТО и ремонте модернизированного трубоукладчика
3.3 Испытание и обкатка крана-трубоукладчика
3.4 Эксплуатация трубоукладчика в особых природно-климатических условиях
3.5 Ресурсное диагностирование трубоукладчика
Заключение

Техническая характеристика:
Скорость передвижения
Передний ход
1-я передача - 0-3,3 км/ч
2-я передача - 0-5,9 км/ч
3-я передача - 0-9,8 км/ч
Задний ход
1-я передача - 0-3,9 км/ч
2-я передача - 0-7,0 км/ч
3-я передача - 0-11,0 км/ч
Номинальная частота вращения - 2000 об/мин
Максимальная мощность - 268кВт
Максимальный крутящий момент (при 1400 об/мин) - 1470 Нм
Скорость движения крюка
Подъём:
Низкая - 5,5 м/мин
Высокая - 12,7 м/мин
Опускание
Низкая - 4,5 м/мин
Высокая - 10,2 м/мин





2.1 Исходные данные

Трубоукладчик Komatsu D-355C. Категория грунта- 3 (суглинок).
Диаметр укладываемого трубопровода- Dт =1020 мм. Толщина стенки трубопровода- 16мм. Жесткость трубопровода на изгиб- EI= 0,3∙108 кг∙м2.
Вес 1 метра трубопровода- q=396,2 кг/м.

2.2 Определение величины нагрузки

Технические данные, которые характеризуют рабочие и конструктивные особенности трубоукладчика. В зависимости от соотношения величин рабо¬чих (переменных) и паспортных (постоянных) параметров определяется возможность использования трубоукладчика в определенном технологическом процессе при строительстве трубопроводов.

Рисунок 2.1 Изменение формы прогиба трубопровода (пунктирная линия) при движении второго трубоукладчика слева направо (1 и 2 – трубоукладчики)

К основным рабочим параметрам трубоукладчика относится грузовой
момент, грузоподъемная сила и вылет грузового крюка.
К основным паспортным параметрам относится момент устойчивости, грузоподъемность, масса, металлоемкость, максимальное удельное давление на грунт и др.[11]
Трубоукладчик по своему основному назначению подвергается главным образом внешним вертикальным нагрузкам, приложенным к его грузовому крюку. Внешними нагрузками трубоукладчика могут быть вес штучного жесткого груза или вес приподнятого упругого участка трубопровода. В последнем случае нагрузка носит сложный характер, так как она зависит не только от веса приподнятого участка трубопровод, но и от формы его прогиба.
Движение каждого трубоукладчика по неровностям микрорельефа местности, а также несогласованность действий машинистов при групповой работе машин с общим грузом приводят к тому, что форма прогиба трубопровода в вертикальной плоскости постоянно меняется (рисунок 1).
Кроме того несогласованность действий машинистов приводит к постоянному перераспределению массы приподнятого участка между машинами.[11]
Для выявления соответствия тяговых свойств базового трактора требованиям технологии трубоукладочных работ выполняют тяговый расчёт.
Таким образом, если при работе со штучным жестким грузом нагрузка трубоукладчика постоянна и зависит только от массы этого груза, то при работе с трубопроводом она носит переменный характер, так как зависит от многих постоянно меняющихся технологических факторов и прежде всего от пролетного веса, т.е. параметров трубопровода.
Способность трубоукладчика осуществлять подъёмные работы с грузами, на которые он рассчитан (начиная от нуля и до наибольшего по весу), называется грузоподъёмной силой.
Совершенно очевидно, что у крана со стрелой, расположенной сбоку, каким и является трубоукладчик, способность к подъёму одного и того же груза при разных наклонах стрелы непостоянна. Так, при положении стрелы, близком к вертикальному, трубоукладчик способен поднять груз большего веса, чем при чем при увеличении наклона (вылета) стрелы, ввиду возможного опрокидывания машины в сторону груза. Для определения величины нагрузки, которая действует на крюк трубоукладчика при строительстве магистрального трубопровода необходимо определить:[12]
- параметры траншеи;
- минимальное количество трубоукладчиков при опускании плети труб в траншею.
Трубоукладчик должен обладать тяговым усилием Т, обеспечивающим преодоление сил сопротивления W его перемещению по строительной площадке: T≥W

2.3 Тяговый расчёт

Исходные данные

Трубоукладчик KomatsuD-355C.
Масса трубоукладчика mт=57850 кг
Масса номинального груза на крюке (грузоподъёмность) mг=45000 кг

Определение сил сопротивления при перемещении

 W=g∙(m_т+m_г )∙(f+i), (2.1)
 
где g-ускорение свободного падения,
f-коэффициент сопротивления движению гусениц,
f=0,07[2]
i – уклон поверхности движения

W=9,8∙(57850+45000)∙0,07= 70555,1 Н

Потенциальная возможность реализации трубоукладчиком тягового усилия по условию сцепления с грунтом проверяют по формуле [2]:

