Машины для строительства нефтегазовых объектов

Машины для строительства нефтегазовых объектов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТА

Кафедра Транспорт углеводородных ресурсов

Реферат

На тему: "Машины для строительства нефтегазовых объектов"

Тюмень, 2011г.

Содержание

1. Классификация строительных машин

. Основные технико-эксплуатационные параметры машины

.1 Расчетно-теоретическая производительность

.2 Техническая производительность

.3 Эксплуатационная производительность

. Маневренность

. Скорость передвижения

. Проходимость

. Масса машины

. Надежность

. Долговечность

. Основные элементы машины

.1 Силовая установка

.2 Трансмиссия

.3 Рабочий орган

.4 Ходовая часть

.5 Система управления

. Двигатели внутреннего сгорания

Список литературы

1. Классификация строительных машин

Классификация строительных машин - это система, основанная на распределении машин по совокупности признаков их сходства и различия, а также взаимосвязей. Она делится на различные классификационные подразделения (уровни). Согласно общему классификатору промышленной продукции строительные машины отнесены к классу "Строительные и дорожные машины", который делится на подклассы, группы, подгруппы, виды, подвиды и индексы.

Класс - подразделение машин, объединенных общностью назначения в строительстве.

Подкласс - подразделение машин для определенного вида работ.

Группа - подразделение машин, сходных по принципу действия.

Подгруппа - подразделение машин, объединенных принципом действия, методом выполнения технологической операции, конструктивной схемой, ограниченное величинами главного параметра.

Вид - разновидность данной подгруппы.

Подвид - разновидность данного вида, отличающаяся конструктивным исполнением, например, ходового устройства.

Индекс - конкретное обозначение модели машины данного подвида.

Все машины, применяемые для производства строительно-монтажных работ, делятся на машины строительные и машины дорожные. К дорожным относятся грунтосмесители, фрезы, нарезчики швов, распределители дорожных смесей, асфальтоукладчики, профилировщики оснований, автогудронаторы.

Отдельную группу составляют машины ручные, пневматические и электрические, т. е. механизированный инструмент Основой укрупненной классификации строительной техники является назначение машин. По назначению делятся на подклассы:

Строительные машины и оборудование

. Машины для земляных работ

. Машины подъемно-транспортные.

. Машины для буровых работ.

. Машины для свайных работ.

. Машины для бетонных и железобетонных работ

. Машины для отделочных работ

. Машины дорожные.

. Ручные машины (механизированный инструмент).

Более детальная классификация машин проводится также по конструкции, виду рабочего органа, возможности перемещения, роду привода, степени поворота, способу опирания.

Помимо этого действует общий классификатор, определяющий назначение и место строительных и дорожных машин. Все они по диапазону температур, при которых они сохраняют свою работоспособность, подразделяются на две группы:

♦ машины общего назначения, предназначенные для работы при температуре ±40 "С (исполнение У);

♦ машины специальные, специального исполнения, предназначенные для работы при температуре до -60 °С (исполнение УХЛ) и машины для работы при температуре до +60 °С (исполнение Т).

Предусмотрена классификация грузоподъемных кранов по режимам работы.

Разбивка машин на их составные части - сборочные единицы - изображается с помощью классификационных схем, которые позволяют наглядно представить конструктивные исполнения машин данной группы, включая ходовые устройства, привод, рабочее оборудование и рабочие органы, тип подвески, систему управления.

Классификационными схемами охвачены машины и инструмент, применяемые в строительстве в целом, а также машины, используемые для механизации отдельных видов работ: подготовительных, земляных, свайных, монтажных и вертикального транспорта, погрузочно-разгрузочных работ

Индексация машин - это условное буквенно-цифровое обозначение (индекс), отражающее модель машины и ее главный параметр. Общее буквенно-цифровое обозначение машин предусматривается ГОСТ, Однако индексы машин, присваиваемые им заводами-изготовителями, иногда отличаются от установленных ГОСТов.

Для экскаваторов, стреловых и башенных кранов принята комбинированная индексация, включающая следующие характеристики:

-я цифра - размерная группа, 2-я - тип ходового устройства, 3-я - исполнение рабочего оборудования, 4-я - порядковый номер модели.

