Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОВОГО ДЕЛА

Кафедра транспорта и хранения нефти и газа (ТХНГ)

Курсовая работа

Обоснование выбора комплекта оборудования для разработки траншеи при строительстве магистральных трубопроводов

Оглавление

• Введение
• 1. Анализ условий, составление перечня необходимого оборудования
• 2. Расчет основных параметров траншеи
• 3. Машины для подготовительных работ
• 3.1 Корчеватели
• 3.2 Проведение планировочных работ бульдозером
• 3.2.1 Расчет параметров бульдозера ДЗ-55
• 3.2.2 Мощность бульдозера (двигателя)
• 3.2.3 Расчет количества бульдозеров
• 4. Машины для разработки траншей
• 4.1 Расчет одноковшовых экскаваторов
• 5. Машины для засыпки траншеи
• 6. Транспортные машины
• 6.1 Топливозаправщики
• 6.2 Машины для перевозки крупногабаритной техники Седельный тягач Камаз 5490
• 6.3 Трейлер Fruehauf 3-axle semi-lowbed trailer KEPD-F38PPP
• 6.4 Подъемно-транспортные машины
• 6.5 Передвижная автомастерская ПАРМ
• 6.6 Водовозы
• Заключение
• Список литературы
• 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;
• На строительстве магистральных трубопроводов эксплуатируется большое количество общестроительной техники (экскаваторов, бульдозеров, кранов и т. п.), а также несколько десятков типов специальных машин и механизмов.
• 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 - 50°С, а трассы трубопроводов пересекают труднопроходимые участки местности, 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, составление перечня необходимого оборудования

Цель работы: углубление и закрепление знаний, полученных в процессе изучения дисциплины "Машины и оборудование нефтегазовых объектов" а также приобретение навыков в выборе и расчете техники, необходимой при проведении всего комплекса работ по сооружению трубопровода.

При выполнении данной курсовой работы были выбраны следующие исходные данные из табл. 1 и 2 методического указания.

Таблица 1

dтр - диаметр трубопровода,	820 мм
Н - глубина заглубления трубопровода	не менее 0,8 м
Наличие растительности и её размер	-
Длина участка траншеи	100 км
Скорость строительства (ремонта)трубопровода	700 км/год

Таблица 2

Категория грунта	1
Вид грунта	Песок, супесь, мягкий суглинок, средней крепости влажный и разрыхленный без включений
Плотность грунта	1200 -1500 с кг/м3
Число ударов плотномера ДорНИИ	1-4
Коэффициент разрыхления	1,08-1,17 Кр

2. Расчет основных параметров траншеи

По условиям задания диаметр трубопровода d = 820 мм, глубина заглубления трубопровода h = 0,8 м, длина участка траншеи L = 100 км.

1. Согласно СНиП 2.05.06-85*[10,П.5] глубина траншеи: при номинальном диаметре трубопровода принимается не менее

, (1)

где D_н - наружный диаметр трубопровода, м (таблица 1).

Н_Т=d+h=820+800мм=1620 мм, принимаем 1620мм (2)

2. Согласно СНиП 2.05.06-85*[10,П.5], ширина траншеи по дну при номинальном диаметре трубопровода принимается не менее

B=1,5?D_н,(2)

В=1,5*820=1230, принимаем 1230 мм. (3)

3.Профиль траншеи в соответствии со СНиП 12-04-2002 принимаем трапецеидальным. Крутизна откосов траншеи по наименее устойчивому виду грунта (супесь) 1:0,67

, (4)

где - ширина траншеи по дну, м;

-длина основания трапеции, м;

- ширина откоса траншеи.

Длина основания трапеции (рисунок1):

, (5)

z=1085 мм,

, (6)

А=1230+2*1085=3400 мм,

Принимаем 3400 мм.

Площадь поперечного сечения трапецеидальной траншеи:

(7)

где - глубина траншеи, м;

- ширина траншеи по дну, м;

-длина основания трапеции, м.

.

