Модернизация крана-трубоукладчика ТГ-124 на базе Т-170

Описание

В проекте проведена модернизация крана-трубоукладчика ТГ-124 на базе трактора Т-170.

Проведен обзор и анализ конструкции кранов трубоукладчиков с рассмотрением патентов: Устройство для транспортировки длинномерных труб, Кран-трубоукладчик со складывающейся стрелой, Кран-трубоукладчик с механизмом гашенья динамических нагрузок.

Сделано описание серийно выпускаемых трубоукладчиков.

Описан прототип ТГ-124. Трубоукладчик относится к самоходным грузоподъемным машинам, имеющим боковое расположение стрелы. С его помощью выполняется укладка в траншеи трубопроводов, сопровождение изоляционных и очистных машин в процессе сооружения трубопроводов из стальных труб при совместной работе трубоукладчиков в колонне, подъемно-транспортные операции в строительстве. Установка трубоукладчика выполнена на базе трактора. Его рама расположена на жесткой поперечной балке, которая приварена к ходовым тележкам. Силовая установка представлена двигателем внутреннего сгорания - четырёхтактным дизелем с турбонаддувом мощностью 160 л.с. Конструкция трубоукладчика выполнена из портала, противовеса, лебедки, стрелы, грузового полиспаста, гидро- и электрооборудования, приборов освещения. В состав гидрооборудования включена гидросистема базового трактора, дополнительный насос и распределитель, гидроцилиндр подъема стрелы, противовеса, трубопроводы и рукава. С помощью лебедки через грузовой полиспаст выполняется изменение вылета стрелы. Откидываемый противовес предназначен для увеличения момента устойчивости трубоукладчика. В его конструкцию включен рычаг, рама с набором противовесных грузов и коромысло с тягами.

Мероприятия по модернизации. Выполнена замена балансирной рессорной ходовой части на жесткую поперечную балку, которая приварена к ходовым тележкам. Крепление рамы трактора к поперечной балке выполнено болтами. В крыше кабины сделано дополнительное окно. Оно предусмотрено в качестве запасного выхода в случае аварийных ситуаций. При транспортировке трубоукладчика со снятой стрелой для крепления гидроцилиндра стрелы к крылу трактора приварен кронштейн. За счет изменения конструкции патрубка выполнено смещение выхлопной трубы вперед. Портал предназначен для установки навесного трубоукладочного оборудования. Сварная конструкция стрелы выполнена А-образной формы. Предусмотрен шестикратный грузовой полиспаст. Для увеличения грузовой устойчивости произведена замена стандартного противовеса на плавающий.

Приведены основные параметры и технические характеристики трубоукладчиков.

Определены грузовые характеристики:

Определен максимально допустимый диаметр укладываемого трубопровода 0,546 м.

1. Сделан расчет продольной устойчивости для двух случаев: опрокидывания вперед и опрокидывания назад. Вычислен нормативный уклон 11⁰.
2. В ходе расчета устойчивости при уклоне в сторону груза определен коэффициент грузовой устойчивости, равный 1,528.
3. Выполнен расчет давления на грунт. Определено среднее удельное давление на грунт правой и левой гусеницы 0,039 МПА и 0,089 МПа.
4. Произведен тяговый расчет.
5. Определены значения: конструктивная масса трубоукладчика составляет 22800 кг, сила сопротивления перемещению 4007188,8 Н, сила сцепления с грунтом 252,7 кН, суммарная мощность 53,444 кВт. Принят двигатель Д-160, установленный на базовой машине.
6. Приведен расчет гидропривода.

За счет гидропривода обеспечивается движение рабочих органов трубоукладчика: вращение лебедок, изменение вылета стрелы и противовеса. Его конструкция выполнена насоса, регулирующей аппаратуры, кондиционеров рабочей жидкости, гидролиний.

Определена установленная мощность насоса 29,51 кВт, гидромотора – 45355 Н. Выбран аксиально-поршневой гидромотор типа 112.32.12.

Применены поршневые гидроцилиндры двухстороннего действия. Усилие, развиваемое гидроцилиндром при подаче рабочей жидкости 4402 кН.

Определены расчетные нагрузки на ось стрелы.

Выполнено описание процесса работы расчета на прочность и оптимизационного расчета.

В проекте использована первая группа программ конечно-элементного анализа «Cosmos/Works» , встраиваемой на уровне меню в известные пакеты САПР - Solid/Works, располагающая необходимым инструментарием для быстрого расчета (экспресс анализ) элементов или сборочных единиц непосредственно в среде их разработки. Для удобства пользования реализованы алгоритмы автоматизированного разбиения конструкции на конечные элементы, интуитивно понятные схемы назначения граничных условий и приложения нагрузок.

Разработана технология изготовления детали "палец". Посредством пальца выполняется соединение отдельных частей рабочего оборудования трубоукладчика. Изготовление детали предполагает выполнение технологических операций по отрезанию заготовки, черновому и чистовому точению, сверлению.

Отрезание заготовки диаметром 65 мм и длиной 187 мм выполняется дисковой пилой. Определены режимы резания. Параметры резания при черновом точении: подача 0,6 мм/об, глубина 4,75 мм, скорость 237 м/мин, число оборотов 1042 мин^-1, мощность 6,285 кВт. По результатам принят токарно-винторезный станок и проходной резец. Определено штучно-калькуляционное время 11,19 мин.  Аналогичные расчеты произведены для чистового точения и сверления.

Спроектировано приспособление для изготовления детали. Посредством трехкулачкового самоцентрирующегося патрона выполняется крепление заготовки на станке для последующей механической обработки.

Принцип работы. За счет одновременного перемещения в радиальном направлении зажимающих кулачков выполняется центрирование заготовки. Перемещение кулачков выполняется в пазах патрона. При помощи диска происходит одновременное сближение трех кулачков. На торце диска выполнена резьба с квадратным профилем в форме “архимедовой спирали”, входящей в зацепление с зубьями рейки на задней поверхности кулачков. Вращение диска обеспечивается квадратными коническими шестернями, немеющими квадратные гнезда.

Приведен экономический расчет с определением годового экономического эффекта от внедрения модернизированного трубоукладчика, равного 184896,61 руб. Капитальные затраты составляют 137600 руб.

Разработан раздел по безопасности жизнедеятельности.

В дипломной работе выполнена модернизация крана-трубоукладчика ТГ-124 на базе трактора Т-170 путем замены стандартного противовеса на плавающий.