Повышение эффективности работы подъемных автомобильных установок при использовании бесступенчатых гидрообъемно-механических трансмиссий

УДК 629.114.026

А.О. Островерх

ассистент,

кафедра «Автомобиле- и тракторостроение», Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт»,

Украина

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ПОДЪЕМНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ УСТАНОВОК ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ БЕССТУПЕНЧАТЫХ ГИДРООБЪЕМНО-МЕХАНИЧЕСКИХ ТРАНСМИССИЙ

Аннотация. В работе представлены принципиальная и кинематические схемы установок подъемных автомобильных. Показаны результаты статического анализа гидрообъемно-механических трансмиссий для установок подъемных автомобильных, при выполнении ремонтной операции на устьях нефтегазовых скважин и прямолинейном движении автомобиля с различными коэффициентами сопротивления движения.

Ключевые слова: гидрообъемно-механическая трансмиссия, КрАЗ-63221-02, установка подъемная автомобильная, шасси, принципиальная и кинематическая схема, скважина.

A.O. Ostroverh, National Technical University «Kharkov Polytechnic Institute», Ukraine

INCREASE OF EFFICIENCY OF WORK OF LIFTINGS MOTOR-CAR SETTINGS WITH THE USE OF

STEPLESS GIDROOB'EMNO-MECHANICAL TRANSMISSIONS

Abstract. The paper presents the principle and the kinematic scheme of the lifting automotive installations. Shows the results of static analysis of hydrovolumetric-mechanical transmissions for automotive lift installations, when performing repair operations on the mouths of oil and gas wells and straight-line driving with different ratios of the resistance movement.

Keywords: hydrovolumetric mechanical transmission, KrAZ-63221-02, installation of the lifting motor, chassis, principal and kinematic scheme, well.

Введение

Согласно стратегии Украины на период до 2030 года объемы добычи нефти и газа с собственных месторождений стабилизируются на уровне 5,4 млн тонн/год [1], что потребует расширения и модернизации парка специализированных технических средств для добычи и ремонта нефтегазовых скважин.

Анализ последних исследований и публикация

Одним из наиболее трудоемких и сложных процессов ремонта нефтегазовых скважин является спускоподъемная операция, наиболее часто выполняемая специальными мобильными машинами - установками подъемными автомобильными. На территории Украины, Харьковским заводом транспортного оборудования (ХЗТО), на полноприводном (6х6) шасси автомобиля КрАЗ-63221-02 выпускается установка подъемная автомобильная типа УПА [2-4].

Цель исследования

Повышение эффективности работы установок типа УПА с использованием бесступенчатых гидрообъемно-механических трансмиссий (БГОМТ).

Анализ механической трансмиссии мобильной установки УПА, показал, что установка имеет восемь скоростных диапазонов передач в транспортном режиме движения и технологическом режиме работы, которые обеспечиваются ступенчатой механической трансмиссией (рис. 1).

Предлагается внести изменения в штатной трансмиссии установки, а именно заменить механическую коробку шасси автомобиля КрАЗ-63221-02, промежуточную опору и цилиндрический редуктор на гидрообъемно-механическую коробку передач (ГОМКП). Принципиальная и кинематические схемы предлагаемых бесступенчатых гидрообъемно-механических трансмиссий для установок типа УПА показаны на рисунке 2.

БГОМТ с использованием импортной гидроаппаратуры показана на (рис. 2б), ГОМКП которой состоит из трех планетарных передач, муфты переключения, четырех зубчатых пар, регулируемого гидронасоса объемом 160 см3, регулируемого гидромотора объемом 250 см3, производства «Зауэр-Данфосс» Германия.

Рисунок 1 - Кинематическая схема механической трансмиссии установки типа УПА на базе шасси КрАЗ-63221-02: 1 - двигатель внутреннего сгорания; 2 - коробка передач автомобиля;

3, 6, 12, 14, 16 - карданные валы; 4 - раздаточная коробка автомобиля; 5 - коробка отбора мощности; 7 - промежуточная опора; 8 - цилиндрический редуктор; 9 - раздаточный редуктор;

10 - цепная передача; 11 - лебедка; 13 - передний ведущий мост;

15 - центральный ведущий мост; 17 - задний ведущий мост

БГОМТ с использованием отечественной гидроаппаратуры показана на рисунке 2в, ГОМКП которой состоит из трех планетарных передач, четырех зубчатых пар, двух гидроподжимных муфт, обгонной муфты, двух регулируемых гидронасосов объемом 112 см3, двух нерегулируемых гидромоторов объемом 112 см3, производства «Гидросила» Украина.

