5.1.4.5. Краны-трубоукладчики

Эти краны представляют собой специальные самоходные гусе­ничные и колесные машины с боковой стрелой, которые являются основными грузоподъемными средствами на строительстве трубо­проводов. Они предназначены для укладки в траншею трубопрово­дов, для сопровождения очистных и изоляционных машин, под­держания трубопроводов при сварке, погрузки-разгрузки труб и плетей, а также для выполнения различных строительно-монтаж­ных работ.

Основные рабочие движения трубоукладчика: подъем и опускание груза, передвижение крана вместе с грузом, изменение вылета стре­лы с грузом.

Каждый кран-трубоукладчик состоит из базовой машины, навесно­го грузоподъемного оборудования, трансмиссии, системы управления

188

Основные параметры кранов-трубоукладчиков — момент устойчи­вости и грузоподъемность.

Индекс трубоукладчиков включает буквенную и цифровую части. Первые две буквы индекса ТГ обозначают трубоукладчик гусенич­ный, ТК - трубоукладчик колесный.

Первые цифры обозначают грузоподъемность трубоукладчика (в т), последняя - порядковый номер данной модели. После цифр в индек­се могут стоять буквы, обозначающие очередную модернизацию (А, Б, В, ...) и климатическое исполнение машины (ХЛ — северное, Т -тропическое). Например, индексом ТГ-124А обозначен трубоуклад­чик грузоподъемностью 12 т, четвертой модели, прошедший первую модернизацию.

Гусеничные краны-трубоукладчики базируются на серийно выпус­каемых промышленных гусеничных тракторах трубоукладочных мо­дификаций или на переоборудованных промышленных тракторах.

Грузоподъемное оборудование крана-трубоукладчика (рис. 5.31) монтируется на специальной раме (портале) 10 и включает грузовую неповоротную в плане стрелу 6, механизмы изменения вылета стре­лы и подъема груза, контргруз 2 со стрелой и устройством 5 для его откидывания, узлы трансмиссии и управления.

Стрела шарнирно крепится на двух кронштейнах гусеничной те­лежки или рамы с левой стороны по ходу движения базового трак­тора 5. Подъем и опускание (изменение вылета) стрелы с гибкой под­веской осуществляются стреловой лебедкой 12 через полиспаст //с жесткой подвеской - одним или двумя гидроцилиндрами двойного действия 9. К оголовку стрелы прикреплена подвесная обойма 7, ко­торая совместно с крюковой подвеской 8 и грузовым канатом обра­зует грузовой полиспаст. Способ подвески стрелы определяет конст­рукцию лебедки трубоукладчика. При гибкой подвеске стрелы лебед­ка имеет два барабана - стреловой и грузовой. Гидравлический привод механизма изменения вылета стрелы позволяет выполнять ле­бедки 4 однобарабанными, предназначенными только для подъема-опускания груза.

Для увеличения грузовой устойчивости крана-трубоукладчика при работе с правой стороны машины располагается контргруз с

190

Рис. 5.31. Гусеничные краны-трубоукладчики:

а — орщая принципиальная схема; б — подъем краном-трубоукладчиком трубо­провода; в, г — соответственно краны-трубоукладчики с право- и левосторонней боковой стрелой; 1,3 — устройство для откидывания контргруза; 2, 4 — лебед­ка; 5 — базовый трактор; 6 — стрела; 7 — подвесная обойма; 8 — крюковая под­веска; 9 — гидроцилиндр двойного действия; 10 — рама (портал); 11 — поли­спаст; 12 — стреловая лебедка; 13 — блок стрелы; 14 — троллейная подвеска

191

изменяемым вылетом. Откидывание и возврат (изменение вылета) контргруза производятся, как правило, гидроцилиндром двойного действия, что позволяет фиксировать контргруз в любом промежу­точном положении. Механизм откидывания контргруза 2 включает стрелу /, гидроцилиндр 3.

Колесные трубоукладчики смонтированы на высокопроходимом и высокоманевренном четырехколесном шасси со всеми ведущими колесами и бортовым поворотом машины.

Грузоподъемное оборудование колесных трубоукладчиков (см. рис. 5.31) - однобарабанная лебедка, телескопическая стрела, ме­ханизм привода насосов и гидравлическая система. Изменение угла наклона стрелы производится гидроцилиндром. Для измене­ния длины стрелы служит длинноходовой гидроцилиндр, установ­ленный внутри стрелы.

