90712

Обоснование выбора комплекта оборудования для разработки траншей при строительстве магистральных нефтепроводов

Курсовая

География, геология и геодезия

Анализ условий, необходимых для расчета оборудования Расчет основных параметров траншеи Машины для подготовительных работ Кусторез Корчеватель Бульдозер Анализ конструкции бульдозера Расчет основных параметров бульдозера ДЗ-109 Расчет количества бульдозеров Машины для разработки траншеи...

Русский

2015-06-10

4 MB

14 чел.

ИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт природных ресурсов

кафедра транспорта и хранения нефти и газа

Специальность: Проектирование, сооружение и эксплуатация

газонефтепроводов и газонефтехранилищ

Курсовая работа по дисциплине

«Машины и оборудование газонефтепроводов»

Обоснование выбора комплекта оборудования для разработки траншей при строительстве магистральных нефтепроводов

Выполнил студент

   

(подпись)

Проверил преподаватель:

  

(подпись)

Томск 2015


СОДЕРЖАНИЕ

          С.

Введение           3

1. Анализ условий, необходимых для расчета оборудования 4

2. Расчет основных параметров траншеи     5

3. Машины для подготовительных работ     8

3.1. Кусторез        8

3.2. Корчеватель        12

3.3. Бульдозер        16

3.3.1. Анализ конструкции бульдозера    16

3.3.2. Расчет основных параметров бульдозера ДЗ-109 19

3.3.3. Расчет количества бульдозеров    27

4. Машины для разработки траншеи     30

4.1. Анализ конструкции одноковшового экскаватора  30

4.2. Расчет основных параметров экскаватора ЭО-4123 33

4.3. Расчет количества экскаваторов     35

5. Транспортные машины       39

5.1. Самосвалы        40

5.2. Топливозаправщик       43

5.3. Трейлер         44

5.4. Тягач         47

5.5. Водовоз         50

5.6. Автомастерская       51

Транспортные машины для доставки персонала к месту

работы на трассе        53

Заключение         56

Список использованной литературы     57


ВВЕДЕНИЕ

При современном уровне развития трубопроводного транспорта этап строительства является одним из наиболее важных, так как на этапе сооружения закладывается основа для надежного и безаварийной эксплуатации трубопровода на протяжении всего срока службы.

При строительстве магистральных трубопроводов выполняется весьма обширный объем самых разнообразных работ, таких как:

– расчистка и планировка трасс;

– разработка траншеи;

– развозка и сварка труб в нитку;

– очистка и изоляция труб;

– укладка труб в траншею;

– испытание трубопровода на прочность и герметичность;

– устройство электрозащиты трубопровода от коррозии;

– засыпка траншеи;

– устройство линий связи и т.д.

На строительстве магистральных трубопроводов эксплуатируется большое количество общестроительной техники (экскаваторов, бульдозеров, кранов и т. п.), а также несколько десятков типов специальных машин и механизмов (трубоукладчиков, траншейных экскаваторов, трубогибочных станков, трубовозов и т.п.).

Разрабатывается и поступает на трассы строительства магистральных трубопроводов также большое число новых машин и механизмов. К этим машинам предъявляются повышенные технико-эксплуатационные требования, так как трубопроводы прокладываются во всех климатических зонах страны (в пустынях, горах, тундре) причем, строительство ведется в течение всего года при температурах окружающего воздуха от +50 до –500С, а трассы трубопроводов пересекают труднопроходимые участки местности (болота, горы и т. п.), большое число естественных и искусственных препятствий.

Исходя из сказанного выше, возникает необходимость в специалистах, которые должны знать обширный круг вопросов по сооружению и эксплуатации трубопроводов.



  1.  АНАЛИЗ УСЛОВИЙ НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ РАСЧЕТА ОБОРУДОВАНИЯ

Цель работы: углубление и закрепление знаний, полученных в процессе изучения дисциплины «Машины и оборудование газонефтепроводов» (МОГНП), а также приобретение навыков в выборе и расчете техники, необходимой при проведении всего комплекса работ по сооружению линейной части трубопровода.

ВАРИАНТ 02

При выполнении данной курсовой работы были выбраны следующие исходные данные из табл. 1 и 2 методических указаний [1]:

Таблица 1.1

Исходные данные

dтр  – диаметр трубопровода, мм

720

Наличие растительности и ее размер

Кустарники и деревья с толщиной ствола до 10 см.

Длина участка траншеи, км

50

Скорость строительства трубопровода, км/год

800

Квалификация машиниста

низкая

Уклон наклона местности, град

Подъем, 8

Таблица 1.2

Характеристика грунтов

Категория грунта

Вид грунта

Плотность грунта, кг/м3

Число ударов плотномера ДорНИИ

Коэффициент разрыхления, Кр

1

Песок, супесь, мягкий суглинок, средней крепости влажный и разрыхленный без включений

1200-1500

1-4

1,08-1,17


2. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРАНШЕИ

Подготовительные работы для прокладки магистрального трубопровода включают разработку траншеи для будущего трубопровода. Поэтому для того чтобы выбрать технику для прокладки трубопровода, необходимо знать основные параметры прокладываемого трубопровода и условия местности.

По условиям задания диаметр трубопровода Dн=720 мм, на участке прокладки имеется растительность, длина участка траншеи L=50 км.

1. Ширина траншеи по дну (рис. 2.1)

Согласно [9, п. 5.3] ширина траншеи по дну принимается не менее 1,5·dтр, для трубопроводов диаметром 700 мм и более, т.е. должна равна:

b= 1,5·dтр,      (2.1)

где dтр – диаметр трубопровода, по таблице 1.1 принимаем dтр=700 мм.

b= 1,5·700=1050 мм.     

2. Глубина траншеи:

hт= dтр+h,      (2.2)

где h глубина заглубления трубопровода h=0,8 м [2, п. 5.3].

hт= 700+800=1500 мм,     

3. Ширина траншеи на поверхности:

a= b+2·hт·ctg β,     (2.3)

где b – ширина траншеи по дну, равная 1,05 м;

hт – глубина траншеи, равная 1,5 м;

β – угол откоса. Для песчаного грунта отношение глубины траншеи к заложению равно 1:0,5 [11, п. 5.2.6], т.е. β= arcctg(0,5)= 63,4350 ≈640, или сtgβ=0,5.

a= 1,05+2·1,5·0,5=2,55 м.    

4. Площадь поперечного сечения траншеи:

 м2.  (2.4)

Рис. 2.1. Поперечный профиль траншеи трубопровода

5. Объем грунта в целике:

Vземли=Sсечения·L,      (2.5)

где Sсечения – площадь сечения траншеи, равная 2,7 м2;

L – длина траншеи, по табл. 1.1 L=50 км = 50000 м.

Vземли=2,7·50000=135000 м3,     

6. Фактический объем грунта:

Vфактич. работ=Kр·Vземли,     (2.6)

где Kр – коэффициент разрыхления, по табл. 1.2 принимаем 1,17;

Vземли – объем грунта в целике, равный 135000 м3.

Vфактич. работ=1,17·135000=157950 м3.   

7. Объем работ на объекте:

Скорость строительства трубопровода по табл. 1.1 принимаем 800 км/год

Время, затраченное на сооружение трубопровода протяженностью 50 км:

      (2.7)

где T – время, затраченное на строительство траншеи;

L – длина траншеи, по табл. 1.1 L=50 км = 50000 м;

vстр – скорость строительства, vстр=800 км/год.

.    

Время на подготовительные работы составляет 50% основного времени на строительство трубопровода:

,        (2.8)

где T – основное время на сооружение трубопровода.

.      

Принимаем 12 дней.

Согласно условиям задания для разработки траншеи при строительстве магистрального трубопровода диаметром 720 мм и протяженностью 50 км, пролегающего через местность поросшую кустарниками и мелкими деревцами диаметрами стволов до 10 см по 1 категории грунта потребуется: машины для подготовительных работ и машины для разработки траншеи.

Для производства подготовительных работ потребуются кусторезы, корчеватели-собиратели и бульдозеры.

Для сооружения траншей, исходя из условий грунта и объемов работ, выбираем одноковшовый экскаватор с обратной лопатой.


3. МАШИНЫ ДЛЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

В состав работ по подготовке строительной полосы вдоль трассы будущего магистрального трубопровода входят валка леса, корчевка пней и кустарника, удаление крупных камней, срезка бугров и засыпка впадин землей, сооружение полок на склонах, возведение насыпей на болотах и т. д. Это делается для того, чтобы обеспечить последующую работу специальных строительных машин. Сейчас наиболее трудоемкие из этих видов строительных работ механизированы и выполняются при помощи высокопроизводительных машин, представляющих собой навесное оборудование на тракторы: бульдозеров, кусторезов, корчевателей-собирателей и рыхлителей. Эти строительные машины общего назначения применяются также при строительстве дорог, мелиоративных работах и т. д.

3.1. Кусторезы

Кусторезы предназначены для срезки кустарника и мелколесья при подготовке строительной полосы.

Наибольшее распространение получили кусторезы отвально-ножевого типа с прямыми ножами. Их конструкция характеризуется простотой, прочностью и надежностью в работе. Кусторез этого типа состоит из базовой машины трактора и навесного рабочего оборудования (рис. 3.1.1). Навесное оборудование аналогично бульдозеру состоит из универсальной толкающей рамы, на которой вместо отвала бульдозера крепится отвал кустореза. Механизм управления отвалом тот же, что и у бульдозера. На кабину водителя и капот двигателя надевается решетчатое ограждение, сваренное из труб, для предохранения от повреждения падающими деревьями.