Буквы в индексе, которые стоят после цифр, обозначают очередную модернизацию (А, Б, В, Г..); климатическое исполнение (УХЛ - холодного климата, Т - тропическое, ТВ - тропическое влажное; машины для умеренного климата не имеют такого обозначения).

Для башенных кранов предусмотрены такие обозначения: Г - для гидротехнического строительства (КБГ); Р - для ремонта зданий (КБР); М - модульные краны (КБМ). Номер размерной группы башенных кранов (номинальный грузовой момент, т-м), 1-я - до 25; 2-я - 60; 3-я - 100, 4-я - 160, 5-я - 250, 6-я - 400, 7-я - 630, 8-я - 1000, 9-я - более 1000.

Порядковые номера модели для кранов с поворотной и неповоротной башнями соответственно 01-69 и 71-99. Иногда строительные министерства и ведомства присваивают свои индексы кранам: СКГ-401 - специальный кран гусеничный грузоподъемностью 40 т, 1-я модель; МКГ-25БР - монтажный кран гусеничный грузоподъемностью 25 т, башенное оборудование, с раздвижными тележками; ДЭК-252 - дизель-электрический кран грузоподъемностью 25 т, 2-я модель; МСК-10-20 - монтажный специальный кран башенный грузоподъемностью 10 т, вылет 20 м; МКП-25 - монтажный кран пневмоколесный грузоподъемностью 25 т, МКТТ-100 - монтажный кран с телескопической стрелой на базе тягача, грузоподъемностью 100 т, МКАТ-40 - монтажный кран автомобильный с телескопической стрелой, грузоподъемностью 40 т; СМК-12 - специальный монтажный кран грузоподъемностью 12 т, АБКС-6 - автомобильный башенный кран для сельского строительства грузоподъемностью 6,3 т.

Грузопассажирским подъемникам присвоены индексы: ПГС-800 - подъемник грузоподъемностью 800 кг; МГПС-1000- мобильный грузопассажирский строительный подъемник грузоподъемностью 1000 кг.

Автоподъемники и вышки индексируются различно: АГП-28 - автогидроподъемник, высота подъема - 28 м; ВС-18 - вышка строительная, высота подъема -18 м.

2. Основные технико-эксплуатационные параметры машины

строительный машина трансмиссия двигатель

О качествах той или иной машины судят по ее технико-эксплуатационным параметрам. Комплекс параметров является полной технической характеристикой каждой машины.

Для каждой группы машин одинакового назначения условно выбирается главный параметр. Для экскаваторов таким параметром является вместимость ковша, для трубоукладчиков - грузовой момент, для лебедки - тяговое усилие, для транспортных машин - грузоподъемность и т. д. По этому параметру классифицируют машины внутри групп.

К числу основных параметров машин относятся производительность, скорость движения, мощность двигателя, габаритные размеры, масса и т. д.

Один из основных параметров машины - ее производительность, характеризующаяся количеством продукции, вырабатываемой ей в единицу времени. Поскольку производительность определяется не только конструкцией машины, но и условиями ее работы, различают следующие категории производительности: расчётно-теоретическую или конструктивную, техническую и эксплуатационную.

2.1 Расчетно-теоретическая производительность

для машин непрерывного действия:

; ,

где- расчетное сечение стружки грунта, м²; - расчетная скорость движения, м/с; - плотность грунта, т/м³;

для машин периодического (циклического) действия:

; ,

где п - число циклов в минуту; q - расчетный объем грунта, выдаваемый за один цикл, в м³.

Единица производительности землеройных машин может быть также выражена в линейных единицах (линейная производительность, например, длина отрытой или засыпанной траншеи в м/ч и км/ч).

Расчетно-теоретическая производительность не отражает истинных условий работы машины, ее надежности и долговечности. Она используется только для предварительного сопоставления данных вновь разрабатываемых машин с данными уже существующих.