4. Объем грунта в целике:

(8)

где L - длина участка траншеи, м (таблица 1).

V_земли=4,7*100000=470000 м³.

5. Фактический объем земляных работ на объекте:

, (9)

где - коэффициент разрыхления грунта принимаем К_р=1,17; принимается согласно исходным данным (таблица 2) для самых тяжелых условий).

V_{фактичес.работ}=1,17*470000=549900 м³=549,9 тыс.м³.

6. Время на сооружение траншеи протяженностью 150 км:

(10)

где =200, км/год - скорость выполнения работ (производительность);

L - длина участка траншеи, км.

Время на подготовительные работы (составляет 50 % основного времени на сооружение траншеи):

(11)

где Т - основное время на сооружение траншеи.

Рисунок 1. Поперечный профиль траншеи трубопровода

Согласно условиям задания для разработки траншеи при строительстве магистрального трубопровода диаметром 820мм протяжённостью100 км, пролегающей по 1-ой категории грунта без наличия растительности потребуются: машины для подготовительных работ и машины для разработки траншеи.

Для производства подготовительных работ потребуются корчеватели и бульдозеры.

Для сооружения траншеи, исходя из категории грунта и объёмов работ, выберем по наибольшей эффективности из одноковшового экскаватора с обратной лопатой, канатно-скреперной установкой и экскаватором непрерывного действия.

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 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 зубъями 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.

Рисунок 2. Корчеватель-собиратель: а - общий вид; б - схема работы

В нашем случае корчеватель необходим для собирания крупных камней и пней, имеющихся на строительной полосе. Для данного типа работ выбираем и ведем расчет для корчевателя МП-18, технические характеристики которого представлены в таблице 3.

Рисунок 3. Корчеватель МП-18

Таблица 3

Техническая характеристика корчевателя МП-18

С кусторезом	0,072 МПа
С корчевателем	0,067 МПа
С граблями	0,067 МПа
С бороной и корчевателем	0,075 МПа
Ширина отвала x высота отвала, мм	4000 x 1500
Угол установки отвала в плане, град.	До 30
Ширина отвала, мм	2500
Привод	Гидравлический
Наибольшая высота подъема отвала над опорной поверхностью, мм	1250
Наибольшее заглубление зубьев корчевального отвала, мм	450
Ширина x высота, мм	4000 x 1500
Наибольший вылет зубьев, мм	400
Ширина, мм	3800
Наибольшее заглубление зубьев бороны в грунт, мм	400
Производительность корчевателя МП-18 м2/ч (м2/с)	3000 (0,83)

Расчёт количества корчевателей

Количество корчевателей определяем по формуле:

(12)

где L - длина трассы; Н - ширина полосы земель, отводимых для трубопровода (при диаметре трубопровода 720 мм равна 23 м П - производительность корчевателя; t - количество дней на проведение подготовительных работ (t = 9,1 дн.);

По результатам расчета необходимое количество корчевателей для производства работ- 2 единицы.

3.2 Проведение планировочных работ бульдозером

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.

Рисунок 4. Внешний вид бульдозера

Таблица 4. Коэффициент трения грунтов и материалов

Грунт	Коэффициент трения грунта о грунт, м1	Коэффициент трения грунта о сталь, м2
Песок	0,58 - 0,75	0,3 - 0,8
Суглинок	0,58 - 0,75	0,5 - 0,7

3.2.1 Расчет параметров бульдозера ДЗ-55

Таблица 5. Технические характеристики бульдозера

Мощность, л.с. (кВт)	138кВт(185л.с)
Эксплуатационная масса, т	18
Масса бульдозерного оборудования, т	3
Тип отвала	полусферический
Объем отвала, м3	5,57
Ширина отвала, мм	3251
Высота отвала, мм	1151
Угол резания, град Угол в плане,град	51-61 63
Тип кабины	ROPS
Рыхлитель	Параллелограммный,с нерегулируемым углом рыхления
Транспортная длина, мм	5740
Габаритная высота, мм	3175
Габаритная ширина (без отвала), мм	2489
Давление на грунт, кг/см3	0,52
Опорная длина гусеницы, мм	2769
Ширина гусеницы, мм	610