Остовом отвала кустореза является треугольная сварная рама, в центре которой имеется кронштейн с шаровым гнездом, в которое входит шаровая опора универсальной толкающей рамы.

Сверху к раме приваривается жесткий каркас из уголков, к которому с боков крепятся два вертикальных, а сверху – два наклонных щита из листовой стали, образуя клин с углом при вершине 60°. К нижней части рамы приварены три лыжи: одна спереди треугольника рамы, выступая вперед отвала, две другие – сзади по бокам отвала. Для того чтобы при переднем или заднем движении кустореза отвал не зарывался в грунт, у передней лыжи отогнут кверху передний конец, а у задних – задние концы.

Впереди треугольника рамы, выступая вперед отвала, две другие – сзади по бокам отвала. Для того чтобы при переднем или заднем движении кустореза отвал не зарывался в грунт, у передней лыжи отогнут кверху передний конец, а у задних – задние концы.

Рис. 3.1.1. Кусторезы:

а, б – Д-514А на базе трактора Т-100МГП; в – ДП-24 на базе Т-130.1.Г-1;

1 – плоский клин-колун; 2 – корпус; 3 – ограждение; 4 – гидроцилиндры;

5 – толкательная рама; 6 – отвалы; 7 – плоские ножи

Для того чтобы предотвратить наезд отвала на срезанные ранее деревья, передняя лыжа снабжена колуном, представляющим собой клинообразную металлическую пластину, приваренную к отогнутому концу лыжи и соединенную с каркасом вертикальным и наклонным ребрами жесткости. Соприкасаясь с поваленным отвалом дерева, колун приподнимает его на отвал, который, благодаря своей клиновой форме, отодвигает дерево в сторону.

К нижней части рамы отвала приварены горизонтальные полосы, к которым прикрепляются болтами ножи – по три с каждой стороны отвала. Режущие кромки передних ножей образуют в плане угол 90° (между правой и левой стороной отвала), а кромки задних ножей – угол 60°.

В процессе работы отвал кустореза скользит на лыжах по поверхности земли и срезает деревья и кустарники в пределах своей ширины, называемой шириной захвата. За проход кусторез может срезать дерево диаметром до 25 см. Деревья и кустарники сваливаются по обе стороны прохода, образуемого кусторезом.

Управление кусторезом при валке деревьев требует от тракториста определенных навыков и большого внимания к соблюдению правил техники безопасности.

Поскольку передвижение кустореза с поднятым отвалом неблагоприятно отражается на работе ходовой части трактора из–за перегруженности передних катков, при перемещении на большие расстояния отвал необходимо снимать и перевозить транспортными средствами.

Иногда для срезки растительности при подготовительных работах используются машины с активными рабочими органами, такими как горизонтальные дисковые и цепные пилы, фрезерные измельчители и ножевые косилки. Произвольность таких машин значительно выше, чем машин с отвалом, но их применение предполагает отбор мощности на работающий орган и привлечение дополнительной техники для валки стволов, сбора срезанной растительности, срезки и складирования дерна.

Рис. 3.1.2. Кусторез с фрезерным рабочим органом: 1 – ротор–измельчитель в кожухе; 2 – толкающие брусья; 3 – гидроцилиндры подъема опускания ротора; 4 – защитная конструкция  FOPS; 5 – базовая машина; 6 – гидросистема; 7 – насос; 8 – ходоуменьшитель

Рис. 3.1.3. Кусторезы: а – КР-2; б – Онежец-390

Для данного типа работ по срезу растительности, на разрабатываемой территории, рассмотрим кусторезы КР-2, и Онежец-390, указанные в таблице 3.1.1. Будем вести расчет для кустореза Онежец-390, поскольку технические характеристики, такие как мощность двигателя, частота вращения роторного диска, скорость передвижения больше. Также плюсом в сторону использования Онежец-390 является факт того, что КР-2 снят с производства, а Онежец-390 ближайший аналог данной машины.

Таблица 3.1.1

Технические характеристики кусторезов

Кусторез

КР-2

Онежец-390

Двигатель

СМД-14Н с запуском от двигателя ПД-10У

Д-260.9S2 (Минский моторный завод)

Мощность дизеля, кВт (л.с.)

73,6 (100)

132 (180)

Полная масса агрегата, кг

11500

14180

Габаритные размеры:

длина х ширина х высота, мм

6520х2450х2690

6500х2450х2980

Привод режущих органов

гидравлический

Частота вращения роторного диска, об/мин

1700

2100

Ширина захвата, м

2,4

1,93

Высота оставленных пеньков, см

не более 40

Максимальный диаметр срезаемых стволов, см

До 10

25

Масса срезающе-измельчающего устройства, кг

1100

Скорость передвижения, км/ч

2,9 12,8

0 – 11,0

Производительность, га/час (м2/с)

0,5 (1,4)

0,74 (2,1)

Расчёт количества кусторезов:

Количество кусторезов определяем по формуле:

,     (3.1.1)

где L – длина трассы;

Н – ширина полосы земель, отводимых для трубопровода (при диаметре трубопровода 720 мм равна 23 м [3, стр. 457];

П – производительность кустореза (табл. 3.1);

t – количество дней на проведение подготовительных работ ( t = 12 дн.).

Необходимое количество кусторезов:

   

По проведенным расчетам получаем 1 кусторез Онежец-390, необходимый для производства работ.

3.2. Корчеватели

Корчеватели предназначены для очистки участков, отведенных под земляные работы, от оставшихся после кусторезов корней и пней, а также для извлечения из грунта крупных камней. Они подразделяются на корчеватели и корчеватели-собиратели, различающиеся рабочим оборудованием и технологией работы. В обоих случаях в качестве базовой машины используется промышленный гусеничный трактор. Рабочее оборудование корчевателя представляет собой шарнирно-рычажную систему, установленную в задней части тягача.

Рабочие рычаги оканчиваются зубьями, заводимыми под корчуемый объект и извлекающими его на поверхность при повороте рычагов. Во время корчевания рама прижимается к земле, ее клыки погружаются в грунт вместе с зубьями рабочих рычагов и усилия корчевания не передаются на конструкцию базовой машины.

Корчеватели-собиратели оснащаются рабочим оборудованием отвального типа, установленным перед тягачом и использующим его тягу. Оборудование состоит из сменных корчующих зубьев, закрепленных на рабочей балке, отвальной поверхности, боковых косынок, защитной решетки и толкающей рамы. Зубья извлекают на поверхность пни, корни и камни, отражающий щит или защитная решетка предотвращают переваливание собранного материала через верх рабочего органа, а боковые косынки рамы – его уход в стороны. Рабочая балка связана с тягачом универсальной толкающей рамой, системой подкосов с гидроцилиндрами.

При очистке участка корни, пни и камни извлекаются заглубленными в грунт зубьями, а затем вместе со срезанной растительностью перемещаются отвалом за границы участка. При корчевке пней и камней машина подходит к намеченному объекту с заглубленными зубьями, а за 0,5…0,7 м до него начинает плавно выглублять отвал, продолжая движение вперед.

 

Рис. 3.2.1. Корчеватель- собиратель: а – общий вид; б – схема работы

В нашем случае корчеватель необходим для выкорчевывания и собирания корней кустарников и пней, имеющихся на строительной полосе. Для данного типа работ сравним корчеватели КТ-1, КТ-2 и МП-18 (табл. 3.2.1).

Рис. 3.2.2. Корчеватель: а, б – МП-18; в, г – КТ-1

Таблица 3.2.1

Техническая характеристика корчевателей

Корчеватели

МП-18

КТ-3

КТ-1

Базовая машина

Т-10М

Эксплуатационная масса машины, кг

22500

Привод

Гидравлический

Наибольшая высота подъема отвала над опорной поверхностью, мм

1250

Наибольшее заглубление зубьев корчевального отвала, мм

450

300

300

Ширина, мм

2500

2500

3200

Количество зубьев

6

6

8

Масса оборудования, кг

1865

2050

1980

Скорость передвижения вперед, км/ч

2,8 – 10,4

Скорость передвижения назад, км/ч

3,07 – 10,02

Производительность корчевателя, м2/ч (м2/с)

3000 (0,83)

3000 (0,83)

3840 (1,07)

Из приведенных в таблице 3.2.1 корчеватель КТ-3 на базе Т10М имеет больший захват рабочего органа, при тех же характеристиках трактора может передвигаться с такой же минимальной скоростью как и с остальным рассматриваемым рабочим оборудованием.

Выбираем и ведем расчет для корчевателя КТ-1, технические характеристики которого представлены в таблице 3.2.1.

Расчёт количества корчевателей:

Количество корчевателей определяем по формуле:

     (10)

где L – длина трассы;

Н – ширина полосы земель, отводимых для трубопровода (при диаметре трубопровода 720 мм равна 23 м [3, стр. 457];

П – производительность корчевателя;

t – количество дней, на проведение подготовительных работ ( t = 12 дн.).

   

В результате проведенного расчета для данного типа работ необходимо 2 корчевателя КТ-1.