2.2 Техническая производительность

П_т - это максимально возможная производительность в данных конкретных условиях. Она определяется по объему выполненных работ в течение часа непрерывной работы машины при максимальном использовании мощности двигателя и передовой технологии. Техническая производительность может быть определена и расчетным путем: умножением расчетной производительности П_р на соответствующий коэффициент k_T, определенный практикой и учитывающий влияние различных факторов (степень заполнения ковша и разрыхления грунта, снижения мощности двигателя и т. д.): П_T = П_p k_Т.

.3 Эксплуатационная производительность

П_э представляет собой фактическую производительность машины с учетом всех перерывов в работе: случайных и запланированных. Она учитывает использование машины по времени в течение смены и равняется произведению технической производительности П_Т на коэффициент использования машины k_И во времени: П_Э = П_Т k_И.

Коэффициент k_И представляет собой отношение времени фактической работы машины ко всему рабочему времени. Он учитывает неизбежные простои, вызываемые организационными мероприятиями (передача смены, регулировка и смазка механизмов, мелкий ремонт и т. д.). Обычно этот параметр рассчитывают по ранее полученным фактическим данным с необходимой корректировкой на изменившиеся условия работ.

Эксплуатационная производительность за смену называется сменной производительностью. Это основной показатель, применяемый в технико-экономических расчетах.

Годовая эксплуатационная производительность является директивной нормой выработки. По ней определяют плановые задания для строительно-монтажных организаций.

3. Маневренность

Важным технико-эксплуатационным качеством машины является ее маневренность - способность машины разворачиваться в стесненных условиях на минимальной площади. Один из показателей маневренности - ширина полосы движения машины, которая характеризуется возможностью перемещения машины по узким извилистым дорогам, а также возможностью движения по дорогам с интенсивным движением. Под шириной полосы движения понимается полоса местности, в которую вписывается машина при повороте. Она зависит от расположения колес машины, ее длины и ширины. Максимальную ширину полосы движения А (рис. 1.1) колесного автомобиля определяют по формуле:

А = R_H -R_B + a + b, где

_H - максимальный радиус поворота внешнего переднего колеса;

R_B - минимальный радиус поворота внутреннего заднего колеса;

а и b - наибольший выход отдельных частей автомобиля за пределы движения соответственно внешнего переднего и внутреннего заднего колеса автомобиля.

Рис. 1.1. Ширина полосы движения: а - одиночного автомобиля; б - тягача с прицепом; в - тягача с полуприцепом; г - тягача с роспуском, соединенным крестовой сцепкой

4. Скорость движения

Различают два вида скорости движения машины: скорость рабочего хода, определяемую условиями работы, и транспортную скорость, необходимую для быстрой переброски машины с одного участка работы на другой и зависящую от таких факторов, как рельеф местности, дорожное покрытие и т. д.

5. Проходимость

Способность машины двигаться в плохих дорожных условиях или по целине, преодолевая различные естественные препятствия (спуски, подъемы, заболоченные участки, снег и т. д.).

Проходимость характеризуется средним удельным давлением машины на грунт, дорожным просветом, углом переднего и заднего свесов; а также предельной глубиной преодолеваемого брода. Проходимость зависит от формы и расположения элементов ходовой части, взаимодействующих с грунтом.

Дорожным просветом (клиренсом) называется расстояние С от низшей точки корпуса машины до поверхности грунта (рис.1.2)_, замеренное на горизонтальной площадке (для большинства машин клиренс составляет 280-450 мм).

При движении по неровной местности проходимость характеризуется способностью машины преодолевать выпуклости дороги, не касаясь ее корпусом. Эту способность определяют радиусом проходимости. Радиус проходимости равен радиусу окружности, проходящей через низшую точку шасси и касательной к окружности переднего и заднего колес. Радиус проходимости бывает продольный R1 и поперечный R2 (см. рис. 1.2). Для большинства машин R1 = 8-10 м, a R2 = 1,25-1,3 м.

Рис. 1.2. Основные геометрические параметры машины

Способность машин перемещаться по пересеченной местности зависит от углов переднего и заднего свесов (соответственно и на рис. 1.2). Под углами переднего и заднего свесов подразумеваются углы, образованные горизонталью и прямыми, проведёнными через нижние крайние передние и задние точки машины и касательные к окружностям переднего и заднего колес. Эти углы должны быть не менее 20-25°.

