Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Модернизация трубоукладчика

Содержание:

Введение ……………………………………………………….. 4
1 Аналитическая часть ………………………………………….. 7
1.1 Конструкция трубоукладчиков ………………………………. 7
1.2 Основные параметры и классификация трубоукладчиков ….. 14
1.3 Условия работы трубоукладчиков …………………………… 18
1.4 Выбор параметров модернизируемого трубоукладчика ……. 20
2 Проектная часть ………………………………………………. 25
2.1 Расчет поперечной устойчивости трубоукладчика ………… 25
2.2 Проверка продольной устойчивости ………………………… 27
2.3 Тяговый расчет ………………………………………………… 29
2.4 Расчет на стрелы прочность …………………………………. 31
2.5 Расчет характеристик системы подвески груза …………….. 35
2.6 Расчет характеристик гидросистемы ………………………… 38
2.7 Расчет производительности трубоукладчика ………………. 42
2.8 Система стабилизации груза. Принцип действия и основные узлы ………………………………………………………………. 44
2.9 Модернизация ситемы стабилизации груза ………………… 45
2.10 Технологический процесс изготовления ведущего зубчатого колеса ……………………………………………………………. 57
3 Экономическое обоснование предлагаемой модернизации … 62
4 Техника безопасности ………………………………………… 67
5 Охрана окружающей среды ………………………………….. 75
Заключение ……………………………………………………. 81
Список использованной литературы ………………………… 82

Введение:

Одними из основных элементов энергетических систем государства и отдельных регионов являются трубопроводы, по которым осуществляется подача топлива для энергогенерирующих устройств. Трубопроводы отличаются диаметром, протяженностью, условиями прокладки и эксплуатации.
При прокладке магистральных трубопроводов, а также проведении ремонтных работ, выполняется значительный объём разных по характеру и сложности работ, для которых используется большое количество специализированной техники.
Для механизации трудоемких и тяжелых работ серийно выпускают большое число типоразмеров специальных машин – роторные траншейные экскаваторы, машины и установки для очистки и изоляции труб, трубоукладчики, станки для холодного гнутья труб, сварочные установки и агрегаты, грейдеры, скреперы, одноковшовые экскаваторы.
Одними из основных и наиболее важных машин являются трубоукладчики.
Трубоукладчиком называется самоходная грузоподъемная машина, способная перемещаться с грузом на крюке и служащая для подъема и укладки трубопровода в траншею, а также для выполнения различных грузоподъемных и монтажных работ (погрузка и разгрузка труб и плетей, центровка труб при сварке и пр.).
Основное назначение трубоукладчика – сопровождение очистных и изоляционных машин и укладка изолированного трубопровода в траншею.
Конструкция трубоукладчиков прошла недолгую, но значительную эволюцию. Начиналась этот процесс с доработки серийных бульдозеров и размещения на них грузоподъемного оборудования.

На сегодня ведущие предприятия-изготовители тяжелой строительной техники предлагают для прокладки трубопроводов мощные и эффективные машины, спроектированные и построенные специально для выполнения определенных операций – перемещения и укладки в траншеи труб различного диаметра.
В РФ предприятия, которые занимаются прокладкой трубопроводов, используют машины различной грузоподъемности как зарубежных, так и отечественных производителей. Среди зарубежных наибольшим спросом пользуются трубоукладчики компаний: CATERPILLAR, LIEBHERR, KOMATSU, VOLVO. Меньше представлена продукция китайских производителей PENG PU, SHANTUI и польской компании DRESSTA.
Отечественные производители трубоукладчиков представлены тремя предприятиями: «ЧТЗ-Уралтрак», «Промтрактор», Березовский ремонтно-механический завод (БРМЗ). Машины, выпускаемые этими заводами, находятся в сегменте грузоподъемности от 26 до 44 т.
Современные масштабные инфраструктурные проекты требуют применение трубоукладчиков повышенной грузоподъемности – до 100 т. На Рис.0.1. представлена структура закупок новых трубоукладчиков по их грузоподъемности.

Рисунок 0.1. Структура импорта новых трубоукладчиков (2015 г.)