Тяговый расчет бульдозера:

Р = Р_р+ Р_пр + Р_с + Р_н+ Р_т, (13)

где Р_р - сопротивление грунта резанию;

Р_пр- сопротивление перемещению призмы грунта (призмы волочения) перед отвалом;

Р_с- сопротивление от скольжения грунта вверх по отвалу;

Р_н - сопротивление трению ножа отвала бульдозера по грунту,

Р_т - сопротивление перемещению тягача.

Сопротивление при резании:

кг, (14)

где k_p - удельное сопротивление грунта резании, МПа (k_p= 4 10 тонн); принимаем k_p= 10⁴кг/м²;

B - длина отвала (таблица 4), м; h - средняя толщина стружки, м;

- средняя толщина стружки, Н=1,1 м - высота отвала,

h = 0,1•1,1 = 0,11 м.

Р_р=10⁴*3,251*0,11=3576,1 кг

Сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом:

, (15)

где V_ф- фактический объем грунта, перемещаемый бульдозером;

м_т= коэффициент трения грунта о грунт, принимаем м_т= 0,75;

V_ф =, (16)

где К_пот= 1-0,005·L_n - коэффициент, учитывающий потери грунта в процессе перемещения призмы и зависящий от длины перемещения;

где L_n= 24 м- расстояние на которое перемещается грунтовая призма (расстояние на которое перемещается грунтовая призма, зависит от схемы движения бульдозера по строительной полосе при резании и перемещении срезаемого слоя грунта). Схема движения может быть параллельно оси строительной полосы,перпендикулярно, в косопоперечном направлении.

К_р - коэффициент разрыхления, примем 1,17(исходные данные);

V_ф = ;

- объемная масса разрыхленного грунта;

Сопротивление от скольжения грунта вверх по отвалу:

, (17)

где в = 15 - угол продольного уклона местности (исходные данные)

.

Сопротивление движения отвала:

, (18)

где G_бо = 3000 кг - масса базового отвала (табл. 2);

м - коэффициент трения грунта о сталь, принимаем м = 0,7 (табл. 2);

.

Сопротивление перемещению базовой машины:

, (19)

где G_б.н = 18000 кг - масса базовой машины (табл. 5),

f = 0,008 - 0,12 - коэффициент, сопротивления перекатыванию, принимаем f = 0,1

P = 3576,1+1153,85+2100+8630,05 кг

Таблица 6

Коэффициент трения грунтов и материалов

Грунт	Коэффициент трения грунта о грунт, м1	Коэффициент трения грунта о сталь, м2
Песок	0,58 - 0,75	0,3 - 0,8
Суглинок	0,58 - 0,75	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

3.2.2 Мощность бульдозера (двигателя)

(20)

где, v - скорость бульдозера, км/час, принимаем равной v=4 км/час;

- механический к.п.д., равный 0,75.

Т.к. расчетная мощность бульдозера меньше номинальной, которая составляет 138 кВт, то дальнейший расчет ведем для данного типа бульдозера.

Производительность бульдозера при резании и перемещении:

, (21)

где К_и - коэффициент использования бульдозера по времени (К_и = 0,850,9), принимаем К_и = 0,9;

t - продолжительность одного цикла, с;

V - объем призмы волочения,м³;

К_у - коэффициент, учитывающей влияние уклона местности на производительность бульдозера, определяем по табл. 7

Таблица. 7 Значение коэффициента К_у

Угол подъема в град.	Ку	Угол уклона в град.	Ку
10	0,5	0	1

V =, (22)

где К_пот= 1 - 0,005·L_n - коэффициент, учитывающий потери грунта в процессе перемещения призмы и зависящий от длины перемещения

, (23)

L_n= 24 м- расстояние на которое перемещается грунтовая призма;

К_р =1,17 - коэффициент разрыхления (табл. 1.2);

V =

Длина пути резания грунта:

траншея строительство магистральный трубопровод

(24)

где ц₀ = 30 - угол естественного откоса для супеси,

принимаем ц₀ = 30;

Продолжительность одного цикла:

, (25)

где

.