Устойчивость характеризует способность машины работать на продольных и поперечных уклонах, не опрокидываясь. В связи с этим различают продольную и поперечную устойчивость машины. Устойчивость оценивается коэффициентом запаса устойчивости, равным отношению восстанавливающего момента машины , к опрокидывающему

.

Средним удельным давлением на грунт называют отношение полной массы машины G к площади опорной поверхности F: q= G/F.

Для сравнения приведем несколько цифр, характеризующих среднее удельное давление на грунт (в МПа):

оказываемое человеком 0,04-0,05;

роторным экскаватором 0,07-0,08;

гусеничным трактором 0,04-0,05;

трубоукладчиком 0,2-0,3;

современным болотоснегоходом 0,01-0,02.

Габаритные размеры машины - это три ее максимальных размера: длина А, ширина В и высота Н (рис. 1.2). Различают габаритные размеры в рабочем и транспортном состоянии.

6. Масса машины

Существуют полная и сухая масса машины. Под полной массой понимают массу машины, заправленной горючим. Сюда входит также масса машиниста. Когда рассчитывают среднее удельное давление машины на грунт, то расчёты проводят по полной массе машины. Сухая масса машины - ее масса без горючего и машиниста. Кроме того, важными эксплуатационными показателями машины являются ее надежность и долговечность.

7. Надежность

Называют свойство машины выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в установленных пределах в течение требуемого промежутка времени или наработки. Под наработкой понимают объем работы, выполненный машиной. Одним из показателей надежности является наработка на отказ, выражаемый средним значением наработки машины между отказами. Отказ - это событие, заключающееся в нарушении работоспособности машины (поломки).

8. Долговечность

Называется свойство машины сохранять работоспособность до предельного состояния, определяемого невозможностью дальнейшей ее эксплуатации, с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Показателями долговечности машины являются срок службы, определяемый календарной продолжительностью ее эксплуатации до капитального ремонта или списания, и ресурс, определяемый наработкой машины до предельного состояния.

9. Основные элементы машин

Современная строительная машина является сложным агрегатом, состоящим из следующих основных элементов: силовой установки, трансмиссии, рабочего органа, ходовой части и системы управления.

9.1 Силовая установка

Называют комплекс, состоящий из двигателя и обслуживающих его систем и предназначенный для превращения определенного вида энергии в механическую работу.

Силовые установки подразделяют на:

паросиловые, внутреннего сгорания, электрические, пневматические и гидравлические.

9.2 Трансмиссия

Совокупность устройств, предназначенных для передачи энергии от двигателя к исполнительным органам машины. По способу передачи энергии трансмиссии можно классифицировать на механические, электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные. По режиму работы различают трансмиссии непрерывного и периодического действия. Они могут передавать вырабатываемую двигателем энергию одному, двум или нескольким исполнительным органам. Исполнительными органами машин являются: рабочий орган и ходовой механизм - движитель (при условии, что машина самоходная).

9.3 Рабочий орган

Механизм, размещенный или навешиваемый на раму машины и предназначенный для выполнения ее основных рабочих движений. У одноковшового экскаватора это ковш, у роторного - ротор с ковшами, у буровой установки - резцовая головка.

.4 Ходовая часть

Опорная тележка машины, обеспечивающая возможность движения машины по грунту.

9.5 Система управления

Комплекс устройств, предназначенных для включения, выключения и регулирования работы двигателей, механизмов, трансмиссии и других элементов машины.

10. Двигатели внутреннего сгорания

На современном этапе развития техники наиболее перспективными для привода трубопроводостроительных машин остаются тепловые двигатели внутреннего сгорания, работающие на жидком топливе нефтяного происхождения.

Весьма перспективна комбинация электрических и гидравлических двигателей с тепловыми, являющимися первичными двигателями машин и вырабатывающими механическую энергию для привода электрических, гидравлических и пневматических систем. Примером такой комбинации может служить дизель-электрический привод роторных экскаваторов, траншейных земснарядов, дизель-гидравлический привод рабочего оборудования универсальных экскаваторов и трубоукладчиков и т. д.