3.3. Бульдозер

3.3.1. Анализ конструкции бульдозера

Бульдозер – основная машина для подготовительных работ. Он применяется для планировки местности, срезки бугров, засыпки ям и траншей, перемещения грунта на небольшие расстояния (до 100 м) и т.д. Бульдозер может быть использован для валки деревьев с корнями, корчевания пней и кустарников. В зимнее время его применяют для расчистки дорог и площадок от снега.

Бульдозер состоит из базовой машины (трактора) и специального навесного рабочего оборудования (отвала с рамой или толкающими балками).

По способу установки отвала относительно оси трактора различают бульдозеры неповоротные и универсальные (поворотные).

Неповоротными называются бульдозеры, у которых отвал располагается только перпендикулярно оси трактора, универсальными – когда отвал может быть установлен как перпендикулярно оси трактора, так и под другим углом к ней, а также повернут в вертикальной плоскости под углом 5–6° (изменение угла резания).

Рабочий процесс бульдозера с неповоротным отвалом состоит из операций копания, срезания стружки, перемещения грунта перед ним и разравнивания грунта. Срезанный грунт, поднимаясь вверх по отвалу, накапливается перед ним, образуя валик, близкий по форме к треугольнику в поперечном сечении, называемый призмой волочения. При транспортировании грунта катет призмы, прилегающей к отвалу, может достигнуть его высоты. После этого отвал приподнимают, прекращая тем самым процесс резания, транспортируют срезанный ранее грунт до места разгрузки.

При разработке грунта бульдозером универсального типа срезаемый грунт будет перемещаться по ширине отвала, и отводиться в боковом, к направлению движения машины, направлении. Наиболее эффективно последняя операция совершается при установке отвала под углом к продольной оси, близким к 450. Таким методом могут вестись работы при засыпке траншей, разработке выемок на косогорах, разравнивании валиков грунта и т.п.

Рис. 3.3.1.1. Бульдозер (общий вид): 1 – базовая машина; 2 – толкающая балка; 3 – отвал; 4 – система управления отвалом

Рис. 3.3.1.2. Конструкция отвала бульдозера: а – неповоротного типа; б – универсального (поворотного) типа

В нашем случае бульдозер понадобится для планирования местности (среза и перемещения грунтов), а также для засыпки траншеи с уложенным трубопроводом. Для того, чтобы выбрать наиболее оптимальный тип бульдозера, рассмотрим и проведем расчет для 3 типов машин с подходящими параметрами, технические характеристики которых приведены в таблице 3.3.1.1.


Таблица 3.3.1.1

Технические характеристики гусеничных бульдозеров с поворотным отвалом

Показатели

ДЗ-104

ДЗ-28

ДЗ-109

Базовый трактор

Т-4АП1

Т-130.1 Г-1

Т-130.1 Г-1

Номинальное тяговое усилие трактора, ТС

6 (6)

(10)

6 (10)

Двигатель

Марка двигателя

н/д

Д-160

Д180.111-1 (Д-160.11)

Мощность двигателя, кВт (л.с.)

96 (70)

118 (160)

118 (160)

Отвал:

длина, мм

высота без козырька, мм

подъем, мм

опускание, мм

3280

1000

720

350

3940

830

1000

400

4120

1170

935

505

Угол:

резчик, град

перекоса, град

в плане, град

55

5

63 и 90

55

5

63 и 90

50–60

6

63 и 90

Способ изменения углов перекоса и в плане

Вручную

Управление

Гидравлическое

Канатное

Гидравлическое

Масса:

бульдозерного

оборудования, кг

общая с трактором, кг

1800

10030

1900

14900

2800

16650

Расчет параметров для данных типов бульдозеров велся параллельно в программе Microsoft Excel. Ниже представлен расчет основных параметров для бульдозера с поворотным отвалом ДЗ-109 (рис. 3.3.1.3). Характеристики машины приведены в таблице 3.3.1.1.



Рис. 3.3.1.3. Бульдозер с поворотным отвалом ДЗ-109, на базе Т-130.1 Г-1

3.3.2. Расчет основных параметров бульдозера ДЗ-109

1. Тяговый расчет бульдозера

Максимальное сопротивление перемещению бульдозера в момент окончания набора грунта отвалом:

Р=Рр+Рпрсн+Рт,    (3.3.2.1)

где Pp – сопротивление грунта резанию;

Pпр – сопротивление перемещению призмы грунта (призмы волочения) перед отвалом;

Pс – сопротивление от скольжения грунта вверх по отвалу;

Рн – сопротивление трению ножа отвала бульдозера по грунту;

Рm – сопротивление перемещению тягача.

1.1. Сопротивление грунта резанию:

Pрр·В·h· sin φ,    (3.3.2.2)

где Kp – коэффициент удельного сопротивление резанию примем Кр=65 кПа [4, табл. 2];

В – ширина отвала, по табл. 3.3.1.1 В= 4,12 м;

φ – угол поворота отвала в плане, φ=63, sin(630)=0,8910 (табл. 3.3.1.1);

h – средняя толщина стружки.

h = 0,1·Н,    (3.3.2.3)

где Н – высота отвала, по табл. 3.3.1.1 H = 1,17 м.

h= 0,1·1,17 = 0,117 ≈0,1 м,

Pр=65000·4,12·0,1· sin 630=26780·0,8910 =23861,25 Н,

1.2. Сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом:

Рпр=Vпр·(μ1+i)·γр,    (3.3.2.4)

где γр – объемная масса разрыхленного грунта, γр=(ρ/Kp);

примем по табл. 1.2 плотность грунта ρ=1500 кг/м3 и коэффициент разрыхления грунта Kр=1,17, тогда получим γр=(1500/1,17)=1282,05≈1282 кг/м3;

μ1 – коэффициент трения грунта о грунт, по табл. 3.3.2.1 принимаем μ1=0,75;

i – уклон местности, i = tg β , где β – угол продольного уклона местности, по табл. 1.2 β=8, тогда tg(80)=0,14054.

Объем призмы волочения:

    (3.3.2.5)

где φ0 – угол естественного откоса грунта, для влажного песка φ0=35⁰, tg(35⁰)=0,70021 [14, табл. 3.31].

м3,

Рпр=2,879·(0,75+0,14054)·1282=3286,87 Н,

1.3. Сопротивление от скольжения грунта вверх по отвалу:

Рс=Vпр·μ2·γр·соs2α,    (3.3.2.6)

где α – угол резания, град, по табл. 3.3.1.1 примем α=600, cos(600)=0,5;

μ2 – коэффициент трения грунта о сталь, по табл. 3.3.2.1 принимаем μ2 =0,8;


Таблица 3.3.2.1

Коэффициент трения грунтов и материалов

Грунт

Коэффициент трения грунта о грунт, μ1

Коэффициент трения грунта о сталь, μ2

Песок

0,58...0,75

0,3...0,8

Суглинок

0,5...0,7

Глина сухая

0,7...1,0

0,75...1,0

Гравий

0,62...0,78

0,75

Глина, насыщенная водой

0,18...0,42

0,10...0,40

Мергель

0,75...1,0

1,0...1,35

Щебень

0,90

0,84

Шлак доменный, руда

1,20

1,20

Цемент

0,84

0,73

Рс=2,879·0,8·1282·0,52=738,17 Н,

1.4. Сопротивление трению ножа отвала бульдозера по грунту:

Рн=(m0·g)·μ2,   (3.3.2.7)

где m0 – масса отвала бульдозера, по табл. 4.1 m0=2800 кг;

g – ускорение свободного падения, g=9,80665 м/с2.

Рн=(2800·9,81)·0,8=21975,86 Н,

1.5. Сопротивление перемещению тягача:

Pт=(M·g)·(f+i)    (3.3.2.8)

где М – масса базовой машины, по табл. 3.3.1.1 получим М=(Мбm0)=(16650–2800)=13850 кг;

f – коэффициент сопротивления перекатыванию, f=0,008–0,12.

Pт=(M·g)·(f+i)=(13850·9,81)·(0,12+0,14054)=35401,52 H,

1.6. Максимальное сопротивление перемещению бульдозера в момент окончания набора грунта в отвал:

Р=23861,25+3286,87+738,17+21975,86+35401,5=85263,68 Н

2. Мощность бульдозера (двигателя)

Расходуемая двигателем мощность:

      (3.3.2.9)

где vp – скорость резания (2 – 6 км/ч );

η – механический КПД базовой машины, η=0,75.

кВт.

Полученная необходимая мощность не превышает мощности выбранного бульдозера ДЗ–109 (125 кВт или 170 л.с., по табл. 3.3.1.1), то есть бульдозер с данными техническими характеристиками можно использовать для разработки заданной категории грунта.

3. Производительность бульдозера

Ширина полосы землеотвода L=23 м, согласно таблице 4.1 [3, стр. 457] для трубопроводов от 426 мм до 720 включительно. Бульдозер по ней при расчистке полосы движется, как показано на рис. 3.3.2.1. Движения осуществляются под углом к оси трассы равным λ=45, cos 450=0,7071. Рабочий цикл бульдозера состоит из последовательно повторяющихся резания грунта, его перемещения, разгрузки в отвал и движения задним ходом назад в исходную точку, т.е. рабочий участок пути бульдозера состоит из:

   (3.3.2.10)

где Lр – участок резания грунта;

Lп – участок перемещения грунта;

Lот – участок разгрузки в отвал;

3.1. Длина участка резания грунта:

м (3.3.2.11)

3.2. Длина участка разгрузки отвала бульдозера:

Призма волочения равна площади поперечного сечения отвала:

, отсюда получаем .

