Назначение трубоукладчиков

     Из-за отсутствия надежных средств индивидуального  или группового контроля за автоматическим выдерживанием соотношения (4) уже  на стадии проектирования трубоукладчиков  принимаются меры к уменьшению вероятности  их опрокидывания. Для этого прежде всего устанавливают, какова необходимая величина момента устойчивости трубоукладчика для каждого диаметра трубопровода, чтобы затем заложить ее в проект.

     Величина  этого необходимого момента устойчивости М_{у.необх} определяется следующей формулой, полученной из формулы (4):

     М_{у.необх} = КМ_{гр.макс},                           (5)

     где К=1,1—расчетный коэффициент запаса грузовой устойчивости трубоукладчика, учитывающий возможность ошибки;

     М_{гр.макс}—максимально возможный на трубоукладчике грузовой момент для каждого диаметра трубопровода, определяемый расчетным образом и проверяемый экспериментально в условиях равнинной полосы при неблагоприятных схемах расстановки трубоукладчиков в колонне.

     Все сказанное о постоянном моменте  грузовой устойчивости позволяет сделать вывод, что эту величину для каждой модели трубоукладчика определяют не случайно, а исходя из весовых параметров того трубопровода, с которым машина предназначена работать.

     Максимально возможный грузовой момент, как правило, приложен к последнему по ходу трубоукладчику. Этот трубоукладчик имеет и наибольший из всех трубоукладчиков минимальный рабочий вылет стрелы. Учитывая это, из сравнения формул (1) и (2) определена следующая формула для максимальной грузоподъемной силы трубоукладчика (Р_макс):

     

                  (6)

     где l_min — минимальный рабочий вылет стрелы самого нагруженного последнего по ходу трубоукладчика.

     Он  зависит от параметров траншеи и  определяется в соответствии со схемой, приведенной на рис. 3, следующей формулой:

    м,

где D — наружный диаметр трубопровода;

      а — расстояние от оси поворота стрелы (края гусеницы) до грузового ребра возможного опрокидывания.

     Из  формулы (6) следует, что ввиду постоянства  значения М_у грузоподъемная сила трубоукладчика на горизонтальной площадке с ростом вылета стрелы убывает от максимального значения по строго определенному закону. Характер этого закона для каждой марки машин можно выразить кривой линией. Для этого при известном паспортном М_у в формуле (6) задаются различными рабочими вылетами l, постепенно нарастающими от l_мин, затем полученные результаты наносят на график, где по горизонтали отложен вылет стрелы, а по вертикали—грузоподъемная сила. Построенная таким образом кривая линия на графике называется кривой грузоподъемной силы.

    

Рис 3. Схема к определению минимального рабочего вылета стрелы трубоукладчика. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рассмотрим  более подробно, как рассчитывают и как увеличивают момент грузовой устойчивости M_y трубоукладчиков. Для этого формулу (3) момента устойчивости представим в более конкретном виде.

  

  

Момент  грузовой устойчивости М_у трубоукладчика определяют согласно схеме на рис. 4 из суммы моментов сил тяжести (веса)

Рис. 4. Схема к расчету грузовой устойчивости трубоукладчика

тракторной  части G₁ этой машины, включая стрелу, и контргруза G₂ относительно грузового ребра возможного опрокидывания: 
 
 

М_у = G₁*l₁ + G₂*l₂                         (8)

     где l₁ и l₂—удаление (плечи) центров тяжести каждого из двух перечисленных элементов трубоукладчика от грузового ребра при расположении этой машины на горизонтальной площадке.

     В качестве ребра опрокидывания  1 (рис. 5) принимается продольная ось 2 гусеницы, если трубоукладчик имеет ходовой каток 3 одноопорной конструкции или внешний край 5 гусеничного звена 7, если трубоукладчик имеет двухопорный ходовой каток 6. 
 

  

Рис. 5. Схемы ходовых трубоукладчиков:

а — одноопорный; б — двухопорный    каток; 1—ребро возможного опрокидывания,  2—продольная ось катка (гусеницы), 3—одноопорный каток, 4 — гусеница, 5 — внешний край звена гусеницы, 6 — двухопорный каток, 7 — звено гусеницы

  

     Момент  грузовой устойчивости и, следовательно, способность трубоукладчика противостоять  опрокидыванию в сторону грузовой стрелы, как видно из формулы (8), зависят от веса G₁ тракторной части, веса G₂ контргруза, а также от удаления l₁ и l₂ центров тяжести этих элементов от грузового ребра возможного опрокидывания, т. е. от размера колеи L ходовой части и вылета l₂ контргруза. Поэтому при необходимости увеличения  грузовой устойчивости трубоукладчика используют путь выбора серийных или изготовления специальных тракторных баз большого веса G₁ и большой колеи L, а также путь увеличения силы тяжести G₂. и вылета l₂ контргруза.

     Если  в начальный период истории развития трубоукладчиков их грузовая устойчивость обеспечивалась только весом G₁ тракторного шасси, то затем по мере роста диаметров трубопроводов последовательно для увеличения устойчивости стали создавать тракторные базы с увеличенной колеёй L, применять неподвижные противовесы к ним и, наконец, откидные на вылет l₂ контргрузы.

