Назначение трубоукладчиков

НАЗНАЧЕНИЕ  ТРУБОУКЛАДЧИКОВ

 

     Трубоукладчики  представляют собой самоходную тележку, оснащенную боковой стрелой. Предназначены  они для удерживания трубопровода при прохождении по нему очистной и изоляционной машин и одновременно для укладки трубопровода в траншею, для удержания конца трубопровода и привариваемой трубной секции, а также захлестов, катушек и арматуры при выполнении сварочно-монтажных работ, для монтажа и удерживания трубопровода при сооружении подводных и воздушных переходов и для выполнения различных погрузочно-разгрузочных работ на сварочно-монтажных базах и в полосе строящегося трубопровода.

     Помимо  этого трубоукладчики широко используют при различных монтажных и  погрузочно-разгрузочных работах вне  сооружения линейной части магистральных  газонефтепроводов: например, на строительных площадках и перегрузочных базах, на монтаже компрессорных и насосных станций, на обустройстве газонефтепромыслов, при прокладке водопроводных и канализационных сетей городских коммуникаций. Благодаря тому, что помимо выполнения основных операций лебедкой, трубоукладчик способен также и перемещаться с грузом по недостаточно подготовленным площадкам, он из специальной строительно-монтажной машины превратился в универсальную.

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО

 

     Трубоукладчик состоит из ряда механизмов, которые можно подразделить на три группы: гусеничное тракторное шасси, навесное оборудование и систему управления. 

     Гусеничное  тракторное шасси включает двигатель, силовую передачу к гусеницам и ходовую часть.

     Двигатель со всеми основными и вспомогательными механизмами и системами преобразует тепловую энергию топлива, сгорающего в его цилиндрах, в механическую энергию, передаваемую коленчатым валом двигателя силовой передаче.

     Силовая передача представляет собой группу механизмов, предназначенных для передачи вращательного движения (крутящего момента) от вала двигателя к гусеницам, называемым движителями.

     Ходовая часть – это группа механизмов, состоящая из катков, ведущих и направляющих колес гусениц со всеми устройствами их подвески на остове шасси. Ходовая часть обеспечивает преобразование вращательного движения ведущих колес (звездочек) в поступательное движение шасси.

     Навесное  оборудование включает механизмы отбора мощности и привода лебедки, лебедку, грузовую стрелу с полиспастами и грузовым крюком, контргруз с гидроцилиндром управления, верхнюю раму. 

     Система управления трубоукладчиком разделяется на механизмы управления ходовой частью, обеспечивающие движения трубоукладчика, и механизмы управления навесным оборудованием, обеспечивающие выполнение крановых работ.

     Главной трансмиссией трубоукладчика называются элементы механизмов, которые вращаются  при включенной муфте сцепления, в то время как остальные подвижные  шестерни и муфты, управляющие движениями рабочих механизмов, выключены. При  этом вращение каждого из элементов главной трансмиссии осуществляется, как и вращение коленчатого вала двигателя, всегда только в одну сторону, соответствующую или противоположную направлению вращения вала двигателя. Так, при включении муфты сцепления начинают вращаться вал главной трансмиссии, а также закрепленные на нем шестерни коробки передач и ведущая полумуфта зубчатой муфты отбора мощности.

     Для передачи движения от двигателя к  звездочкам гусениц при выключенной  муфте сцепления вводят в зацепление с одной из шестерен вала промежуточную шестерню реверса соответствующие ведомые шестерни коробки передач. Затем включают муфту и вращение от главной трансмиссии начинает передаваться через валы и коробки, конические шестерни, поперечный вал, бортовые фрикционы заднего моста и бортовые редукторы к звездочкам гусениц.

     Для передачи вращения от главной трансмиссии  к насосу включают зубчатую муфту  отбора мощности, соединяющую вал  с главной трансмиссией трубоукладчика. Ведущий вал привода лебедки  вместе с закрепленным на нем диском фрикционной муфты является главной трансмиссией лебедки. Эта трансмиссия всегда включена при работе навесного оборудования и имеет постоянное направление вращения.

     Для передачи вращения от главной трансмиссии  трубоукладчика к барабанам лебедки при выключенной муфте включают в ту или иную сторону подвижные шестерни и коробки передач привода лебедки и кулачковые муфты или самого механизма лебедки. Затем включают муфту и вращение от главной трансмиссии лебедки начинает передаваться через промежуточную цепную передачу, коробку передач, зубчатые шестерни лебедки и вал к барабанам. 

     ОСНОВНЫЕ  ПАРАМЕТРЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ  ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРУБОУКЛАДЧИКОВ

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

Рис. 1. Изменение формы прогиба трубопровода (пунктирная линия) при движении второго трубоукладчика слева направо

(1 и 2 — трубоукладчики)

     К основным рабочим параметрам трубоукладчика относятся грузоподъемная сила, грузовой момент и вылет грузового крюка.