- соответственно продолжительность работы машины при резании грунта, его перемещении и заднего холостого движения машины;

где L_Р, L_П - длины путей резания и перемещения, м;

V_р = 2 6 км/ч - скорость движения при резании бульдозера, принимаем

V_р= 6 км/ч = 6•1000м / 3600с = 1,67 м/с

V_п= 48 км/ч - скорость движения при перемещении бульдозера, принимаем V_п = 8 км/ч = 8•1000м / 3600с = 2,22 м/с

V_з.x. = 510 км/ч - скорость движения при обратном ходе бульдозера, принимаем V_з.x = 10 км/ч = 10•1000м / 3600с = 2,78 м/с

- время переключения передач (), принимаем 6 с;

t₀- время опускания отвала (t₀ = 2 - 4 с), принимаем t₀ = 3 с;

t = 20,5+38,92+43,4+6+3=98,32 с

Производительность при планировочных работах:

, (26)

где L - длина планируемого участка (L = 150 км);

- угол установки отвала в плане, = 63;

b₁ - величина перекрытия прохода (b₁ = 0,5 м);

n - число проходов по одному месту (n = 1 2), принимаем 1;

V_ср-рабочая скорость движения бульдозера при резании, V_р= 1,67 м/с;

t_пов - время поворота бульдозера (t_пов = 10 - 15 с), принимаем t_пов = 10 с.

3.2.3 Расчет количества бульдозеров

Нормативная скорость выполнения работ по строительству трубопровода составляет 700 км/год. Половина времени (т.е. 6 месяцев) отводится на земляные работы.

Время, требуемое для выполнения земляных работ на участке длиной 100 км, определяется из соотношения:

200 км - 6 мес.

100 км - х мес.

х = 100•6 / 700 = 0,85 мес. = 25,7 дней

Площадь строительной полосы:

(27)

где L - длина планируемого участка;

L_п- ширина полосы земель, отводимых для трубопровода.

Объем грунта, снимаемого при резании:

(28)

Планировочные работы выполняются в одну смену по 12 часов. Тогда общее время работы равно: t_общ= 25,7 · 12 = 308 ч.

Тогда необходимая производительность будет равна:

м²/ч.

Работы по резанию и перемещению грунта выполняются в две смены по 12 часов. Тогда общее время работы равно: t_общ= 2 · 139,5 · 12 = 3348 ч.

Тогда необходимая производительность будет равна:

м³/ч.

Необходимое количество бульдозеров:

- при планировочных работах , принимаем 3 бульдозера;

- при резании и перемещении грунта , принимаем 3 бульдозера.

4. Машины для разработки траншей

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 0,6 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 курсовой работе разработку траншеи будем вести одноковшовым экскаватором.

Разработку траншеи будем вести одноковшовыми экскаваторами циклического действия. Выбираем одноковшовый экскаватор JCB JS300

Рисунок 5. Одноковшовый гусеничный экскаватор JCB JS300

Таблица 5. Техническая характеристика экскаватора

Вместимость ковша, м3	1,5
Длина*ширина*высота, м	10,6*3,2*3,3
Тип ходового устройства	гусеничный
Скорость передвижения, км/ч	5,2
Мощность двигателя, л.с.	221
Управление механизмами	гидравлическое
Глубина копания, мм	7637
Масса экскаватора, т	31,1
Давление на грун, кгс/см2	0,61
Продолжительность цикла	20

Таблица 6. Максимальные значения коэффициента наполненияК_н

Наименование грунтов	Коэффициент наполнения Кндля одно-ковшовых 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

4.1 Расчет одноковшовых экскаваторов

1. Техническая производительность одноковшовых экскаваторов:

, м³/ч, (29)

где q - вместимость ковша, м³, (таблица 7);

К_р - коэффициент разрыхления породы, принимаем равным 1,13 (таблица 2);

К_н - коэффициент наполнения ковша для влажного суглинка (обратная лопата), принимаем равным исходным данным;

t_ц - продолжительность цикла.