Подставим объем призмы волочения, на время завершения резания грунта:

  (3.3.2.12)

м.     

3.3. Длина участка перемещения грунта:

м  (3.3.2.13)

3.4. Найдем при завершении перемещения грунта объем призмы волочения по формуле:

    (3.3.2.14)

где Кпот – коэффициент, учитывающий потери грунта в результате перемещения.

K пот=1– 0,005·Ln=1–0,005·21,6=0,989;  (3.3.2.15)

м3.    

3.5. Продолжительность работы машины за один цикл

t=tр+tп+tз.х.+tпп+t0     (3.3.2.16)

где tр – продолжительность времени резания грунта;

tп – продолжительность времени перемещения грунта;

tз.х. – продолжительность времени движения задним ходом;

tпп – продолжительность времени на переключение коробки передач, tпп=6…8 с;

t0 – продолжительность времени на опускание отвала, t0=2…4 с.

   (3.3.2.17)

где vр – скорость движения при резании грунта, vр=2…6 км/ч;

vп – скорость движения при перемещении грунта, vп=4…8 км/ч;

vз.х. – скорость движения задним ходом, vз.х.=5…10 км/ч.

c,  c,  c,

Продолжительность работы машины за один цикл равна:

t=17,64+19,44+22,61+6+2=67,69 с,

3.6. Производительность при резании и перемещении грунта:

    (3.3.2.18)

где Ku – коэффициент использования бульдозера по времени, Ku=0,85…0,90;

Kp – коэффициент разрыхления, из табл. 1.2 примем Kp=1,17;

Kу – коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность бульдозера определяем из табл. 3.3.2.2, пользуясь методом линейной интерполяции

Таблица 3.3.2.2

Значение коэффициента Ку

Угол подъема в град.

Ку

Угол уклона в град.

Ку

0 – 5

1,00 – 0,67

0 – 5

1,00 – 1,33

5 – 10

0,67 – 0,50

5 – 10

1,33 – 1,94

10 – 15

0,50 – 0,40

10 – 15

1,94 – 2,25

15 – 20

2,25 – 2,68

 м3/ч.   

3.7. Производительность бульдозера при планировании грунта:

   (3.3.2.19)

где b1 – величина перекрытия прохода, b1=0,5;

n – число проходов по одному месту,  n=1…2;

tпов – время поворота бульдозера, tпов=10…15 с;

φ – угол установки отвала в плане, по табл. 3.3.1.1 φ=63, sin 630=0,8910;

L – длина планируемого участка,

L= Lп+Lр+Lотв = 21,6+9,8+1,18=32,58 м  (3.3.2.19)

м3  


Рис. 3.3.2.1. Схема движения бульдозера при подготовке полосы линейного участка:

1 – бульдозер; 2 – линия разграничивающая участок резания и перемещения грунта бульдозером; 3 – отвал грунта


3.3.3. Расчет количества бульдозеров

Нормативная скорость выполнения работ по строительству трубопровода составляет 800 км/год. Половина времени (т.е. 6 месяцев) отводится на земляные работы.

1. Время, требуемое для выполнения земляных работ на участке длиной 50 км, определяется из соотношения:

800 км – 6 мес.

50 км – х мес.

мес.= 11,25 дн≈ 12 дн.

2. Площадь строительной полосы:

    (3.3.3.1)

где L – длина планируемого участка;

Lп – ширина полосы земель, отводимых для трубопровода.

   

3. Объем грунта, снимаемого при резании:

   (3.3.3.2)

где h – толщина срезаемого слоя грунта, h=0,2 м.

   

4. Планировочные работы выполняются в одну смену по 12 часов. Необходимое время работы составит: tобщ = 12·12 = 144 ч.

5. Необходимая производительность при выполнении планировочных работ будет равна:

,      (3.3.3.3)

м3/ч,     

6. Работы по резанию и перемещению грунта выполняются в две смены по 12 часов. Тогда общее время работы равно: tобщ = 12·2·12= 288 ч.

7. Необходимая производительность при резании и перемещении грунта равна:

,      (3.3.3.4)

м3/ч.     

8. Необходимое количество бульдозеров:

  •  при планировочных работах , принимаем 2 бульдозера;
  •  при резании и перемещении грунта , принимаем 9 бульдозеров.

В результате проведенных расчетов для трех типов бульдозеров и вычисления их количества для данных типов работ, в программе Microsoft Excel были построены сравнительные диаграммы по количеству единиц, представленные на рисунках 3.3.3.1 и 3.3.3.2, а вычисленные параметры бульдозеров занесены в сводную таблицу 3.3.3.1.

Рис. 3.3.3.1. Необходимое количество бульдозеров при планировочных работах

Рис. 3.3.3.2. Необходимое количество бульдозеров при работах по резанию и перемещению

Таблица 3.3.3.1

Сводная таблица вычисленных параметров бульдозеров

Параметры

ДЗ–104

Д3–28

ДЗ–109

Максимальное сопротивление перемещению бульдозера, Н

56557,7

72854,54

85263,68

Мощность двигателя бульдозера, кВт

96

118

118

Расходуемая двигателем бульдозера мощность, кВт

41,9

54

63,2

Производительность бульдозера при резании и перемещении, м3

36,417

29,498

62,701

Производительность при планировании грунта, м3

3859,8

4798,2

5051,5

Количество бульдозеров:

при планировочных работах, шт.

3

2

2

при резании и перемещении грунта, шт.

26

32

15

По полученным результатам расчетов и приведенным диаграммам, был выбран бульдозер ДЗ–109. Выбранный бульдозер наиболее походит для данных условий выполнения земляных работ, по сравнению с ДЗ-104 и ДЗ-28.


4. МАШИНЫ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТРАНШЕЙ

4.1. Анализ конструкции одноковшового экскаватора

Для разработки траншей в процессе строительства магистральных нефтепроводов применяют экскаваторы циклического и непрерывного действия.

Одноковшовые экскаваторы представляют собой машины, предназначенные для разработки траншей и котлованов.

Одноковшовые экскаваторы являются машинами общестроительного назначения. Они широко применяются при строительстве магистральных трубопроводов.

Рабочий процесс экскаватора состоит из следующих операций:

рабочего хода (копания) ковша;

поворота стрелы и выгрузки ковша;

холостого (обратного) хода ковша и перемещения самого экскаватора по мере разработки траншеи.

Рабочее, силовое и вспомогательное оборудование, основная часть трансмиссии, механизмы управления, а также кузов экскаватора расположены на платформе. Она опирается на ходовую часть экскаватора при помощи опорно-поворотного устройства и может поворачиваться в горизонтальной плоскости.

По конструкции ходового оборудования экскаваторы, применяемые для строительства магистральных трубопроводов, разделяются на гусеничные, на специальном шасси, на базе трактора или автомобиля, пневмоколесные, по силовому оборудованию – на дизельные и комбинированные: дизель-электрические и дизель-гидравлические.

Главным параметром экскаватора принят объем его ковша. На строительстве трубопроводов в основном получили распространение экскаваторы с емкостью ковша от 0,1 до 0,65 м3.

Одноковшовые экскаваторы общестроительного назначения получили название универсальных потому, что кроме рытья траншей и котлованов ими при соответствующем переоборудовании производят погрузочно-разгрузочные и монтажные работы, забивку свай, корчевку леса, рыхление мерзлоты, трамбовку, планировку и многие другие работы. Для этого одноковшовые строительные экскаваторы снабжаются сменным рабочим оборудованием. Под сменным рабочим оборудованием подразумеваются те части экскаватора, посредством которых производятся копание и рыхление грунта, подъем грузов, зачерпывание и перегрузка сыпучих материалов и т.д.

Одноковшовый экскаватор, являясь по существу универсальной землеройной машиной, малопроизводителен при разработке многокилометровых траншей, служащих для укладки магистральных трубопроводов. Для этой цели необходимы специализированные машины непрерывного действия. К таким машинам относятся цепные и роторные траншейные экскаваторы, составляющие класс многоковшовых экскаваторов.

Цепной траншейный экскаватор – самоходная землеройная машина непрерывного действия, снабженная рабочим органом в виде бесконечной цепи с навешенными на нее на определенном расстоянии друг от друга ковшами.

Ковшовая цепь монтируется на специальной наклонной или вертикальной подъемной раме, расположенной в задней части тягача.

Вследствие большого количества шарнирных соединений цепной рабочий орган обладает сравнительно меньшей жесткостью, более подвержен износу и способен работать на меньших скоростях, чем роторный.

В связи с тем, что цепные экскаваторы имеют меньшую производительность и надежность, а также менее маневренны в рабочем положении по сравнению с роторными траншейными экскаваторами, они не нашли применения при строительстве магистральных трубопроводов.

Роторным траншейным экскаватором называется самоходная землеройная машина, оснащенная рабочим органом в виде жесткого колеса (ротора) с расположенными по его периметру ковшами и предназначенная для рытья траншей определенного профиля.

Роторные траншейные экскаваторы благодаря жесткой конструкции своего рабочего органа способны разрабатывать более плотные грунты (например, разборную скалу), чем цепные.