     К основным паспортным параметрам относятся момент грузовой устойчивости, грузоподъемность, масса, металлоемкость, максимальное удельное давление гусеницы на грунт и др.

     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 трубопровода, 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 (рис. 1).

     Кроме того, несогласованность действий машинистов приводит к постоянному перераспределению  массы приподнятого участка между  машинами.

     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 подъемные  работы с грузами, на которые он рассчитан (начиная от нуля и до наибольшего  по весу), называется грузоподъемной силой. Сила исчисляется в тонна-силах (тс). 

     

     Совершенно  очевидно, что у крана со стрелой, расположенной сбоку, каким является и трубоукладчик, способность к подъему 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 увеличении наклона (вылета) стрелы, ввиду возможного опрокидывания машины в сторону груза.

     Таким образом, грузоподъемная сила трубоукладчика, как и любого стрелового крана, имеет  максимальное значение при минимальных  вылетах стрелы и с ростом вылета уменьшается. Поэтому мерой нагруженности

                                                                                                                                   Рис. 2. Силовая схема трубоукладчика с грузом на стреле:

а —  на горизонтальной площадке, б — на уклоне в сторону груза, в—на уклоне в сторону контргруза; 1 — грузовое ребро возможного опрокидывания, 2 — продольная ось шасси, 3 — контргрузовое ребро возможного опрокидывания.

трубоукладчика  является не сама нагрузка (груз) Р. а грузовой момент м_гр, определяемый формулой:

М_гр=Рl,          (1)

     где l—вылет стрелы (вылет точки приложения груза).

     Так как величины Р и l при работе трубоукладчика переменны, то и грузовой момент М_гр является переменной величиной. Грузовой момент исчисляется в тонна-сила-метрах (тcм).

     Из-за того что трубоукладчик должен нести  нагрузку сбоку, в основу его силовой схемы (рис. 2, а) положен классический рычаг первого рода.

     Из  схемы следует, что вылет грузового крюка трубоукладчика есть удаление вертикальной линии действия внешней нагрузки Р от опоры рычага — грузового ребра 1 возможного опрокидывания трубоукладчика (аналогично последнему на трубоукладчике имеется контргрузовое ребро 3 возможного опрокидывания, относительно которого теряется устойчивость при крене в сторону контргруза).

     Из  схемы на рис. 2, а следует, что  трубоукладчик сохраняет грузовую устойчивость только при соблюдении неравенства:

М_гр ≤ М_у,                   (2)

где М_у = Gl_ц.т,          (3)

где   My — момент грузовой устойчивости;

G — вес (сила тяжести) трубоукладчика;

       l_ц.т — плечо центра тяжести трубоукладчика относительно грузового ребра 1 возможного опрокидывания (опоры рычага первого рода).

     При этом в случае равенства выражение (2) характеризует состояние неустойчивого  равновесия трубоукладчика под нагрузкой (потерю устойчивости, но не опрокидывание), т. е. такое состояние, при котором катки под контргрузом отрываются от гусеницы.

     Таким образом, момент грузовой устойчивости (грузовая устойчивость) определяет способность трубоукладчика противостоять опрокидывающему воздействию внешних нагрузок и измеряется также в тонна-сила-метрах (тсм).

     Момент  грузовой устойчивости является постоянной (паспортной) величиной, так как из составляющих его параметров только плечо l_{ц. т} несколько меняется (рис. 2,б и в) с изменением угла поперечного уклона α, стоянки трубоукладчика.

     Расчеты показали, что трубоукладчики при  уклоне в сторону грузовой стрелы (рис. 2,б) или в сторону контргруза (рис. 2,в) соответственно теряют часть  грузовой устойчивости для горизонтальной площадки или прибавляют к ней, но не более 10%. Максимально допустимый угол уклона α= ± 10°.

     Грузовая  устойчивость грузоподъемного механизма (например, крана) будет соблюдаться, если автоматически выдерживать следующее соотношение безопасности:

                                            (4)

где К — коэффициент запаса грузовой устойчивости.

     На  стреловых полноповоротных кранах соотношение (4) выдерживается автоматически  специально установленными приборами  контроля — ограничителями грузового момента и грузоподъемной силы. Эти приборы отключают лебедки крана, как только из-за перегрузки нарушается условие (4).

     На  трубоукладчиках, работающих группами в колонне, ограничитель не устанавливают, так как даже с отключенной  лебедкой трубоукладчик может оказаться перегруженным из-за постоянного перераспределения нагрузки между машинами в колонне. В этих условиях работы коэффициент запаса грузовой устойчивости трубоукладчика может независимо от действия каких-либо приборов контроля и воли машиниста снижаться до К=1,0.