Значительное внимание уделяется и обеспечению комфортных условий работы оператора. Кабины современных трубоукладчиков проектируются с учетом требований эргономики, снабжены виброзащитой и системой кондиционирования.
Трубоукладчики применяются, как правило, в составе комплекса машин, поэтому значительное внимание также уделяется таким характеристикам трубоукладчиков как управляемость, возможность адаптации под работу в комплексе машин.
Объектом исследования представленого в данном дипломном проекте является конструкция трубоукладчиков.
Предметом исследования явлется конструкция узлов грузоподъемной системы трубоукладчиков большой грузоподъемности.
Целью дипломной работы является модернизация грузоподъемной системы трубоукладчиков для повышения ее характеристик в части стабилизации груза в течение рабочего цикла.
Для достижения цели исследования необходимо выполнить следующие задачи :
— выполнить анализ конструкции грузоподъемных систем трубо-укладчиков;
— определить основные причины влияющие на динамику процесса поъема-опускания груза;
— разработать техническое решение позволяющее улучшить стабилизацию груза
В дипломной работе выполнено проектирование и конструктивная проработка основных узлов трубоукладчика грузоподъемностью 100 т.
С целью повышения безопасности выполнения работ, а также производительности, на основе анализа существующих технических решений предложен вариант модернизации системы стабилизации груза.

Заключение:

В дипломной работе рассмотрены основные вопросы проектирования трубоукладчика большой грузоподъемности.
Определены главные технико-эксплуатационные характеристики, рассчитаны показатели устойчивости, определены параметры грузоподъемных механизмов.
В работе уделено значительное внимание совершенствованию системы стабилизации груза. С этой целью выполнен патентный поиск, а также анализ конструкции грузоподъемных механизмов современных трубоукладчиков большой и средней грузоподъемности.
На основании полученных результатов предложено техническое решение системы стабилизации грузов, которое позволяет контролировать положение груза в поперечной плоскости и предотвращать его колебания во всем диапазоне высот подъема. Разработан эскизный проект предложенного технического решения, построена трехмерная модель, по которой исследована кинематика работы устройства.
В дипломной работе рассмотрены вопросы техники безопасности при использовании трубоукладчиков, а также освещены мероприятия по защите окружающей среды при проведении работ по строительству магистральных трубопроводов.
Заявленная цель исследования – усовершенствования системы стабилизации груза — достигнута.

Фрагмент текста работы:

1.АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1. Конструкция трубоукладчиков
Трубокладчик состоит из базовой машины, навесного оборудования, системы управления и приборов безопасности. Различают два вида трубоукладчиков с гидроприводом навесного оборудования: с жесткой связью стрелы, выполненной в виде гироцилиндра изменения вылета стрелы, и гибкой в виде троса. На Рис.1.1 представлен общий вид трубоукладчика с жесткой связью стрелы.

Рисунок 1.1. Трубоукладчик с жесткой связью стрелы
1 – базовая машина; 2 – портал для навесного оборудования;
3 – указатель грузоподъемности; 4 – гидроцилиндр наклона стрелы; 5 – стрела;
6 – крюковая обойма; 7 – подвесная обойма; 8 – лебедка;
9- гидроцилиндр противовеса; 10 — противовес

Навесное оборудование состоит из портала, грузового и стрелового механизмов, стрелы с крюковой и подвесной обоймой, противовеса с механизмом выдвижения.
Стрела трубоукладчика сварная, А-образной формы. Продольные балки имеют коробчатое сечение и связаны между собой поперечинами и оголовком. В оголовке имеется проушина для крепления подвесной обоймы, а в верхней поперечине – проушина для крепления гидроцилиндра стрелы. На нижних концах балок находятся проушины для закрепления стрелы к порталу. Стрела трубоукладчика представлена на Рис.1.2.

Рисунок 1.2. Стрела трубоукладчика
1 – балка; 2 – оголовок; 3,4 — поперечины; 5 – проушины для закрепления стрелы к порталу;
6 – проушина для крепления гидроцилиндра стрелы;
7 – проушина для крепления подвесной обоймы

Угол наклона стрелы (вылет грузового крюка) регулируется мощным гидроцилиндром двойного хода или канатной гидравлической лебедкой. На Рис.1.3 представлен общий вид и устройство двухбарабанной гидравлической лебедки, а на Рис.1.4. разрез гидроцилиндра стрелы