Телескопическая стрела позволяет эффективно эксплуатировать машину в стесненных городских условиях, при этом длину стрелы можно изменять при наличии груза на крюке.

Преимущества современных кранов-трубоукладчиков (большая сила тяги, хорошая проходимость, незначительное удельное дав­ление на грунт) позволяют вести строительство трубопроводов круглый год в различных климатических условиях, в условиях пе­ресеченной местности, бездорожья и слабых грунтов. Гусеничные ходовые тележки базовых тракторов имеют, как правило, жесткую подвеску, расширенную колею, удлиненную базу, дополнительные бортовые редукторы для повышения тягового усилия, ходоумень-шители для получения «ползучих» скоростей передвижения в ди­апазоне 0,1-0,6 км/ч. Некоторые модели современных трубоуклад­чиков имеют специальное гусеничное шасси с изменяемой коле­ей гусеничного хода, что обеспечивает им повышенный момент устойчивости.

Основным силовым оборудованием кранов-трубоукладчиков слу­жит дизельный двигатель базового трактора. Привод исполнительных механизмов кранов-трубоукладчиков может быть одномоторным (механическим) и многомоторным (гидравлическим). У кранов с механическим приводом подвеска грузовой стрелы гибкая, с гидрав­лическим - гибкая и жесткая.

Грузоподъемное оборудование крана-трубоукладчика монтирует­ся на специальной раме и включает грузовую неповоротную в плане стрелу А-образной формы, механизмы изменения вылета стрелы и подъема груза, контргруз с устройством для его откидывания, узлы трансмиссии и управления.

192

Нижний широкий конец стрелы шарнирно крепится на двух кронштейнах гусеничной тележки или рамы с левой стороны по ходу движения машины. Подъем и опускание (изменение вылета) стрелы _с гибкой подвеской осуществляется стреловой лебедкой через поли­спаст, с жесткой подвеской — силовым гидроцилиндром (гидроци­линдрами) двустороннего действия. Головная часть грузовой стрелы несет грузовой полиспаст с крюковой обоймой. Способ подвески стрелы определяет конструкцию лебедки трубоукладчика. При гиб­кой подвеске стрелы лебедка имеет два барабана - стреловой и гру­зовой, установленные на одном валу. Наличие силового гидроцилин­дра для изменения вылета стрелы позволяет выполнять лебедки од-нобарабанными, предназначенными только для подъема груза.

Промышленностью выпускаются пять моделей кранов-трубоук­ладчиков с механическим приводом грузоподъемностью 12; 12,5; 15; 20 и 35 т. Трубоукладчики грузоподъемностью 12 и 12,5 т предназна­чены для укладки в траншею трубопроводов диаметром до 720 мм, грузоподъемностью 15 т- диаметром до 820 мм, грузоподъемностью 15 т- диаметром до 1020 мм, грузоподъемностью 35 т - диаметром до 1020—1420 мм. Трубоукладочное оборудование этих машин анало­гично по конструкции и комплектуется двухбарабанными лебедка­ми с индивидуальным механическим приводом каждого барабана и гидравлическими механизмами откидывания контргруза.

Существенными недостатками кранов-трубоукладчиков с меха­ническим приводом являются отсутствие малых (посадочных) ско­ростей механизмов подъема груза и изменения вылета стреЛы, не­возможность их плавного пуска и останова, что значительно ус­ложняет выполнение монтажных операций, связанных, например, с центровкой и сваркой труб в единую нитку. Это ограничивает об­ласть применения кранов-трубоукладчиков. Указанные недостатки позволяет устранить гидравлический привод трубоукладочного оборудования.

Сейчас серийно выпускаются краны-трубоукладчики с гидравли­ческим приводом грузоподъемностью 6,3 т для укладки трубопрово­дов диаметром до 426 мм и грузоподъемностью 50 т для выполнения подъемно-транспортных операций на строительстве магистральных трубопроводов диаметром 1420 мм. Подготавливается к серийному производству трубоукладчик грузоподъемностью 63 т и ведутся рабо­ты по созданию машины грузоподъемностью 80 т.

