Совершенствование крана-трубоукладчика и устройства управления комплектом машин, обеспечивающих грузовую устойчивость трубоукладочной колонны

• Автор: Шабалин, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Анализ тенденций развития кранов-трубоукладчиков
1.2. Обзор предшествующих исследований
1.3. Анализ существующих устройств управления
краном-трубоукладчиком
1.4. Обзор математических моделей кранов-трубоукладчиков
1.5. Обзор математических моделей трубопровода
1.5.1. Математическое описание трубопровода с точки зрения недопущения его разрушения
1.5.2. Математическая модель моментов, действующих со стороны трубопровода на краны-трубоукладчики
Выводы по главе
2. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методика теоретических исследований
2.2. Методика экспериментальных исследований
2.3. Структура выполненной работы
Выводы по главе
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТРУБОУКЛАДОЧНОЙ КОЛОННЫ
3.1. Модель объекта исследования
3.2. Обоснование обобщенной расчетной схемы крана-
трубоукладчика
3.3. Математическая модель крана-трубоукладчика
3.3.1. Обоснование расположения локальных систем координат для математического описания КТ
3.3.2. Уравнения кинематики звеньев динамической системы крана-трубоукладчика
3.3.3. Уравнения кинематики упруговязких элементов
3.3.4. Уравнения динамики системы крана-трубоукладчика
3.4. Математическое описание трубопровода
3.5. Математическое описание гидропривода крана-трубоукладчика
3.6. Математическое описание микрорельефа, по которому движется трубоукладочная колонна
3.7. Математическая модель системы управления
краном-трубоукладчиком, входящим в состав трубоукладочной
колонны
Выводы по главе

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ТРУБОУКЛАДОЧНОЙ КОЛОННЫ
4.1. Теоретическое исследование процесса управления положением крюковой обоймы грузоподъемного крана
4.2. Обоснование критерия эффективности устройства управления трубоукладочной колонной
4.2.1. Обоснование параметров математической модели трубоукладочной колонны, подлежащих исследованию
4.2.2. Обоснование границ варьируемых параметров, определение условий проведения теоретических исследований
4.3. Анализ основных параметров, влияющих на грузовой момент крана-трубоукладчика
4.4. Оптимизационный синтез параметров трубоукладочной
колонны
Выводы по главе
5. ИНЖЕНЕРНЫЕ РАЗРАБОТКИ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРУБОУКЛАДОЧНОЙ КОЛОННЫ
5.1. Алгоритм работы устройства управления трубоукладочной
колонной
5.2. Обоснование информационных параметров процесса управления трубоукладочной колонной
5.3. Устройство стабилизации грузового момента ;
крана-трубоукладчика
5.4. Экспериментальное исследование трубопровода. Подтверждение адекватности математической модели трубопровода
5.5. Инженерная методика оптимизации основных параметров системы управления кранами-трубоукладчиками, работающими в трубоукладочной колонне
5.6. Расчет экономической эффективности внедрения системы управления трубоукладочной колонной и устройства стабилизации
грузового момента
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Актуальность темы исследования.
После застоя в трубопроводном строительстве 90-х гг., когда прокладка новых магистральных трубопроводов сократилась до тысячи километров в год, в настоящее время реализуется новая крупная программа проектирования и строительства российских межконтинентальных и транснациональных трубопроводных систем. Основной машиной при строительстве магистральных трубопроводов является кран-трубоукладчик. Эффективность работы трубоукладочной колонны напрямую зависит от грузовой устойчивости кранов-трубоукладчиков (КТ), входящих в колонну. Для укладки газопровода в траншею необходимо 7-8 трубоукладчиков с моментом устойчивости порядка 1,25-103 кН-м. Однако при таком количестве КТ непрерывная укладка невозможна из-за активизации автоколебательных процессов в трубопроводе. Необходимо создание КТ с моментом устойчивости порядка 2,30-103 кН-м.
Современный магистральный газопровод - это сложное инженерное сооружение, включающее в себя непосредственно трубопровод, систему противокоррозионной защиты, линии связи, компрессорные станции, конечные распределительные станции [87].
Строительство магистральных газопроводов идет быстрыми темпами с применением самых передовых технологий строительства. Основным методом строительства магистральных трубопроводов является поточный метод строительства. Технология поточного строительства магистральных трубопроводов предопределяет использование на КТ, входящих в состав трубоукладочной колонны, устройств контроля грузовой устойчивости и систем стабилизации нагрузок на крюках трубоукладчиков. Эти приборы необходимы для обеспечения безопасности изоляционно-укладочных работ, они позволяют также значительно облегчить работу машинистов [74].
Серийно выпускаемые на сегодняшний день КТ обладают высокой маневренностью, неприхотливостью к дорожным условиям за счет низкого

У] = а] ■(Г]_х+У]+1) + Р].(у]_2 + У],2) + Г/, (1.5)
в . ^±Щ^_ -£•/ . д.*
1 6-Е^ + 2-Ы]-И2 } в-Е^ + 2-Ы]-к2 1 6-ЕМ+2-Ы]-И2'
1.5.2. Математическая модель моментов, действующих со стороны трубопровода на краны-трубоукладчики
При описании нагрузок, действующих на КТ со стороны трубопровода, используют модель трубопровода, представленную нагруженной распределенной нагрузкой. На трубопроводе, имеющем изогнутую в вертикальной и горизонтальной плоскостях ось, в определенных местах расположены технологические машины и опоры.
Рисунок 1.16 - Реакции связей основных систем трубы