Tipovye_raschyoty_pri_sooruzhenii_i_remonte

+150 0,487 =150 см.

Поскольку расчетная глубина траншеи 220 см, а hкр= 150 см, то трубоукладчик может разрушить вертикальный откос. Следовательно, край гусеницы трубоукладчика должен находиться от края траншеи на большем расстоянии, чем 150 см. Приняв а=220 см и выполнив вычисления, получим hкр= 187 см. При а=250 см hкр= 232 см. Следовательно, при принятых исходных данных трубоукладчик должен находиться от бровки траншеи без опасности ее разрушения на расстоянии а = 240–250 см.

Пример 3.9. Определить установочную мощность роторного экскаватора для рытья траншеи под трубопровод диаметром 1020 мм в суглинистом грунте категории II со скоростью 350 м/ч.

Глубина траншеи hТ= 2,0 м, ширина траншеи по дну В=1,5 м.

Решение

Принимаем откосы 1:0,5 (см.табл.3.13). Площадь поперечного сечения траншеи

Удельное сопротивление резанию и копанию kp=350 кПа (см. табл. 3.17). Установочная мощность по формуле (3.48)

Ν = 1,0 0,7 300 5 350 =102,1кВт . 3600

Оптимальным является в этом случае экскаватор ЭТР-223 с глубиной копания 2,2 м, шириной ротора 1,5 м и мощностью 103,0 кВт.

Пример 3.10. Определить производительность бульдозера при разработке грунта. Исходные данные: трактор Т-130, длина отвала b=3,2 м, высота отвала h= 1,3 м. Масса трактора с навесным оборудованием m = 17280 кг. Разрабатываемый грунт – плотный суглинок ρгр = 1700 кг/м3. Место работы –

горизонтальная площадка. Отвал перпендикулярен оси трактора α = 90°.

309

Решение

1.Тяговое усилие, развиваемое трактором при Nдв=118 кВт (160 л.с.), ηм

=0,8 и скорости движения υ = 3,7 км/ч=1,03 м/с

2. Сила тяги по сцеплению Tсц=Gсцϕ . При движении бульдозера по плотному грунту ϕ =0,9. Тсц=17280×9,81·0,9=153000 Н= 153 кН. Условие движения без буксования Тсц>TN>W.

3. Сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала на горизонтальной площадке при ϕ гр=40°, α=90° и µ =0,4 по формуле (3.57)

4.Сопротивление от трения грунта по отвалу по формуле (3.58)

W3 = 0,5 3,2 1,32 1700 9,81 cos55o 0,6 = 9300Н = 9,3 кН.

5.Сопротивление движению бульдозера по формуле (3.59)

W4 =17280 9,81(0,12 ± 0)= 20300H H=20,3 кН.

6. Свободная сила тяги (запас тягового усилия) по сцепному весу

Т=Тсц - (W2+W3+W4)=153-(21,3+9,3+20,3)= 153-50,9=102,1 кН. По мощности

Т=ТN-(W2+W3+W4)=82,6-50,9=31,7 кН. Для дальнейших расчетов следует принимать меньшее значение.

7. Расчетная глубина резания (толщина стружки грунта) из формулы

(3.56), с=W1/(b sinαk).

Для разрабатываемого грунта – плотного суглинка k=0,14 МПа (по табл. 3.20).

В конце набора грунта

= 31700 =

с 3,2 sin90o 0,14 106 0,07 м .

В начале копания, когда все тяговое усилие расходуется только на резание грунта и перемещение бульдозера, свободная сила тяги Т=ТN-W4=82,6-20,3=62,3 кН. Отвал бульдозера может быть опущен на глубину

310

Средняя толщина срезаемого слоя

с = 0,07 + 0,095 = 0,082 м. 2

8. Объем грунта в призме волочения

13.Коэффициент, учитывающий потери грунта

ψ=1 − 0,005L =1− 0,005 40 = 0,8.

14. Часовая производительность бульдозера по формуле (3.54)

311

Пример 3.11. Определить сменную производительность рыхлителя, подготавливающего грунт для дальнейшей его разработки бульдозером, и время работы бульдозера. Разрабатываемый грунт – глинистые сланцы. Число слоев рыхления k4 =3, число проходов по одному резу k3 =1. Базовая машина – трактор Т-100М, число рыхлительных зубьев z=3 глубина рыхления hp = 300 мм. Толщина разрабатываемого слоя Н = 1м. Форма участка – квадрат. Дальность транспортирования грунта бульдозером L- длина стороны участка.