Лебедки этих кранов-трубоукладчиков имеют независимый инди-^видуальный привод грузового и стрелового барабанов от аксиально-поршневых гидромоторов через цилиндрические редукторы.

193

Цикл строительно-монтажных работ на линии трубопровода вклю­чает в себя сварку труб в плети большой длины, очистку их до метал­лического блеска от ржавчины и окалины, покрытие очищенной по­верхности тонким защитным слоем грунтовки (праймера), наложение изолирующих материалов и укладку трубопровода в траншею.

При очистке и изоляции трубопровода специальными очистными и изоляционными машинами, передвигающимися по нему, он под­держивается кранами-трубоукладчиками на высоте 1,2-1,5 м от по­верхности земли при помощи троллейных подвесок.

Такие подвески (рис. 5.32, а, б), подвешиваемые на крюке трубо­укладчика с помощью петель, состоят из подвесок и нескольких пар опорных катков. Шарнирная подвеска катков, обеспечивающая кон­такт всех опорных катков с трубой, снижает удельное давление на трубу. Троллейные подвески оборудуются металлическими коничес­кими катками (рис. 5.32, а) или пневмобаллонными (рис. 5.32, б). Пневмобаллонные обеспечивают плавное перемещение подвески вдоль трубы, предохраняют изоляционное покрытие от повреждений и исключают повреждения труб. При передвижении кранов-трубо­укладчиков вдоль поднятого трубопровода передвигаются также и троллейные подвески.

Рис. 5.32. Троллейные подвески: а — с коническими жесткими катками; б — с пневмобаллонами

194

Укладка изолированного трубопровода в траншею обычно произ­водится несколькими кранами-трубоукладчиками, размещенными вдоль траншеи на расстоянии 20—25 м друг от друга; два из них вы­полняют непосредственную укладку, а третий удерживает неуклады-ваемый участок трубопровода от самопроизвольного падения в тран­шею. Известны два способа производства изоляционно-укладочных работ на трассе — раздельный и совмещенный*.

Необходимая грузоподъемность крана-трубоукладчика, выполня­ющего поддержание трубопровода (обычно на минимальном вылете стрелы) при сопровождении очистных и изоляционных машин, оп­ределяется суммой масс поднимаемого участка трубопровода, подве­сок, очистной и изоляционных машин, находящихся на трубопрово­де. При укладке изолированного трубопровода в траншею грузоподъ­емность крана-трубоукладчика определяется массой укладываемого в траншею участка трубопровода на вылете, соответствующем рассто­янию от оси траншеи до оси левой гусеницы машины.

Схема колонны кранов-трубоукладчиков на изоляционно-укла­дочных работах при прокладке магистрального стального водовода показана на рис. 5.33, я. На рис. 5.33 представлены также отдельные виды применяемых кранов-трубоукладчиков.

Кран-трубоукладчик Т-3560М (рис. 5.33, б) гусеничный, грузо­подъемностью 35 т при вылете крюка (максимальном) 6,5 м, высоте подъема его при вылете 1,5-5,8 м и глубине опускания от уровня зем­ли - 2 м. Расстояние между осями гусениц — 2500 мм при их шири­не - 700 мм, дорожный просвет — 440 мм, габаритные размеры 5221 х 4900х 7860 мм, масса крана 37 т, мощность двигателя - 132 кВт.

Кран-трубоукладчик Т-201 (рис. 5.33, в) тоже гусеничный, грузоподъ­емностью 20 т при вылете крюка 6 м. Высота подъема крюка при выле­те 1,5—6 м, глубина опускания ниже уровня земли -2 м. Расстояние между осями гусениц - 2500 мм при их ширине — 670 мм, дорожный просвет - 427 мм, габаритные размеры крана — 4800* 4200^х 7275 мм при массе — 28 т, мощность — 117 кВт.

Кран-трубоукладчик ТО- 1224Г (рис. 5.51, г), гусеничный, грузо­подъемностью 12,5 т, наибольший вылет крюка — 5,5 м, наибольшая высота подъема крюка — 5 м и глубина его опускания — 2,1 м, мощ­ность 117,8 кВт, масса крана — 22,3 т.

* Количество кранов-трубоукладчиков и расстояния между ними, а также раз­мещение очистной и изоляционной машин зависит от диаметра трубопровода и применяемого способа его укладки. Более подробная информация об этом при­ведена в третьем разделе данного учебника.