     Использование каждого из перечисленных способов повышения грузовой устойчивости ограничено определенными требованиями. Так, способ специального увеличения массы G₁ тракторного шасси каким-либо балластом ограничен необходимостью обеспечить трубоукладчику приемлемые ходовые качества; способ расширения колеи L — требованием, согласно которому шасси трубоукладчика должно вписываться в железнодорожные габариты во избежание необходимости существенной его разборки при транспортировках; способ увеличения вылета l₂ контргруза — условием вписываемости машины при ее эксплуатации в параметры полосы отвода для производства работ; способ увеличения массы G₂ контргруза—условием обеспечения поперечной собственной устойчивости трубоукладчика. 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 6. Схема к расчету собственной устойчивости трубоукладчика

     Поперечной  собственной устойчивостью  называется его способность при незагруженной грузовой стреле противостоять опрокидывающему действию силы тяжести, (веса) контргруза. Так как эта величина постоянна на каждой модели трубоукладчика, можно считать, что собственная устойчивость характеризует предельные возможности в выборе массы контргруза и определяет соотношение моментов сил тяжести тракторной части G₁, включая стрелу, и контргруза G₂ относительно контргрузового ребра возможного опрокидывания. При этом предполагается, что ось контргрузового ребра опрокидывания проходит вдоль контргрузовой гусеницы, т. е. там же, где проходит ось грузового ребра возможного опрокидывания вдоль грузовой гусеницы.

     Условием  обеспечения собственной устойчивости трубоукладчика является соблюдение определенного отношения между моментом силы тяжести G₁, действующим (согласно схеме на рис. 6) слева, и моментом силы тяжести G₂, действующим справа относительно контргрузового ребра возможного опрокидывания:

                                             (9)

     где l₁^{`</sup> и l<sup>`}₂ — удаление (плечи) центров тяжести тракторной части и контргруза от контргрузового ребра при расположении трубоукладчика на максимально допустимом поперечном уклоне α в сторону контргруза;

     К₁ — коэффициент запаса собственной устойчивости трубоукладчика.

     Из  формулы (9) выводится формула для  определения максимально допустимой силы тяжести (веса) контргруза:

                                (10)

которая и определяет его массу.

     Так как в формуле (10) все входящие в нее параметры, кроме коэффициента К₁, имеют строго постоянное значение при определенных углах α, то критический вес контргруза зависит от выбора этого коэффициента K₁ и угла α.

     Собственная устойчивость трубоукладчика считается  обеспеченной, если он с незагруженной  и придвинутой грузовой стрелой и полностью откидным контргрузом помещен на уклоне α =10° в сторону контргруза и имеет при этом не менее 15%-ного запаса собственной устойчивости, т. е. К₁ ≥ 1,15.

     Оценивают эффективность того или иного  из отмеченных выше способов повышения устойчивости трубоукладчиков по удельной металлоемкости, которая определяется формулой

   ,                                (11)

     где    r — удельная металлоемкость;

             т — масса трубоукладчика.

     Удельная  металлоемкость характеризует величину (долю) той массы трубоукладчика, которая затрачена на создание одного тонна-сила-метра его момента устойчивости. Очевидно, чем меньше r, тем способ повышения устойчивости эффективнее.

     Расчеты показали, что наиболее эффективно для повышения устойчивости трубоукладчика увеличивать колею L и вес G₂ контргруза за счет снижения коэффициента K₁ (формула 10).

     Формула (11) дает возможность сравнивать не только способы повышения устойчивости, но и трубоукладчики различных грузовых характеристик в целом, так как показывает, насколько эффективно использован вес машины для создания трубоукладчику необходимой грузовой устойчивости.

     Другим  объективным критерием для сравнения  технических характеристик трубоукладчиков  различных марок является величина максимального удельного давления на грунт под их гусеницами. Эта величина определяется для наихудшего случая работы трубоукладчика, когда он потерял устойчивость в момент использования грузоподъемности и опирается только на одну гусеницу.

     Формула для определения максимального удельного давления q на грунт следующая:

            (12)

     где Р—нагрузка от  реализации грузоподъемности;

           F- площадь контакта с грунтом одной гусеницы.

     При составлении формулы принято, что  распределение (эпюра) удельных давлений трубоукладчика по длине гусеницы носит равномерный характер, подобный характеру эпюры удельных давлений на грунт многокаткового трактора (рис. 7).

     Очевидно, что при равенстве площадей F трубоукладчиков наименьшие удельные давления будут у машин низкой грузоподъемности, т. е. трубоукладчики меньшей грузоподъемности имеют большую проходимость. 
 

 
 

Рис. 7. Эпюра давлений под гусеницей трактора

 
 

     МУФТЫ СЦЕПЛЕНИЯ И ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ  СОЕДИНЕНИЯ

     Муфта сцепления предназначена для  замыкания и размыкания вала двигателя с трансмиссией трубоукладчика на ходу без остановки двигателя, для переключения передач ходовой трансмиссии и привода лебедки, остановки трубоукладчика, а также для осуществления плавного трогания после остановки.

     В качестве муфт сцепления на трубоукладчиках применяют дисковые фрикционные муфты, которые передают крутящий момент за счет сил трения, возникающих между трущимися поверхностями дисков — ведущих и ведомых. С помощью этих сил обеспечивается также торможение силовой передачи при ее временном отсоединении от двигателя. Для повышения коэффициента трения соприкасающиеся поверхности дисков снабжены фрикционными накладками из асбобакелита.

     По  числу поверхностей трения муфты  сцепления подразделяются на одно- и многодисковые, а в зависимости от устройства механизма включения и выключения — на постоянно и непостоянно Замкнутые. В зависимости от условий, в которых работают  муфты сцепления, их также разделяют на сухие и работающие в масляной ванне.