Длина пути набора грунта бульдозером l1 =12 м. Размеры отвала b=3,97 м, h=1 м.

Решение

1. Скорость трактора υ =2.36 км/ч=0,66 м/с. Ширина полосы рыхления bp ≈ (2-4)hp , для сланцев bp = 4 0,3 = 1,2 м.

2. Производительность рыхления по формуле (3.61)

3. Время набора грунта бульдозером

t1 = l1 / υ1 = 012,66 =18,2 c.

4. Сменная производительность рыхлителя при коэффициенте использования машины в течение смены kв=0,8

Пэ = 8,2Пkв = 8,2 407,8 0,8 = 2675 м3/смена.

5.При толщине разрабатываемого слоя грунта Н=1 м площадь

разрабатываемого участка S = ПНэ = 26751 = 2675 м2 . Длина стороны участка

L = S = 2675 = 51,7 м.

6. Время перемещения грунта на второй скорости трактора

312

8.Дополнительные затраты времени t4=30 c.

9.Продолжительность цикла tц= ∑ti =18,2 + 49,2 + 67,1 + 30 =164,5 c.

10.Число циклов за один час работы

n= 3600 = 3600 = 21,9. tц 164,5

11.Коэффициент, учитывающий потери грунта при транспортировании,

ψ=1 − 0,005 L=1-0,005·51,7=0,7415.

12.Производительность бульдозера

13. Для перемещения разрыхленного грунта потребуется

t = 232676,64 =113,2 ч.

Пример 3.12. Рассчитать оптимальный режим электроконтактной сварки труб диаметром 219 ×18 мм (сечение 5400 мм2) и конструктивные параметры сварочной установки.

Решение

1. Мощность, потребляемая сварочным трансформатором по формуле

(3.71)

Νсв = 0,7 5400 10 = 37,8 кВт.

2.Мощность, затраченная на привод вспомогательных агрегатов по формуле (3.73)

Νвсп = 0,25 37,8 = 9,45 кВт.

313

3. Тогда для сварки труб диаметром 219×18 мм необходима

4. Исходя из практического опыта, вторичное напряжение U2 примем равным 7,05 В. Тогда максимально допустимое сопротивление сварочного трансформатора при коротком замыкании по формуле (3.74)

5. Скорость оплавления определим по выражению (3.75)

υср = 0,83 37,8 / (54 14,7) = 0,04 см/с.

6. Сила сварочного тока в процессе оплавления во вторичной обмотке будет равной по формуле (3.76)

I2 = 37,8 / (7,05 0,67)=13 кА.

7.Коэффициент трансформации по выражению (3.77)

Ктр = 7380,05 = 54.

8.Тогда первичный ток в процессе оплавления по формуле (3.78)

I1 =13000 / 54 = 240 A.

9. Таким образом, ток короткого замыкания

I2к.з = 240 54 =12960 А .

10.Время оплавления определим по зависимости (3.80)

τопл. =1,8 10−11 e3,535 7,05 0,04−( 2,45−0,904 7,05 ) +10 = 42 c.

11.Величину оплавления определим по зависимости (3.81)

lопл = 0,04 42 =17 мм.

314

12. Расход электроэнергии для сварки одного стыка найдем по зависимости (3.82)

W 1 = 37,8 42 / 3600 = 0,44 кВт ч.

13. Расход электроэнергии на привод механизма осадки за этот период времени по формуле (3.83)

W 11 = 9,45 42 / 3600 = 0,11 кВт ч.

14. Общий расход электроэнергии на один стык по формуле (3.86)

W=0,44 + 0,11 = 0,55 кВт·ч.

15. Для определения осадки воспользуемся формулой (3.87)

16. Таким образом, общее перемещение свариваемых изделий

lобщ=17 + 9 = 26 мм.

17. Губки сварочной машины должны быть установлены от кромок труб на расстоянии

lуст = 2 · 26 = 52 мм.

Пример 3.13. Рассчитать напряженное состояние трубопровода при

hоч =1,2 м.

Решение

1. Определим значения комплексов: I комплекс – 0,164 12,,24 = 0,082;

315

II комплекс – 0,164 (1,2 + 2,02)= 0,22. 2,4

2. Соответствующие им значения коэффициентов α и β определяем по диаграмме (см.рис.3.29) в двух точках пересечения:

• первый вариант α=1,44, β=1,83;

• второй вариант α=1,64, β=2,38.