195

Рис. 5.33. Схемы расстановки кранов-трубоукладчиков на изоляционно-укладочных работах при прокладке магистрального стального водовода (а) и отдельных их типов: кран Т-3560М (б); кран Т-201 (в); кран ТО-1224Г (г):

7 — грузовая стрела; 2 — двигатель; 3 — лебедка; 4 — контргруз; 5 — верхняя рама; б — ходовое устройство; 7 — силовая передача; 8 — механизм отбора мощности; 9 — трубопровод; 10 — очистная машина; 11 — изоляционная маши­на; 12 — троллейные подвески; 13 — крюковая подвеска

196

Устойчивость кранов. Устойчивость передвижных кранов против опрокидывания обеспечивается их собственной массой и проверяется по правилам Госгортехнадзора в рабочем и нерабочем состояниях. Различают грузовую и собственную устойчивость.

Грузовая устойчивость характеризует устойчивость крана с подве­шенным грузом (и откинутым противовесом у кранов-трубоукладчи­ков) при возможном опрокидывании его в сторону груза.

197

Собственная устойчивость характеризует устойчивость крана в нерабочем состоянии (без рабочего груза) при возможном оп­рокидывании его в сторону противовесной части крана (контр­груза).

Показателем степени устойчивости является коэффициент устой­чивости. Коэффициент грузовой устойчивости К₁ представляет собой отношение восстанавливающего момента М_в , создаваемого массой

всех частей крана с учетом ряда дополнительных нагрузок (ветровая нагрузка, инерционные силы, возникающие при пуске или торможе­нии исполнительных механизмов, вращении поворотной платформы и передвижения крана), а также влияния наибольшего допускаемо­го при работе крана уклона площадки или подкранового пути (до 2° для башенных кранов, до 3° для самоходных стреловых кранов и до 7° для кранов-трубоукладчиков), к опрокидывающему моменту М_о, создаваемому массой рабочего груза.

Определение опрокидывающего и восстанавливающего момента производится относительно ребра опрокидывания (головки рельса подкранового пути для башенных кранов, точек касания опорных домкратов аутригеров с подпятниками опор для стреловых самоход­ных кранов на пневмоходу, края катка левой гусеницы для кранов-трубоукладчиков и т.п.).

Числовое значение коэффициента грузовой устойчивости крана подсчитывается при расположении стрелы в плане перпендикуляр­но ребру опрокидывания.

Коэффициент запаса собственной устойчивости. Собственной ус­тойчивостью трубоукладчика называется его способность при незаг­руженной грузовой стреле противостоять опрокидывающему дей­ствию силы тяжести (веса) контргруза. Эта величина постоянна на каждой модели трубоукладчика.

Условием обеспечения собственной устойчивости трубоукладчи­ка является соблюдение определенного отношения между моментом силы тяжести G^ действующим (согласно рис. 5.34) слева, и момен­том силы тяжести G₂, действующим справа относительно контргру­зового ребра возможного опрокидывания:

где l₁ и 1₂- удаление (плечи) центров тяжести снаряженной ходовой части и контргруза от контргрузового ребра при расположении тру­боукладчика на максимально допустимом поперечном уклоне -Q в сторону контргруза; К₁ - коэффициент запаса собственной устойчи­вости трубоукладчика.

198

Рис. 5.34. Схема к расчету собственной устойчивости трубоукладчика

Собственная устойчивость трубоукладчика считается обеспечен­ной, если он с незагруженной и придвинутой грузовой стрелой и пол­ностью откинутым контргрузом помещен на уклоне ϑ = 10° в сторону контргруза и имеет при том не менее 15%-го запаса собственной ус­тойчивости, т.е. К₁,>1,15.

Эксплуатационная производительность кранов (в т/ч)

П_э = QnК_гК_в.

где Q — номинальная грузоподъемность крана на данном вылете стре­лы, т; К_г- коэффициент использования крана по грузоподъемнос­ти (К_г = 0,5-0,9); К_в - коэффициент использования крана по време­ни (К_в = 0,7-0,85); n - число циклов работы в час (n = 3600Л_ц, где t_ц -продолжительность цикла, с).

199