Роторный траншейный экскаватор формирует траншею прямоугольного сечения с вертикальными стенками; при оснащении его рабочего органа двумя наклоненными ножами-откосниками может разрабатывать траншею трапецеидального сечения. Производительность экскаваторов этого типа (при одних и тех же размерах траншеи и одинаковой установленной мощности двигателя) в два раза выше производительности цепных и в пять – шесть раз выше производительности одноковшовых экскаваторов.

В данной работе одноковшовый экскаватор необходим для отрытия траншеи под магистральный нефтепровод, протяженностью 50 км. Для выбора наиболее оптимального типа экскаватора выберем и произведем расчет для 3 типов машин, технические характеристики которых представлены в таблице 4.1.1.

Т.к. расчет велся одновременно для трех экскаваторов в программе Microsoft Excel, для примера приведем расчет для одного типа машины, а именно для одноковшового экскаватора ЭО-4123.


Таблица 4.1.1

Техническая характеристика одноковшовых экскаваторов

Показатели

Э- 5015А

ЭО- 4121

ЭО- 4123

1

2

3

4

Вместимость ковша, м3

0,5

0,65 – 1

0,65

Наибольшая грузоподъемность кранового оборудования я, т

Габаритные размеры (без рабочего оборудования) м:

длина

ширина

высота

5,7

2,77

6,1

6,8

3

3

5,2

2,95

3,1

Тип ходового устройства

Гусеничный

Скорость передвижения, км/ч

2

2,8

2,1

Длина ходовой части, м

3,7

3,42

3,4

Ширина ходовой части, м

2,77

2,93

2,9

Ширина гусеничной ленты, м

0,61

0,58

0,6

Преодолеваемый уклон, градусы

22

22

22

Двигатель

СДМ-14

АМ-01

СДМ-14

Мощность двигателя, л.с.

75

110

75

Управление механизмами

Гидравлическое

Наибольшая глубина копания:

–траншеи

–котлована

–наибольший радиус копания

–начальный радиус выгрузки

–начальная высота выгрузки

4,5

2,5

7

5,8

4

9,2

6,7

4

10

Масса экскаватора, т

11,25

20,9

18,57

Давление на грунт, кгс/см2

0,35

0,62– 0,65

0,62–0,65

Продолжительность цикла, с

15

20

16


4.2. Расчет основных параметров экскаватора ЭО-4123



Рис. 4.2.1. Экскаватор гусеничный гидравлический ЭО-4123

Таблица 4.2.1

Максимальные значения Кн

Наименование грунтов

Коэффициент наполнения Кн 

для одноковшовых экскаваторов

прямая и обратная

лопата

драглайн

Песок и гравий сухие, щебень взорванная скала

0,95...1,02

0,80...0,90

Песок и гравий влажные

1,15...1,23

1,10...1,20

Суглинок сухой

1,05...1,12

0,80...1,00

Суглинок влажный

1,20...1,32

1,15...1,25

Глина средняя

1,08...1,18

0,98...1,06

Глина влажная

1,30...1,50

1,18...1,28

Глина тяжелая

1,00...1,10

0,95...1,00

Плохо взорванная скала

0,75...0,90

0,55...0,80

1. Техническая производительность одноковшовых экскаваторов определяется по формуле:

 ,    (4.2.1)

где q вместимость ковша, (табл. 4.1.1);

Кркоэффициент разрыхления породы, (табл. 1.2);

Кнкоэффициент наполнения ковша для влажного суглинка по табл. 4.2.1 принимаем равным 1,32 (обратная лопата);

tцпродолжительность цикла, (табл. 4.1.1);.

м3/ч.    

2. Эксплуатационная производительность определяется по формуле:

ПэТХ· КУ· Кв,    (4.2.2)

где КУкоэффициент, зависящий от уровня квалификации машиниста экскаватора (в нашем случае – низкая), принимаем КУ =0,89;

КВ коэффициент использования экскаватора в смену, КВ=0,75 при

отсыпке в отвал, КВ=0,64 при погрузке в транспортные средства.

При отсыпке в отвал:

Пэ.отв=165· 0,89· 0,75=110,13 м3/ч   

При погрузке в транспортные средства:

Пэ.ТС=165· 0,89· 0,64=93,98 м3/ч    

3. Теоретическая производительность одноковшового экскаватора применяется только как часовая и определяется по формуле:

     (4.2.3)

м3/ч.     

4. Мощность необходимая при наиболее энергоемкой операции копания грунта определяется по формуле:

    (4.2.4)

где   А – удельная энергоемкость копания, равная работе, затрачиваемой на разработку 1 м3 грунта, А=80 кПа, так как грунт I категории (табл. 4.2.2);

tk=0,3·tц,     (4.2.5)

tk – продолжительность копания;

tц – продолжительность рабочего цикла, с (табл. 4.1.1);

kм – коэффициент использования двигателя при копании с учетом привода вспомогательных устройств, принимаем 0,72;

η – коэффициент полезного действия привода и рабочего оборудования, принимаемый для экскаваторов с гидравлическим приводом (0,52 – 0,64).

Таблица 4.2.2

Значения удельных сопротивлений грунта резанию и копанию

Категория грунта

Вид грунта

Удельное сопротивление, кПа

Одноковшовыми

экскаваторами

прямыми и обратными лопатами

1

2

3

I

Песок, супесь, мягкий суглинок, средней крепости влажный и разрыхленный без включений

18 80

II

Суглинок без включений,

мелкий и средний гравий, мягкая влажная или разрыхленная глина

70 180

Вт= 23,51 кВт = 31,96 л.с.

(1 л.с. =735,5 Вт)

Полученная мощность не превышает мощность выбранного экскаватора ЭО-4123, которая составляет 75 л.с. (табл. 4.1.1), поэтому данный тип экскаватора подходит для выполнения данной работы.

Поскольку разрабатываемый грунт влажный и рыхлый, то расчет допустимых размеров куска нет смысла производить, поскольку он будет соответствовать объему выемки ковша за один рабочий цикл.

4.3. Расчет количества экскаваторов

1. Объём работ по выемке грунта составит:

      (4.3.1)

где  – длина участка траншеи;

м3    

2. Фактический объем грунта:

принимаем Кр=1,17 согласно исходным данным (табл.1.2):

м3  (4.3.2)

3. Объем грунта отгружаемого в транспортные средства на вывоз:

Объем трубопровода     (4.3.3)

  

Объем грунта на вывоз       (4.4.4)

.    

4. Объем грунта отгружаемого в отвал:

. (4.4.5)

5. Количество смен:

ч= 122,445 смен≈123, принимаем 123 смены

6. Расчет количества экскаваторов

, принимаем 11 экскаваторов (при 12 – часовой рабочей смене).

В результате проведенных расчетов для трех видов экскаваторов и нахождения их количества для производства работ, была построена сравнительная диаграмма (рис. 4.3.1) в соответствующей программе, которая показывает отношение выбранных единиц техники, а результаты вычисленных параметров одноковшовых экскаваторов занесены в сводную таблицу 4.3.1.

Рис. 4.3.1. Необходимое количество одноковшовых экскаваторов при разработке траншеи

Таблица 4.3.1

Сводная таблица вычисленных параметров одноковшовых экскаваторов

Параметры

ЭО-5015А

ЭО-4123

ЭО-4121

1

2

3

4

Техническая производительность, м3

135,4

165,0

132,0

Эксплуатационная производительность:

в отвал, м3

– в транспортные средства, м3 

90,4

77,11

110,13

93,98

88,11

75,18

Продолжительность копания, с

4,5

4,8

6

Мощность двигателя экскаватора, кВт

75

75

110

Мощность экскаватора необходимая при наиболее энергоемкой операции, кВт

19,29

23,51

18,81

Количество смен

150

123

154

Количество экскаваторов, шт.

14

11

14

По результатам расчетов, представленным в сводной таблице, для разработки траншеи принимаем одноковшовый экскаватор ЭО-4123, так как его использование наиболее целесообразно и экономически эффективно.

Схема разработки траншеи одноковшовым экскаватором с обратной лопатой приведена на рис. 4.3.2.


Рис. 4.3.2. Схема разработки траншеи одноковшовым экскаватором:

1 – экскаватор; 2 – ось траншеи; 3 – отвал грунта; 4 – дно траншеи



5. ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ

По назначению автомобили разделяются на бортовые, автосамосвалы, тягачи и специализированные (автоцистерны, битумовозы, автоцементовозы и т. д.).

Выбор транспортного средства для доставки грузов на строительную площадку, перевозки их в пределах этой площадки или по трассе трубопровода обусловливается характером и количеством перемещаемых грузов, временем, отведенным на их доставку, состоянием дорог и другими обстоятельствами.

Современные грузовые автомобили обладают хорошей маневренностью, сравнительно большой скоростью передвижения, достаточно проходимы, пригодны для работы с прицепами и полуприцепами, могут быть оснащены специальными кузовами для перевозки различных грузов, в том числе контейнеров, и дополнительными механизмами, облегчающими их погрузку и разгрузку. В современных автомобилях применяются карбюраторные, газовые, дизельные и газотурбинные двигатели.