3. Дальнейший расчет произведем по первому варианту. Расстояния l1, l2, l3 и l4 рассчитаем по формулам (3.119), (3.123), (3.124), (3.120).

l2=2,46(1,83-1,44) · 29,33 = 28 м;

l3= 2,46 (1,44-1,0) · 29,33 = 32 м;

4. Изгибающие моменты по формуле (3.121)

Мх=0,518 2,1 105 5,71 10−3 2,4 3,89 10−3 =1,73 МН м; М1=-1,73 МН·м.

5. Условие прочности по формуле (3.122)

М ≤ R2W = 270 8,516 10−3 = 2,3 МН м.

Как видно, моменты Мх и М1, условию прочности удовлетворяют.

6. Усилия на крюках трубоукладчиков (или групп трубоукладчиков) определим, используя зависимости (3.125), (3.126), (3.127)

К1=3,89·(1,64·29,33+28/2)+58=300 кН;

К2=3,89·(28+32)/2+69,3=186 кН;

К3=3,89·(1,2·29,33+32/2)=199 кН.

7. Реакции Rо и RA по формулам (3.128), (3.129)

316

8. Вылеты стрелы amin и amax по формулам (3.131), (3.132)

amin = 0,3 + 1,02/2 = 0,81 м,

amax = 1,53/2+2,02·tg36° + 1,02/2 + 0,3 = 3 м.

9. Используя для работы в изоляционно-укладочной колонне кранытрубоукладчики ТГ-321 с моментом устойчивости Муст= 800 кН·м и номинальной грузоподъемностью 320 кН (см.табл.3.29). Допускаемое вертикальное усилие по формуле (3.130)

Кдоп ≤ 0,9 8003 = 240 кН.

Сопоставив величину Кдоп со значениями К1, К2 и К3 видим, что в качестве К1 необходимо использовать группу из двух кранов-трубоукладчиков, их общее число в колонне составит 4 единицы.

Пример 3.14. Рассчитать напряженное состояние трубопровода при изоляционно-укладочных работах раздельным методом.

Исходные данные: Dн =1,02 м; I= 5,71·10-3м4; γ м=78,5 кН/м3; qтр=qм =3,89

кН/м; R2= 270 МПа; Е=2,1 108 кПа; h1=1,0 м. Число трубоукладчиков – 4; вес очистной машины Gоч=69,3 кН; вес изоляционной машины Gиз =58 кН.

Решение

1. Расстояния l1 и l по формулам (3.133), (3.134)

317

2. Усилия на крюках кранов-трубоукладчиков по формулам (3.135), (3.136)

К1 = 2,09 4 2,1 108 5,71 10−3 1,0 3,893 =191кН ;

К2 =1,364 4 2,1 108 5,71 10−3 1,0 3,893 =125 кН.

3.Изгибающие напряжения по формулам (3.137), (3.138)

σ1 = 0,657 2,1 105 1,0 78,5 10−3 = 84,4 МПа;

σ х = 0,742 2,1 105 1,0 78,5 10−3 = 95,3 МПа.

Оба значения напряжений удовлетворяют условию прочности 84,4<270.

4. Суммарные усилия на крюках второго и четвертого по ходу движения трубоукладчиков по формуле (3.141)

К2с =125 + 69,3 =194,3 кН;

К1с =191 + 58 = 249 кН.

5. Минимальный вылет стрелы по формуле (3.131) amin = 0,3 + 1,02/2=0,8 м, в изоляционной колонне вылет а=1,5 м.

Используем для работы в изоляционной колонне краны-трубоукладчики ТГ-221 с моментом устойчивости 500 кН·м (см.табл. 3.29).

Кдоп ≤ 0,9 5001,5 = 300 кН.

Сопоставив эту величину со значениями К2с и К1с , можно сделать

вывод о допустимости использования трубоукладчиков ТГ-221 в рассматриваемом случае при укладке трубопровода раздельным методом.

Пример 3.15. Рассчитать напряженное состояние при укладке трубопровода диаметром 1420 мм с заводской изоляцией.

участка, где выполняется укладка трубопровода, принимаем равной hТ =2,8 м. Высота подъема трубопровода в точке l определяется из условий

318