  T_сп=g∙(m_т+m_г )∙φ (2.2) 

где φ – коэффициент сцепления гусеничного движителя
φ = 1,0[2]

T_сп=9,8∙(57850+45000)∙1=1007930Н

T≥W, условие преодоления сил сопротивления выполняется

2.4 Определение параметров траншеи

Согласно СНиП 2.05.06-85 «Магистральные трубопроводы» при диаметре трубопровода 1020 мм, глубина траншеи hтр

   (2.3)

где  Dтр – диаметр трубопровода, Dтр=1020 мм.
hзас=1000 мм (СНиП 2.05.06-85)


Ширину траншеи понизу определяем по формуле [13]
 
 В_тр=1,5∙D_тр (2.4)
В_тр=1,5∙1020=1530 мм.

При разработке траншеи необходимо устраивать откосы, так как глубина траншеи hтр>1,5 м то, отношение высоты откосов к его заложению,при глубине hтр=2020 м, для суглинка составляет 1:0,5 (таблица 1 СП 104-34-96).
Тогда ширину траншеи поверху определим по формуле [13]:
  , (2.5)

где – крутизна откосов, .

.

Рисунок 2.2- Параметры траншеи

2.5 Расчёт схемы укладки трубопровода методом переезда

2.5.1 Расчёт минимального количества трубоукладчиков при опускании плети труб в траншею

Исходные данные:
 Глубина траншеи- hтр=2020 мм.
 Диаметр укладываемого трубопровода- Dт=1020 мм.
 Жесткость трубопровода на изгиб- EI= 0,3∙108 кг∙м2.
 Вес 1 метра трубопровода- q=396,2 кг/м.
 Высота подъёма трубопровода- h1=h2=0,8 м.
 Высота подъема трубопровода- h3=hтр+0,5=2,52 м.
Определение оптимальных расстояний между точками подвеса трубопровода[14]:
   (2.6) 
    (2.7) 
   (2.8) 
   (2.9) 

Рисунок 2.3- Расчётно-технологическая схема

















3.3 Испытание и обкатка крана-трубоукладчика

Вновь выпущенный или капитально отремонтированный трубоукладчик подвергают статическим и динамическим испытаниям.
Статические испытания трубоукладчика проводят нагрузкой на 25% превышающей его номинальную грузоподъёмность. Цель испытания - проверка прочности машины в целом и её отдельных сборочных единиц, а также проверка устойчивости машины против опрокидывания.[9]
Трубоукладчик при испытании устанавливают на металлическом или бетонном полу и его грузовым крюком при вылете стрелы 2 метра плавно отрывают испытательный груз от пола с медленным подъёмом на высоту 200-300 мм и выдерживают его в таком положении в течении 10 минут. Трубоукладчик считается выдержавшим испытание, если в течение этого срока поднятый груз не опустился произвольно на пол, а также не будет обнаружены трещины, деформации и другие повреждения в конструкции машины.[9]
Динамические испытания трубоукладчика проводят грузом, на 10% превышающим его номинальную грузоподъёмность. Цель испытания-проверка действия механизмов и тормозов машины. При динамических испытаниях груз поднимают с ходу и выполняют эту операцию 2-3 раза, а также осуществляют торможение груза на подъёме и спуске.
Каждый новый трубоукладчик, а также прошедший капитальный ремонт, по прибытии на трассу обкатывают для приработки поверхностей сопряженных деталей в течение 60-100 часов с пониженными нагрузками.
Перед обкаткой на трубоукладчике проверяют и подтягивают все наружные крепления и соединения, заправляют маслом и топливом. Обкатку начинают с двигателя, который должен проработать без нагрузки в течение 2 часов. Первый час двигатель работает при 500-550, а второй при 800 об/мин с постепенным доведением частоты вращения до нормальной.[9]
Работающий двигатель внимательно прослушивают, проверяют показания масляного и топливного манометров, термометра, осматривают соединения смазочной и топливной систем, выявляют и устраняют причины неисправностей.[9]
Одновременно с обкаткой двигателя на холостом ходу обкатывают лебедку и механизм ее привода, проверяя при этом плавность и нагрев подшипников. Затем приступают к обкатке ходового устройства трубоукладчика на холостом ходу, по 2 часа последовательно на каждой передаче переднего хода и на передаче заднего хода. При этом трубоукладчик совершает маневры по грунтовой дороге с плавными поворотами в разные стороны.
После обкатки на холостом ходу приступают к обкатке под нагрузкой на монтажных, погрузочно-разгрузочных работах или в составе укладочной колонны при работе на облегченных режимах: сначала с нагрузкой до 25% (в течение 14 часов), затем с половиной нагрузкой (в течение 13 часов) и, наконец, с нагрузкой 75% (около 10 часов).[9]
По окончании обкатки меняют масло в двигателе, редукторах, коробках передач, промывают и заливают чистое масло.