Двигателями внутреннего сгорания называют такие двигатели, в которых топливо сгорает непосредственно внутри рабочего цилиндра или в камере двигателя.

Двигатели внутреннего сгорания - основной тип силовых установок, применяемых в машинах для строительства магистральных трубопроводов, так как они наилучшим образом обеспечивают работу машины в различных условиях, делая ее независимой от внешнего источника энергии. Двигатели этого типа характеризуются малой удельной массой (отношение массы к мощности), постоянной готовностью к работе, относительно высоким КПД (= 0,2-0,45), незначительным количеством расходуемой воды (только для охлаждения), возможностью регулировки и некоторых пределах частоты вращения коленчатого вала.

К недостаткам двигателей внутреннего сгорания относятся: неспособность к большим перегрузкам (поэтому мощность двигателя подбирается по режиму максимальной нагрузки), невозможность непосредственного реверсирования и пуска под нагрузкой, меньшая долговечность по сравнению с двигателями другого типа. Двигатели внутреннего сгорания требуют применения в силовых передачах сцепных муфт для разобщения двигателей от трансмиссии и коробок передач для изменения крутящего момента, который при различных частотах вращения коленчатого вала изменяется незначительно.

Принцип работы двигателей внутреннего сгорания основан на использовании энергии расширяющихся газообразных продуктов, образующихся при сгорании топлива в рабочем цилиндре или специальной камере сгорания двигателей, и превращении этой энергии в механическую работу.

Рассмотрим схемы работы поршневых двигателей внутреннего сгорания как наиболее распространенных.

Горючая смесь, представляющая собой газообразную смесь паров топлива (или горючего газа) с воздухом, поступает в цилиндр, где смешивается с остатками отработанных газов, образуя рабочую смесь.

В зависимости от вида применяемого топлива различают двигатели, работающие на жидком (керосин, бензин, дизельное топливо) и газообразном топливе (генераторном, сжатом или сжиженном газе).

По способу образования горючей смеси и воспламенения рабочей смеси двигатели делятся на следующие типы:

·        Двигатели с внешним смесеобразованием, в которых образование горючей смеси происходит вне рабочего цилиндра в специальном устройстве (карбюраторе);

·        С внутренним смесеобразованием (смесь образуется непосредственно в рабочем цилиндре);

·        С воспламенением топлива от взаимодействия с воздухом, нагретым до высокой температуры при сжатии внутри цилиндра (дизельные).

Наибольшее распространение в машинах для строительства магистральных трубопроводов получили дизельные двигатели (дизели).

В зависимости от числа ходов поршня (тактов), в течение которых совершается один законченный цикл работы двигателя, бывают четырех- и двухтактные двигатели.

По числу цилиндров различают:

-, 2-, 4-, 6-, 8-, 12-ти цилиндровые двигатели.

По относительному расположению цилиндров двигатели делятся на однорядные, в которых цилиндры находятся в одном ряду (рис. 1.3, а);

V-образные, в которых цилиндры расположены в два ряда под углом один к другому (рис. 1.3, б); с звездообразными расположением цилиндров (рис. 1.3, в). а ) б ) в )

Рис. 1.3. Типы различного расположения цилиндров двигателей

Список литературы

1. Добронравов С.С., Дронов В.Г. Строительные машины и основы автоматизации: Учеб. для строит. спец. вузов. - М.: Высшая школа, 2001. - 575 с.

2. Дуболадов ЮА., Саттаров Т.Х. Краны-трубоукладчики. - М.: Высшая школа, 1986. - 264 с.

3. Епифанов С.П., Полосин М.Д., Поляков В.И. Справочное пособие по строительным машинам. Общая часть, 3-е издание, перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991. - 175 с.

4. Минаев В. И. Машины для строительства магистральных трубопроводов Учебник для вузов.-2-е изд. перераб. и доп.-М.: Недра, 1985 440 с.