= 304,6 м3 / ч.

2.Эксплуатационная производительность определяется по формуле:

ПЭ =ПТХ ЧКУ ЧKB, (30)

где

К_У - коэффициент, зависящий от уровня квалификации машиниста экскаватора (в нашем случае - средняя, табл. 1), принимаем 0,94;

К_В - коэффициент использования экскаватора в смену принимаем 0,75 (при отсыпке в отвал).

Пэ = 304,6 Ч 0,98 Ч--0, 75= 223,9 м3 /ч

Теоретическая производительность применяется только как часовая:

П_т (33)

3.Мощность необходимая при сопротивлении грунта копанию:

(34)

А - удельное сопротивление грунта копания, затрачиваемой на разработку 1 м³ грунта, А=200 кПа, так как грунт I категории;

tк = 0,3Чtц,

t_к - продолжительность копания, с;

t_ц - продолжительность рабочего цикла;

k_m - коэффициент использования двигателя при копании с учетом привода вспомогательных устройств, принимаем 0,75;

з - коэффициент полезного действия привода и рабочего оборудования, принимаемый для экскаваторов с гидравлическим приводом 0,64.

=104,1кВт = 141,54 л.с.

4. Расчет количества экскаваторов

С учетом эксплуатационной производительности экскаватора и количества рабочих дней, выделяемых на разработку траншеи, количество часов работы равно:

(32)

СМ =103 смены.

Определяем количество единиц техники:

, (33)

n=4

Для разработки траншеи принимаю 4 единицы техники экскаваторов JCB JS300.

5. Машины для засыпки траншеи

Траншею после укладки в нее изолированного трубопровода засыпают грунтом. Засыпка траншеи является одной из важных технологических операций, от качества выполнения которой в значительной степени зависит срок службы трубопровода.

Для того чтобы не повредить изоляцию трубопровода, первый покрывающий его слой грунта должен быть мягким, не содержащим крупных камней или мерзлых комьев.

Засыпка траншеи должна производиться по возможности равномерно, без мгновенного сбрасывания большого объема грунта, что может привести как к повреждению изоляции, так и к смещению участков трубопровода к стенкам траншеи, вызывающему возникновение в трубопроводе дополнительного изгибающего момента, ухудшающего последующее его напряженное состояние в период эксплуатации.

Применяемый для засыпки траншеи тип машин определяет не только ее качество, но и оказывает существенное влияние на технологию работ и ширину полосы, отведенной для строительства.

До сих пор для засыпки траншей широко используются бульдозеры, а на некоторых труднопроходимых или лесистых участках трассы -- одноковшовые экскаваторы. Применение таких универсальных машин, как одноковшовые экскаваторы, является неэкономичным при производстве линейных работ, а использование бульдозеров, хотя и обеспечивает требуемый темп работ, но не отвечает перечисленным выше технологическим требованиям к процессу засыпки.

В случае засыпки бульдозером нельзя производить предварительный отлив воды из траншеи за бруствер, так как в процессе засыпки вода снова сольется в траншею.

Одним из самых крупных недостатков процесса засыпки траншеи бульдозером является то, что сбрасываемый в траншею грунт предварительно не разрыхляется, а это может, как уже говорилось, привести к повреждению изоляции уложенного трубопровода и смещению его с оси траншеи.

Все вышесказанное обусловило появление специальных машин для засыпки траншей - траншеезасыпателей. Нашей промышленностью были созданы следующие типы траншеезасыпателей: скребковый, шнековый и роторный.

Траншеезасыпатели скребкового типа, в условиях Западной Сибири не применяются в силу климатических особенностей.

Для проекта я принимаю засыпку траншеи бульдозерами.

6. 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.