Существует большое разнообразие типов грузовых автомобилей. К грузовым автомобилям средней грузоподъемности относятся обычные бортовые грузовики и специализированные грузовые автомобили. Они имеют грузоподъемность до 8 т. Кабина водителя всегда отделена от грузового отделения (как правило, закрытого). У этих автомобилей двухосный задний мост, а на обеих осях с каждой стороны по два колеса. Бортовые грузовики перевозят грузы или используются на специальных работах. К специализированным грузовым автомобилям относятся рефрижераторы, мусоросборщики, бетоновозы и т.п. Нефтяные и другие жидкие продукты перевозят в автоцистернах. Для перевозки сыпучих материалов (песка, гравия, щебенки) обычно используются самосвалы, которые имеют открытый сверху ковш, разгружаемый опрокидыванием. К специализированным автомобилям относятся и грузовые платформы для перевозки крупных механизмов, рулонов бумаги или стального профиля.

Тяжелые грузовые автомобили – это автомобильные поезда, состоящие из тягача и прицепа (полуприцепа) с пятью осями и 18 колесами. На тягаче расположены двигатель и кабина водителя. Тягач имеет три оси: одну – впереди и две со сдвоенными колесами с каждой стороны – сзади. Грузовое отделение представляет собой, по существу, просто кузов, который за несколько минут можно присоединить к тягачу или отсоединить от него. У полуприцепа две оси со сдвоенными колесами сзади. Для поддержки отсоединенного от тягача полуприцепа у него впереди имеются две специальные опоры. Тягач с прицепом обычно имеет длину до 17 м и может везти до 20 т. Он может доставить прицеп на грузовую станцию, оставить его там для разгрузки и погрузки и вернуться за ним в нужное время, привезя новый прицеп. В результате эффективнее используется труд водителя и меньше простаивает тягач. Прицеп может быть сделан в виде рефрижератора, цистерны или грузовой платформы. Тягач с двумя прицепами может достигать длины 20 м и перевозить до 30 т груза. Для таких автомобильных поездов приходится выбирать специальные маршруты, на которых мосты и дорожное покрытие способны выдержать повышенную нагрузку.

5.1. Самосвалы

Самосвалы – автомобили снабженные откидывающимся кузовом для разгрузки машины. Кузов имеет форму корытообразную, полуовальную и другую удобную для разгрузки. Кузов разгружается в основном назад машины, с помощью гидроцилиндров, но есть конструкции с разгрузкой и на три стороны. Наибольший преодолеваемый угол самосвалами – от 14 до 26%. Для предохранения от примерзания к кузову влажных сыпучих или жидких грузов в самосвалах предусмотрен подогрев кузова выхлопными газами двигателя. Для предохранения кабины от повреждения в период загрузки кузов снабжен козырьком.

Для данных условий планируемой работы необходим вывоз грунтов I категории со строительной полосы трассы.

1. Расчет количества грунта на вывоз за смену из-под одного работающего экскаватора ЭО-4123:

Объем грунта в ковше экскаватора:

где: Vков – принятый объём ковша экскаватора, м3;

Кнап – коэффициент наполнения ковша;

Кр – коэффициент разрыхления.

Масса грунта в ковше экскаватора:

       

где: r – плотность грунта, кг/м3 с учётом  kр  r = 1500 кг/м3. 

Количество ковшей в кузове автосамосвала:

Для транспортирования грунта выбираю автосамосвал  " КАМАЗ-45141" грузоподъемность 20,7 т.

Объем грунта в плотном теле, загружаемый в кузов самосвала:

                                  

Продолжительность одного цикла работы самосвала:

где: L – расстояние транспортировки грунта, км; принимаю L = 10 км;

Vг – средняя скорость автосамосвала в загруженном состоянии, Vг = 20 км/ч;

Vп – средняя скорость автосамосвала в порожнем  состоянии, Vп= 30 км/ч;

tp – время разгрузки, tp = 1,1 мин;

tм – время маневрирования перед погрузкой и разгрузкой, tм = 3 мин.

 

Время погрузки грунта:

где: Нвр – норма машинного времени, учитывающая разработку экскаватором 100м3   грунта и погрузку в транспортные средства, маш.мин.

                Определяется по ЕНиР 2-1, Нвр = 1.8.

Требуемое количество самосвалов:

Примем 5 самосвалов КАМАЗ-45141.

  


Таблица 5.1.1

Технические характеристики самосвалов КАМАЗ

Модель самосвала

КАМАЗ-45141

КАМАЗ-65111

КАМАЗ-6522

Колесная формула

6х6

6х6

6х6

Объем платформы, м3

6,6

8,2

12, 16

Направление разгрузки

Задняя

Задняя

Задняя

Снаряженная масса, кг

11100

11050

13950

Грузоподъемность, кг

9500

14000

19000

Полная масса автомобиля, кг

20750

25200

33100, 53100

Модель двигателя

КАМАЗ 740.55

КАМАЗ 740.55

КАМАЗ 740.63

Максимальная мощность двигателя, л.с.

300

300

400

Максимальный крутящий момент, Н·м

1158

1158

1766

Модель КП

ZF 9S 1310

ZF 9S 1310

ZF 16S 1820

Размер шин автомобиля

425/85R21

11.00R20/11.00R22,5

12.00R20

Вывоз грунта с профиля трассы производится по грунтовым дорогам. Среди рассмотренных трех самосвалов наименьшей нагрузкой на грунт обладает модель КАМАЗ-45141 (рис. 5.1.1). Машина полноприводная, предназначена для тяжелых условий эксплуатации и бездорожья. В рамках планируемых условий эксплуатации это значит, что у данной модели меньше вероятность застрять, больше проходимость.

Рис. 5.1.1. Самосвал КАМАЗ 45141

5.2. Топливозаправщик

Учитывая протяженность строительства магистрального нефтепровода, постоянно возникает необходимость в топливной дозаправке машин, участвующих в разработке траншеи и последующей укладки нефтепровода. Для доставки на место строительства, хранения, перекачивания светлых и темных нефтепродуктов используют автотопливозаправщики.

Выбираем автотопливозаправщик АТЗ-6,5-4320 (рис.5.2.1).

Рис.5.2.1. Автотопливозаправщик АТЗ-6,5-4320


Таблица 5.2.1

Техническая характеристика автотопливозаправщика АТЗ-6,5-4320

Базовое шасси

Урал-4320

Двигатель

ЯМЗ-236НЕ2

Мощность, кВт (л.с.)

169 (230)

Колесная формула

6x6

Вместимость цистерны, л

6500

Габаритные размеры, не более

– длина, мм

– ширина, мм

– высота, мм

7630

2500

2900

Насосная установка

– производительность, л/мин

– глубина самовсасывания, м, не менее

1СВН-80А

580

6,5

Время заполнения цистерны насосом, мин

18

Время слива из цистерны, мин, не более

– при помощи насоса

– самотеком

15

28

Полная масса, кг, не более

15890

Топливозаправщик на базе автомобиля УРАЛ применяется для доставки топлива и масел в отдаленные районы, небольшие аэродромы, полевые станы, а также заправки автотракторной техники при помощи дозаторов или топливораздаточных колонок.

Автоцистерна топливозаправщика оборудована топливораздаточным пистолетом, счетчиком и насосом для наполнения и слива цистерны. Цистерна топливозаправщика обычно имеет один отсек для одного вида топлива, но часто встречаются топливозаправщики с двумя и более отсеками, например: топливозаправщик на три отсека – для дизельного топлива, бензина и моторного масла. Отдельные отсеки оборудуются собственными устройствами учета отпуска жидкостей.

5.3. Полуприцеп (трейлер)

В нашем случае трейлер необходим для транспортирования до места работы бульдозеров, экскаваторов, кусторезов и корчевателей.

В соответствии с таблицей 5.3.1 выбираем для перевозки полуприцеп. Поскольку перевозка техники будет производится в условиях бездорожья и грунтовых дорог, то полуприцеп выбираем высокорамный и с размером грузовой платформы такой, чтобы перевозимая техника при погрузке встала по ширине платформы и гусеницы не выступали за края.


Таблица 5.3.1

Перевозимые машины тягачем на полуприцепе (трейлере)

Машина

Модель

Масса машины, тн

Ширина машины, мм/ ширина базовой машины, мм

Кусторез

Онежец-390

11,18

2450/ 2450

Корчеватель

КТ-1

22,5

3100/ 3055

Бульдозер

ДТ-109

16,65

4120/ 2480

Экскаватор

ЭО-4123

18,57

2950/ 2950

В качестве трейлера для данных условий работы выбираем полуприцеп 93231 QSN2, производства завода «Строймаш», г. Тверь, грузоподъемностью 29 тонн (рис. 5.3.1). Технические характеристики полуприцепа приведены в таблице 5.3.2.

Рис. 5.3.1. Полуприцеп 93231 QSN2

Таблица 5.3.2

Технические характеристики полуприцепа 93231 QSN2

Тип устанавливаемого настила

металлический или деревянный

Масса перевозимого груза, не более, кг

29000

Максимальная масса снаряженного полуприцепа, не более, кг

9000

Полная масса полуприцепа, не более, кг

38000

Продолжение табл. 5.3.2

Габаритные размеры полуприцепа в транспортном положении, не более

длина, мм

13150

ширина, мм

3150

Размеры грузовой платформы, не более

длина, мм

8500

ширина, мм

3150

высота (погрузочная высота под нагрузкой), мм

1220

Максимально допустимая нагрузка

на оси, кг

23300

на седельно-сцепное устройство, кг

14700

Подвеска

Рессорная BPW, GIGANT (Германия)

Количество осей, шт.

