СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КРАНОМ-ТРУБОУКЛАДЧИКОМ
PIPE-LAYER CRANE CONTROL METHOD

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к оборудованию для строительства магистральных трубопроводов.
Известен способ управления, реализованный в устройстве крана-трубоукладчика с боковой стрелой, закрепленной на гусеничной тележке трактора, например патент [U.S. Patent 4132317, Jan. 2, 1979. Pipe laying crane] [1], в котором операция вертикального перемещения трубы выполняется канатным грузовым полиспастом, управляемым гидравлической барабанной лебедкой; операция изменения угла наклона стрелы выполнена канатным полиспастом, управляемым гидравлической барабанной лебедкой; операция регулирования устойчивости крана-трубоукладчика реализуется откидным противовесом.
Кран-трубоукладчик [1] имеет следующие недостатки. Способ регулирования угла наклона стрелы и вылета крюковой подвески при помощи канатного полиспаста характеризуется сложностью и громоздкостью конструкции, которая не отвечает современному уровню развития техники. Другим недостатком способа [1] является регулирование угла наклона стрелы при помощи канатного полиспаста, что приводит к запаздыванию процесса регулирования угла наклона стрелы (несколько секунд) и снижению устойчивости крана-трубоукладчика.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ управления краном-трубоукладчиком, реализованный в устройстве [Патент РФ №2144156, опубл. 10.01.2000 г.] [2], в котором операция вертикального перемещения трубы выполняется канатным грузовым полиспастом, управляемым гидравлической барабанной лебедкой; операция изменения угла наклона стрелы выполнена гидроцилиндром, работающим на растяжение; операция регулирования устойчивости крана-трубоукладчика реализуется откидным противовесом.
Недостатком прототипа [2] является нерациональный режим использования силового гидроцилиндра, работающего на операцию растяжения. При этом главной рабочей полостью гидроцилиндра является штоковая полость, имеющая меньшую на 25-30% рабочую полость и меньшую грузоподъемность. Кроме этого гидроцилиндр прототипа [2] плохо сочетается с длинной стрелой. А именно, при использовании силового гидроцилиндра вместо канатного полиспаста увеличивается масса стрелы вследствие неблагоприятного режима ее силового нагружения деформацией изгиба. При использовании канатного полиспаста, например, в аналоге [1] стрела работает в основном на деформацию простого сжатия, что является положительным фактором, снижающим ее массу и поперечные размеры, а при использовании силового гидроцилиндра в стреловом механизме в прототипе [2] вместо канатного полиспаста главной деформацией стрелы является ее изгиб, что приводит к увеличению массы и поперечных размеров сечения.
Таким образом, использование силового гидроцилиндра, работающего на растяжение, в механизме изменения угла наклона стрелы в прототипе [2] ухудшает не только условие работы самого гидроцилиндра, но и приводит к ухудшению силовой нагруженности стрелы, которая вместо легкой решетчатой конструкции превращается в массивную коробчатую конструкцию.
Задачей изобретения является создание способа управления краном-трубоукладчиком, который повышает эффективность работы крана за счет использования принципа работы силового гидроцилиндра, работающего в режиме деформации сжатия в сочетании с кулисным механизмом управления стрелой и тягой.
Технический результат достигается упрощением конструкции крана за счет замены сложной лебедки с гидромотором вращательного действия на простой и надежный гидроцилиндр, сочлененный с кулисой. Кроме этого исключение канатного полиспаста в механизме управления стрелой уменьшает стоимость крана и позволяет повысить его общую устойчивость за счет уменьшения времени запаздывания при управлении краном.
Задача способа управления краном-трубоукладчиком, включающего операцию захвата собранного плети трубопровода, операцию вертикального перемещения трубы при помощи канатного полиспаста, снабженного гидравлической барабанной грузовой лебедкой, операцию горизонтального перемещения трубопровода при укладке в траншею путем изменения угла наклона стрелы гидроцилиндром, операцию перемещения крана-трубоукладчика вдоль трубопровода в непрерывном технологическом процессе, при этом в способе дополнительно выполняется операция изменения угла наклона стрелы при помощи гидроцилиндра, работающего на сжатие, в сочетании с кулисой и тягой, соединяющей шарнир кулисы с шарниром вершины стрелы.
Способ управления краном-трубоукладчиком поясняется чертежами: на фиг. 1 изображен кран-трубоукладчик - вид спереди, реализующий способ с элементами управления стрелой и грузовой лебедкой; на фиг. 2 – вид крана-трубоукладчика сбоку.
Способ управления краном-трубоукладчиком содержит: 1 - раму трактора; 2 - гусеничные тележки трактора; 3 - противовес; 4 - канатную грузовую лебедку с гидромотором; 5 - стрелу крана в виде двуногой рамы; 6 - кулису в виде двуногой рамы; 7 - тягу стрелы; 8 - силовой гидроцилиндр; 9 - канат грузоподъемного полиспаста; 10, 11 - направляющие блоки канатного грузового полиспаста; 12 - верхнюю подвеску грузового полиспаста; 13 - грузовой полиспаст; 14 - нижнюю подвеску грузового полиспаста; 15 - трубопровод, укладываемый в траншею; 16 - портал крана-трубоукладчика.
Сущность работы способа управления краном-трубоукладчиком заключается в выполнении последовательности технологических операций. После захвата трубы 15 подвеской 14 грузового полиспаста 13 операция подъема трубы осуществляется путем наматывания каната 9 на грузовой барабан 4. При заторможенном режиме барабана 4 труба 15 удерживается на заданной высоте. Для выполнения операции опускания трубы под действием ее силы тяжести производят растормаживание грузового барабана 4.
Операции изменения угла наклона стрелы 5 выполняются силовым гидроцилиндром 8, кулисой 6 и тягой 7, установленных на портале 16, закрепленном на тракторе.
стр
стр
При подаче рабочей жидкости в поршневую полость силового гидроцилиндра 8 кулиса 6 поворачивается влево и с помощью шарнира A и тяги 7 перемещает вершину стрелы влево, увеличивая угол наклона стрелы α. При подаче рабочей жидкости в штоковую полость силового гидроцилиндра 8 шток входит в гидроцилиндр, кулиса 6 поворачивается вправо и при помощи тяги 7 производит уменьшение угла стрелы α.
В предложенном способе управления краном-трубоукладчиком технический результат достигается благодаря использованию силового гидроцилиндра 8 в сочетании с кулисой 6 и тягой 7 стрелы. Выполнение кулисы 6 в виде двуногой стойки (см. фиг. 2) обеспечивает боковую устойчивость и жесткость конструкции.
Предложенный способ управления позволяет создавать эффективные краны-трубоукладчики.