6.1 Топливозаправщики

Учитывая протяженность разработки траншеи при строительстве магистрального нефтепровода, постоянно возникает необходимость в топливной дозаправке машин. Для доставки на место строительства, хранения, перекачивания светлых и темных нефтепродуктов используют автотопливозаправщики.

Топливозаправщик АТЗ-10 на шасси УРАЛ-4320 предназначается для нефтепродуктов - их хранения и транспортирования по дорогам всех видов в любой местности, а также заправки разных видов техники.

Технические характеристики топливозаправщика АТЗ-10 УРАЛ-4320 оптимально подходят для выполнения его функций. Он оснащён счётчиком, топливораздаточным пистолетом, а также насосом, осуществляющим наполнение цистерны и её слив. У цистерны могут быть несколько (2 либо 3) изолированных отсека, предназначенных для разных видов топлива. В таком случае у каждого отсека имеется собственное отдельное устройство для учёта отпуска топлива. Местом расположения расширительной горловины является задняя часть цистерны. Горловина цистерны, которая изготовлена в качестве меры полной вместимости, оснащена смотровым окном, позволяющим контролировать полноту налива жидкости.

Выбираем автотопливозаправщик АТЗ-10

Рисунок 6. Автотопливозаправщик АТЗ-10

Таблица8. Характеристика автотопливозаправщика АТЗ-10

Базовое шасси УРАЛ	4320-1912-40
Колесная формула	6x6
Полная масса автомобиля, кг	19 220
Максимальная скорость, км/ч	75
Емкость топливного бака, л	300
Дорожный просвет, мм	360
Габаритные размеры автомобиля, мм	9120/2500/3100

6.2

6.3 Машины для перевозки крупногабаритной техники

Седельный тягач Камаз 5490

Рисунок 7. Седельный тягач камаз 5490

Тип: дизельный с турбонаддувом, с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха

Максимальная полезная мощность, кВт - 324(440) (л. с.)

Таблица9. Технические характеристики камаз 5490

Снаряженная масса шасси	7900 кг
нагрузка на переднюю ось	5300 кг
нагрузка на задний мост	2600 кг
Нагрузка на седельно-сцепное устройство	10550 кг
Полная масса автомобиля	18600 кг
нагрузка на переднюю ось	7100 кг
нагрузка на задний мост	11500 кг
Полная масса полуприцепа	36100 кг

6.4 Трейлер Fruehauf 3-axle semi-lowbed trailer KEPD-F38PPP

ТрейлерFruehauf 3-axle - это мощнейшее и надежное транспортное средство разработанное инженерами Великобритании для транспортировки спецмашин массой до 32 тонн.

Идеально подходит для транспортирования бульдозеров, экскаваторов, кранов и тд.

Рисунок 8.Вид с боку ТрейлерFruehauf 3-axle

Таблица 9.Технические характеристики ТрейлерFruehauf 3-axle

Собственный вес	5 020 кг
Полный вес	32 000 кг
Длина	13 300 мм
Ширина	2 500 мм
Высота	1 400 мм