2

Количество колес (в том числе запасных), шт.

9 (1)

Трапы механические сдвижные

ширина, мм

700

угол заезда, град

18

Тормоза

рабочий

колодочный на все колеса с пневматическим приводом от тягача, Wabco (Германия)

Шины

10 R20 н.с. 16

Электрооборудование

двухпроводное с питанием от тягача

Продолжение табл. 5.3.2

Опорное устройство

механическое, с двухскоростным приводом JOST (Германия)

Крепежные петли

RUD (Германия)

Применяемая сталь на лонжеронах

OVAKO (Швеция)

Максимальная скорость при максимальной нагрузке, км/ч

60

Категория

Высокорамные полуприцепы

5.4. Тягач

Тяжелые грузовые автомобили – это автомобильные поезда, состоящие из тягача и прицепа (полуприцепа) с пятью осями и 18 колесами. На тягаче расположены двигатель и кабина водителя.

Тягач имеет три оси: одну – впереди и две со сдвоенными колесами с каждой стороны – сзади. Грузовое отделение представляет собой, по существу, просто кузов, который за несколько минут можно присоединить к тягачу или отсоединить от него. У полуприцепа две оси со сдвоенными колесами сзади. Для поддержки отсоединенного от тягача полуприцепа у него впереди имеются две специальные опоры. Тягач с прицепом обычно имеет длину до 17 м и может везти до 20 т. Он может доставить прицеп на грузовую станцию, оставить его там для разгрузки и погрузки и вернуться за ним в нужное время, привезя новый прицеп. В результате эффективнее используется труд водителя и меньше простаивает тягач. Прицеп может быть сделан в виде рефрижератора, цистерны или грузовой платформы. Тягач с двумя прицепами может достигать длины 20 м и перевозить до 30 т груза.

Для таких автомобильных поездов приходится выбирать специальные маршруты, на которых мосты и дорожное покрытие способны выдержать повышенную нагрузку.

В нашем случае требуется тягач для доставки тяжелой техники, а именно: бульдозера, экскаватора, кустореза и корчевателя, на место проведения работ.

В соответствии с таблицей 5.3.1 выбираем полноприводный тягач КАМАЗ 65221 (рис. 5.4.1). Технические характеристики приведены в таблице 5.4.1.

Рис. 5.4.1. Тягач КАМАЗ 65221

Таблица 5.4.1

Техническая характеристика КАМАЗ 65221

Двигатель

Модель

740.50-360 (Евро-2)

Тип

дизельный с турбонаддувом, с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха

Номинальная мощность, нетто, кВт (л.с.)

255 (347)

Номинальная мощность, брутто, кВт (л.с.)/ при частоте вращения коленчатого вала, об/мин

265 (360)/ 2200

Максимальный крутящий момент, нетто, Н·м (кГ·см)/ при частоте вращения коленчатого вала, об/мин

1450 (148)/ 1300 1500

Расположение и число цилиндров

Vобразное, 8

Рабочий объём, л

11,76

Диаметр цилиндра и ход поршня, мм

120/ 130

Степерь сжатия

16,8

Весовые параметры и нагрузки автомашины

Снаряженная масса а/м, кг

11550

Снаряженная масса а/м, нагрузка на заднюю тележку, кг

5850

Полная масса, кг

27150

Полная масса а/м, нагрузка на заднюю тележку, кг

20000

Продолжение табл. 5.4.1

Полная масса автопоезда, кг

61800

Снаряженная масса а/м, нагрузка на передний мост, кг

5700

Полная масса а/м, нагрузка на передний мост, кг

7150

Нагрузка на седельно-сцепное устройство, кг

15450

Полная масса полуприцепа, кг

50100

Система питания

Вместимость топливного бака, л

450

Коробка передач

Модель

ZF 16S 151

Тип

механическая, шеснадцатиступенчатая

Управление

механическое, дистанционное

Колеса и шины

Тип колес

дисковые

Тип шин

пневматические, камерные

Размер обода

11,25-20

Размер шин

16.00 R20

Общие характеристики

Максимальная скорость, не менее, км/ч

100

Угол преодол. подъема, не менее, %

10 (18)

Внешний габаритный радиус поворота, м

11

Электрооборудование

Напряжение, В

24

Аккумуляторы, В/А·час

2х12/ 190

Генератор, В/Вт

28/ 2000

Сцепление

Тип

диафрагменное, однодисковое, мод. ZF&ACHS MFZ 430

Привод

гидравлический с пневмоусилителем

Главная передача

Тип

двойная, с центральной конической передачей и планетарными колёсными передачами

Передаточное отношение

6,88 или 5,55

Кабина

Тип

расположенная над двигателем, с высокой крышей

Продолжение табл. 5.4.1

Исполнение

со спальным местом или без спального места

Тормоза

Привод

пневматический

Диаметр барабана, мм

420

Ширина тормозных накладок, мм

180

Суммарная площадь тормозных накладок, кв.см

7200

Раздаточная коробка

Тип

механическая, ZF STEYR VG 1600/ 300, двухступенчатая с блокируемым межосевым дифференциалом

Управление

пневматическое

Передаточные числа первая передача (низшая)

1,536

Передаточные числа вторая передача (высшая)

0,89

Седельно-сцепное устройство

Тип

с 3-мя степенями свободы, литое

Производитель

GEORG FISCHER или JOST

Диаметр сцепного шкворня, мм

50

5.5. Водовозы

Водовозы предназначены для перевозки и кратковременного хранения воды при температуре окружающей среды ± 30 ºС.

Выбираем автоцистерну пищевую Г6-ОПА-8,1. Назначение: перевозка пищевых жидкостей (молока, воды, виноматериалов, спирта, спиртосодержащих жидкостей) плотностью не более 1,03 г/см³.

Цистерна Г6-ОПА-8,1 установлена на шасси автомобиля КАМАЗ-53215, имеет теплоизоляцию, не допускающую изменения температуры жидкости более чем на 2 C в течение 10 часов при разности температур жидкости и окружающей среды 30 °C.


Таблица 5.5.1

Техническая характеристика цистерны Г6-ОПА-8,1

Рабочая вместимость, л

8100

Количество секций, шт.

3

Материал цистерны

нерж./сталь

Теплоизоляция

имеется

Внутренний диаметр трубопровода (условный), мм

50

Диаметр горловины, мм

500

Габаритные размеры:

длина, мм

2500

ширина, мм

3880

высота, мм

19305

Полная масса, кг

Передний осевой вес от полной массы, кг

4400

Задний осевой вес от полной массы, кг

14905

Рабочая вместимость, л

8100

Рис. 5.5.1. Автоцистерна пищевая Г6-ОПА-8,1

5.6. Автомастерские

Во время разработки траншеи, работающая техника подвергается нагрузкам и износу деталей, что ведет к механическим поломкам, поэтому на месте проведения работ необходима мобильная мастерская, для своевременного устранения неполадок.

Автомастерские ПАРМ применяются для проведения ремонтных работ и профилактического обслуживания автомобильной, тракторной, дорожно-строительной и другой самоходной техники в полевых условиях. Передвижные мастерские ПАРМ оснащаются оборудованием для дуговой электросварки, газовой резки, выполнения большинства слесарных операций при сборке-разборке и ремонте узлов и агрегатов. ПАРМы комплектуются токарным станком отечественного или импортного производства.

Автофургон ПАРМ утеплен пенополистиролом, имеет автономные отопительные установки, дверные проемы герметизируются трубчатыми уплотнителями. Окна автофургона выполнены из пластикового профиля и двойного или тройного стеклопакета. Замки дверей – транспортного исполнения, с двумя положениями фиксации.

Передвижные мастерские ПАРМ выпускаются в цельнометаллических фургонах (КУНГах), смонтированных на различных шасси автомобилей УРАЛ. Конструкция автофургона для ПАРМ предусматривает установку внутри него различного оборудования общего и специализированного назначения, предназначенного для выполнения как основных, так и дополнительных функций.

Передвижная мастерская может выполнять следующие основные виды работ:

– токарные работы;

– слесарные работы;

– сверлильные, шлифовальные работы;

– газоэлектросварочные работы;

– смазочно-заправочные работы;

– шиномонтажные работы;

– ремонт электрооборудования автотехники, аккумуляторов.

Таблица 5.6.1

Модельный ряд автомастерских ПАРМ

Модификация ПАРМ

Базовое шасси

Описание модификации

ПАРМ 4895-0А

УРАЛ 4320(3)-1112-41

Короткобазное шасси УРАЛ позволяет разместить кузов фургон длиной 3700–4800 мм (В некоторых случаях требуется изготовление нового ДЗК). В кузов-фургон может быть установлен токарный станок либо один отсек может быть разделен на два перегородкой.

ПАРМ 4895-3А

КАМАЗ-43114(18)

Бескапотная кабина шасси КАМАЗ оставляет больше пространства для кузова-фургона, в котором можно разместить как токарный станок, так и места для отдыха персонала, а также большое количество оборудования.

Выбираем передвижную автомастерскую ПАРМ 4895-0А.