В работах [5; 6] разработана и описана математическая модель предлагаемых БГОМТ, результаты статического анализа представлены в таблице 1, где f - коэффициент сопротивления движения: f=0,05 - асфальтобетон; f=0,25 - грунт; f=0,65 - преодоление уклона в 300; V -скорость движения и подъема; Птр - коэффициент полезного действия (КПД) трансмиссии; Сгруз - вес труб.

б)

в)

Рисунок 2 - БГОМТ для установок типа УПА: а) принципиальная схема БГОМТ; б) кинематическая схема БГОМТ с использованием импортных гидроагрегатов; в) кинематическая схема БГОМТ с использованием отечественных гидроагрегатов; 1 - двигатель внутреннего сгорания; 2 - ГОМКП; 3 - раздаточная коробка автомобиля; 4 - лебедка; 5 - передний ведущий мост; 6 - центральный ведущий мост; 7 - задний ведущий мост

Таблица 1 - Результаты статического анализа БГОМТ

БГОМТ с использованием импортных гидроагрегатов БГОМТ с использованием отечественных гидроагрегатов

Транспортный режим

1 V, км/ч Птр,% 1 V, км/ч Птр,%

0,05 36,4 82 0,05 38,2 88,7

0,25 6,9 81,4 0,25 10,2 86,2

0,65 3,75 81,9 0,65 4,02 84,5

Технологический режим

Сгруз» т- V, км/ч Птр,% ^руз, т- V, км/ч Птр,%

20 15,2 85,7 20 16,3 87,5

40 9,05 86,5 40 9,05 82,5

60 6,17 86,4 60 6,82 90,9

80 4,68 86,4 80 5,2 89,3

100 3,8 85,8 100 4,18 87,4

120 3,3 85 120 3,65 86,6

Вывод

1. В результате статического анализа были определены значение скорости движения, подъема и КПД машины типа УПА с БГОМТ.

2. Предложена принципиальная и кинематические схемы БГОМТ с различными видами гидроаппаратуры для установок типа УПА.

3. Повышение эффективности работы установок типа УПА, возможно обеспечить с использованием БГОМТ, в которых реализуется бесступенчатое регулирование скорости движения автомобиля, и бесступенчатое управление подъема и опускания труб, при этом мощность двигателя используется без разрыва.

Список литературы:

1. Энергетическая стратегия Украины на период до 2030 года. Распоряжение КМ от 15.03.2006 № 145-р.

2. Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы. - М.: НЕДРА, 1988. - 501 с.

3. Установка подъемная автомобильная [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.hzto.com.ua/files/produkt/1up80pru.pdf (дата обращения: 10.11.2015).

4. Руководство по эксплуатации 69УПА.00.00.000.РЕ. Установка подъемная УПА-80ПХ.

5. Самородов В.Б. Разработка и анализ бесступенчатой двухпоточной гидрообъемно-механической трансмиссии автомобиля для ремонта нефтегазовых скважин / В.Б. Самородов,

B.К. Доля, А.О. Островерх // Вюник нацюнального техычного уыверситету «Харювський полггехычний шститут»: зб. наук. праць. Тематичний випуск: Транспортне машинобудування. -2012. - № 20. - С. 47-55.

6. Самородов В.Б. Разработка и анализ бесступенчатой двухпоточной гидрообъемно-механической трансмиссии по критерию наибольшего КПД автомобиля для ремонта нефтегазовых скважин / В.Б. Самородов, А.О. Островерх, А.П. Кожушко // Вестник НТУ «ХПИ»: сб. науч. трудов. Тематический выпуск «Автомобиле- и тракторостроение». - 2012. - № 60 (966).-

C. 105-111.