6.5 Подъемно-транспортные машины

Таблица 10.Технические характеристики автокранов

Показатели	КС-45717-1	КС-35719-3-02	КС-55713-3
Конструкция стрелы	телескопическая, 3-х секционная	телескопическая, 3-х секционная	телескопическая, 3-х секционная
Грузоподъемность для работы с обычными грузами, т	25.0	16	25.0
Грузоподъемность для работы с ядовитыми и взрывоопасными грузами, т	20.0	-	20.0
Длина стрелы, м	9.0 - 21.0	8 - 18	9.7 - 21.7
Длина гуська, м	7	7.5
Вылет, м	2.0 - 19.7 - максимальный		3.2 - 18.0
Вылет при максимальной грузоподъемности, м	3.2	3.2	-
Высота подъема, м	3.0 - 21.3	18.4	-
Высота подъема при максимальном вылете	8.0
Максимальный грузовой момент, тс·м	75	51.2	80
Производительность крановой установки
Скорость подъема груза массой до 4.5 т, м/мин	13.6	13	12.0
Скорость подъема груза подъема/опускания груза, м/мин	6.8	-	5.0
Скорость посадки, м/мин	0.2	не более 0.3	0.3
Частота вращения лебедки, об/мин	1.9	-	0.15 - 1.4
Двигатель
Модель	ЯМЗ-236НЕ2, дизельный	ДЯМЗ-236НЕ, дизельный	ЯМЗ-236НЕ2, дизельный
Мощность, кВт (л.с.)	169 (230)	-	169 (230)
Общие характеристики
Полная масса, кг	22 210	18770	22 200
Нагрузка на переднюю ось, кг	6 050	-	-
Нагрузка на заднюю тележку, кг	16 160	-	-
Максимальная скорость при полной массе, км/ч	60	до 70	70
Габаритные размеры в транспортном положении, мм	10 900 х 2 500 х 3 650	10100 х 2 500 х 3 600	12 000 x 2 500 х 3 600

Выбираем кран автомобильный КС-55713-3грузоподъемностью 25 т, смонтированный на трехосном шасси автомобиля-вездехода Урал 5557, оснащенном системами регулировки давления в шинах и блокировки колесных дифференциалов. Кран предназначен для погрузо-разгрузочных и строительно-монтажных работ на рассредоточенных объектах. Система подкачки шин позволяет на ходу изменять давление в камерах колес в зависимости от дорожного покрытия, тем самым, увеличивая проходимость машины. Высокая проходимость шасси позволяет использовать кран на объектах, находящихся в труднодоступных местах с плохими подъездными условиями, в том числе на строительстве нефте- и газопроводов, разработках месторождений. Хорошая маневренность и небольшие габариты позволяют также использовать его в стесненных условиях современных городов.

Привод крановой установки осуществляется посредством аксиально-поршневого гидронасоса, который приводится во вращение от двигателя базового автомобиля через раздаточную коробку и дополнительную коробку отбора мощности. Крановые механизмы имеют индивидуальный привод с независимым управлением от гидромоторов и гидроцилиндров. Гидравлическая система крановой установки обеспечивает плавное управление всеми механизмами с широким диапазоном регулирования скоростей рабочих операций, обеспечивает возможность одновременного совмещения нескольких крановых операций.

Трехсекционная телескопическая стрела длиной 9,7-21,7м. Обеспечивает крану компактность и маневренность при переездах, обширную рабочую зону и большую высоту перемещения груза при работе. Для увеличения зоны обслуживания и размеров подстрелового пространства кран может комплектоваться решетчатым гуськом длиной 7,5 м.

Автокран оборудован кабиной крановщика, отвечающей последним требованиям по комфортности и обзорности: задвижная дверь купейного типа, солнцезащитные шторки на лобовом и верхнем стеклах, отопитель, вентилятор, откидной задний люк. Надежную работу автокрана обеспечивают импортные комплектующие, которые не требуют замены и ремонта в течение всего срока службы крана. Безопасную работу крана обеспечивает комплекс приборов и устройств, в том числе, микропроцессорный ограничитель нагрузки с цифровой индикацией параметров работы на дисплее в кабине машиниста.



Рисунок 9. Автомобильный кран КС-55713-3 «галичанин»

6.6 Передвижная автомастерская ПАРМ

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 электро-сварки, газовой резки, выполнения большинства слесарных операций при сборке-разборке и ремонте узлов и агрегатов.

Наиболее популярными являются передвижные автомастерские ПАРМ - универсальные машины высокой проходимости, укомплектованные разно-образным ручным, гидравлическим и пневмоинструментом, а некоторые комплектации автомастерских ПАРМ оснащены токарным и сверлильным станками, способны обеспечить грамотному экипажу автомастерской ПАРМ возможность отремонтировать практически любой механизм вдали от циви-лизации. В качестве примера на рисунке представлена ПАРМ КАМАЗ.