Рис. 5.6.1. ПАРМ 4895-0А

5.7. Транспортные машины для доставки персонала к месту

работы на трассе

Во время проведения работ необходимо обеспечить доставку рабочего персонала до места работ. Доставка может осуществляться специальными автобусами, технические характеристики которых приведены в следующей таблице:

Таблица 5.7.1

Техническая характеристика автобусов специальных

Показатели

3255-0010-41

32551-0010-41

32552-0010-41

Весовые параметры

Полная масса, кг

14 100

12 800

11 750

Снаряженная масса, кг

11 750

11 050

10 000

Двигатель

Модель

3255-0010-41 – ЯМЗ-236НЕ2 (Евро-2)
3255-0010-01 – ЯМЗ-238М2 (Евро-0)

32551-0010-41 – ЯМЗ-236НЕ2 (Евро-2)
32551–0010–01 – ЯМЗ-238М2 (Евро-0)

32552-41 – ЯМЗ-236НЕ2 (Евро-2)
32552-01 – ЯМЗ-238М2 (Евро-0)

Номинальная мощность, кВт (л.с.)

3255-0010-41 – 169 (230)
3255-0010-01 – 176 (240)

32551-0010-41 – 169 (230)
32551-0010-01 – 176 (240)

32552-41 – 169 (230)
32552-01 – 176 (240)

Колеса

Модель шин

ИД-П284

ОИ-25

ИД-П284

Размер шин

1200х500–508

1260х370–508

1200х500–508

Продолжение табл. 5.7.1

Описание пассажирского салона

Количество мест

30

21

22

Система отопления

Комбинированная (от системы охлаждения двигателя и автономная)

Комбинированная (от системы охлаждения двигателя и автономная)

Комбинированная (от системы охлаждения двигателя и автономная)

Распределение нагрузки полной массы

Задняя тележка, кг

9310

8455

7227

Передняя ось, кг

4790

4345

4523

Распределение нагрузки снаряженного

Задняя тележка, кг

7005

6750

5516

Передняя ось, кг

4745

4300

4484

Характеристики транспортного средства при полной массе

Внешний габаритный радиус поворота, м

11.4

11.4

11.6

Максимальная скорость, км/ч

85

85

85

Преодолеваемый подъем, %

60

60

58

Выбираем вахтовый автобус Урал 3255-0010-41 (3255-0010-01) предназначен для перевозки людей по всем видам дорог и местности. Закрытый, однодверный кузов фургонного типа, металлический с термоизоляцией. Сиденья полумягкие, травмобезопасные. Радиооборудование – радиоприёмник, переговорное устройство. Система отопления: основная (от автономного жидкостного подогревателя), аварийная (с подключением жидкостной системы охлаждения двигателя к основной системе отопления). Естественная вентиляция – через окна с форточками и люки крыши.

Рис. 5.7.1. Автобус специальный Урал 3255-41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современный уровень развития трубопроводного транспорта требует высокой квалификации и глубоких знаний от специалистов, занимающихся сооружением и эксплуатации трубопроводов. Именно поэтому в данной работе были освоены и углублены знания в планировании и проведении земельных работ при сооружении и ремонт магистральных трубопроводов.

Для выполнения условий задания необходимо привлечение техники, указанной в таблице 5.7.2.

Таблица 5.7.2

Требуемые машины для выполнения работы на трассе

№ п./п.

Наименование оборудования

Марка

Вид работ

Количество единиц, шт.

1

Кусторез

Онежец-390

Срезание кустарника, поросли деревьев диаметром до 10 см

1

2

Корчеватель

КТ-1

Корчевание пней и камней

2

3

Бульдозер

ДЗ-109

Резание и перемещение

15

4

Бульдозер

ДЗ-109

Планирование

2

5

Экскаватор

ЭО-4123

Разработка

11

6

Самосвал

КАМАЗ 45141

Вывоз грунта

5

7

Трейлер (полуприцеп)

93231 QSN2

Доставка гусеничной техники

1

8

Тягач

КАМАЗ 65221

Доставка гусеничной техники

1

9

Топливозаправщик

АТЗ-6,5-4320

Доставка ГСМ, заправка гусеничной и другой техники на трассе

1

10

Автоцистерна

Г6-ОПА-8,1

Доставка воды

1

11

Автобус

Урал 3255-41

Доставка людей

1

12

Передвижная авторемонтная мастерская

ПАРМ 4895-0А

Ремонт и обслуживание техники на трассе

1


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.А. Шмурыгин Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов направления №131000 «Нефтегазовое дело». – Томск: ТПУ, 2014. – 20с.

2. Строительство магистральных трубопроводов. Справочник/ В.Г. Чирсков, В.Л. Березин, Л.Г. Телегин и др. – М: Недра, 1991. – 475 с.

3. Трубопроводный транспорт нефти. Под ред. С.М. Вайнштока. Учебник. – М.: Недра, Т.2 – 2004. – 621с.

4. С.А. Горелов Машины и оборудование для сооружения газонефтепроводов. Уч. пособие. – М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2000. – 122 с.

5. В.Г. Лукьянов, А.Д. Громов, Н.П. Пинчук Технология проведения горно – разведочных выработок. Учебник. – Томск.: Изд–во ТГУ, 1999. – 452 с.

6. В.И. Минаев Машины для строительства магистральных трубопроводов. Учебник. – М.: Недра, 1985.– 440с.

7. Технология сооружения газонефтепроводов. Том 1/Ф.М. Мустафин, Л.И. Быков, Г.Г. Васильев, А.Г. Гумеров и др. – Уфа: Нефтегазовое дело, 2007. – 632 с.

8. Крец В.Г. Машины и оборудование для строительства и эксплуатации газонефтепроводов и хранилищ: учебное пособие /В.Г. Крец, А.В. Рудаченко, В.А. Шмурыгин. – Томск: Изд–во Томского политехнического университета, 2011. – 329 с.

9. СНиП 2.05.06–85* – МАГИСТРАЛЬНЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ.

10. СНиП III–42–80 – МАГИСТРАЛЬНЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ.

11. СНиП 12–04–2002 – БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ.

12. Интернет–сайт: http://sms-t.ru/pages/o-kompanii, сайт завода «Строймаш» по производству прицепов и полуприцепов, для перевозки больших и тяжелых грузов.

13. Интернет–сайт: http://techstory.ru/, сайт о механических экскаваторах, старой строительной, авто– и железнодорожной технике.

14. С.А. Корнев, Н.Р. Гадаев, Г.Н. Плужник. Сборник вспомогательных материалов для разработки пособия по рекультивации земель, нарушаемых в процессе разработки карьеров и строительства автомобильных дорог. – М.: Союздорпроект, 2000.

15. Интернет–сайт: http://cheltraktor.ru/, ООО «Производственно-техническое предприятие «УРАЛ»».


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7932. Становище населення України на початку ХХ століття 54.5 KB
  Урок №3. Становище населення України на початку ХХ століття. Мета уроку: Визначити соціальне становище на українських землях на початку ХХ століття. Діяльність політичних партій в Україні на початку ХХ століття розвивати вміння учнів отримувати нов...
7933. Революція 1905—1907 років 24.46 KB
  Урок №4 Революція 1905 років Мета: Проаналізувати причини та наслідки Революції 1905-1907. Громадянські та політичні рухи розвивати в учнів вміння визначати причинно-наслідкові зв’язки між історичними явищами та подіями виховувати в...
7934. Україна в 1907–1914 роках 53 KB
  Тема уроку. Україна в 1907 роках. Мета: Розглянути становище в Україні в 1907-1914 роках. Виховувати почуття патріотичної свідомості. Розвивати вміння аналізувати історичні факти. Обладнання: Підручник, настінна карта, атлас, контурні карт...
7935. Розвиток Української культури на початку ХХ століття 23.73 KB
  Тема уроку. Розвиток Української культури на початку ХХ століття. Мета уроку: Розглянути розвиток Української культури на початку ХХ століття. Розвивати вміння аналізувати історичні факти. Виховувати почуття патріотизму та любові до вітчизняної істо...
7936. Воєнні дії на території України в 1915-1917 роках 47 KB
  Воєнні дії на території України в 1915-1917 роках Мета: зясувати основні воєнні події в 1915-1917 роках та наслідки І світової війни, розвивати навички аналізу історичних фактів, вміння виділяти головне, сприяти формуванню національної свідом...
7937. Вступ до курсу Історія вітчизняної культури 74 KB
  Тема уроку: Вступ до курсу Історія вітчизняної культури. Мета уроку: ознайомити учнів і основами курсу історії Української культури ознайомити з теоретичними засадами культурології як науки розвивати в ліцеїстів вміння розрізняти аспекти культур...
7938. Особливості розвитку культури в 30-х роках 69 KB
  Найхарактернішою рисою, притаманною культурі України тих років, була її заідеологізованість. Культурні зрушення, що відбувалися в Радянському Союзі протягом довоєнних п'ятирічок, у т. ч. оволодіння грамотою мільйонами, формування нової генерації інтелігенції, розвиток науки, літератури, мистецтва..
7939. Доба українського національного відродження. (ХІХ – початок ХХ століття) 86.96 KB
  Доба українського національного відродження. (ХІХ - початок ХХ століття). Один з представників нової української історіографіїІ. Лисяк-Рудницький вважає, що процес українського національно-культурного відродження тривав130...
7940. Особливості культурного життя доби відновлення української державності (1917-1920 рр.) 69.11 KB
  Особливості культурного життя доби відновлення української державності (1917-1920рр.). В цей період поступ української культури відбувався в період гострого військово-політичного протистояння, національно-визвольних змагань, громадян...