Рисунок 10. ПАРМ КАМАЗ 43118-3027-50

Таблица11. технических характеристик ПАРМ КАМАЗ 43118-3027-50

Тип двигателя	Дизельный с турбонаддувом и системой обработки отработавших газов
Количество и расположение цилиндров	8, V-образное
Рабочий объём цилиндров, см	11762
Степень сжатия	18
Максимальная мощность, кВт	221 (300 л.с.)
Максимальный крутящий момент, Н*м	1275
Топливо	Дизельное

6.7 Водовозы

Для доставки к месту производства работ питьевой воды используем водовоз КАМАЗ

Рисунок 10. КАМАЗ водовоз Г6-ОПА-8,1

Основной особенностью автоцистерн для пищевых жидкостей является материал изготовления емкости: это либо пищевая нержавеющая сталь, либо пищевой алюминий.

Автоцистерны-водовозы из чернолистового металла изготавливаются только для перевозки технической воды, но имеют значительно меньший срок службы емкости из-за быстрой коррозии внутренних стенок емкости.

Для обеспечения перевозки жидкостей при постоянной температуре, емкость автоцистерны - водовоза может быть изготовлена с дополнительной теплоизоляцией стенок емкости и узла выдачи.

Таблица 12. Характеристики водовоза Г6-ОПА-8,1

Рабочая вместимость	8 100 л
Количество секций	секций 3 шт.
Материал цистерны	нерж./сталь
Теплоизоляция	имеется
Внутренний диаметр трубопровода (условный)	50 мм
Диаметр горловины	500 мм
длина	8 540 мм
ширина	2 500 мм
высота	3 880
Полная масса	19 305 кг
Передний осевой вес от полной массы	4 400 кг
Задний осевой вес от полной массы	14 905 кг

Заключение

Как мы убедились, этап строительства является действительно важным.

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 магистральных трубопроводов.

Для условий задания необходимо привлечение следующих единиц техники:

· Корчеватель-собиратель МП-18, 2 шт.

· Бульдозер ДЗ-55,3 шт.

· Одноковшовый экскаватор JCB JS300, 4 шт.

· Автотопливозаправщик АТЗ-10, 1 шт.

· Седельный тягач камаз 5490, 1шт.

· ТрейлерFruehauf 3-axle, 1шт.

· Автомобильный кран КС-55713-3 «галичанин», 1шт.

· Передвижная автомастерская ПАРМ КАМАЗ 43118-3027-50, 1шт.

· КАМАЗ водовоз Г6-ОПА-8,1, 1шт.

Список литературы

1. С.А.Горелов «Машины и оборудование для сооружения газонефтепроводов». Уч.пособие. - М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2000.

2. «Трубопроводный транспорт нефти». Под ред. С.М. Вайнштока. Учебник. - М.: Недра, Т.2 - 2004.

3. В.И. Минаев «Машины для строительства магистральных трубопроводов». Учебник. - М.: Недра, 1985.

4. «Строительство магистральных трубопроводов». Справочник/ В.Г.Чирсков, В.Л. Березин, Л.Г. Телегин и др. - М: Недра, 1991. - 475 с.: ил.

5. ВСН 004-88 «Организация строительного производства» ВНИИСТ Миннефтегазстроя, 1989.

6. В. А. Шмурыгин, В. Г. Крец, К. В.Перовский «Методические указания по выполнению практических и курсовых работ». Томск: ТПУ, 2005.

7. В.Г.Лукьянов, А.Д.Громов, Н. П. Пинчук «Технология проведения горно-разведочных выработок». Изд-во ТГУ, 1999.

8. СТО Газпром 2-2.3-231-2008 «Правила производства работ при капитальном ремонте линейной части магистральных газопроводов ОАО «Газпром», введенные в действие Распоряжением ОАО «Газпром» от 04.04.08 № 80 с 22.09.08г.

9. СНиП III-42-80 «Магистральные трубопроводы».

10. СНиП 12-01-2004 «Организация строительства».

11. СНиП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве».

Размещено на Allbest.ru

...