Введение к работе
Актуальность проблемы.
Магистральный трубопроводный транспорт является важнейшей составляющей топливно-энергетического комплекса России. В стране создана разветвленная сеть магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и газопроводов, которые проходят по территории большинства субъектов Российской Федерации. Широкое применение трубопроводного транспорта обусловлено возможностью повсеместной укладки трубопровода; низкой себестоимостью транспортировки продуктов; сохранностью перемещения благодаря полной герметизации трубы; полной автоматизацией операций по наливу, перекачки, транспортировки и сливу; малочисленностью персонала; непрерывностью процесса перекачки; отсутствием отрицательного воздействия на окружающую среду.
Для поддержания трубопроводной сети страны в рабочем режиме постоянно проводят большой объём ремонтных работ. Согласно существующим нормативам, для обеспечения надежной эксплуатации магистральных нефтепроводов и восстановления их проектных технических характеристик ежегодно необходимо проводить замену 1500 км. труб и 3000 км. изоляции. Однако, из-за недостаточного финансирования, в год меняется не более 1000 км труб и изоляции. Одним из путей выходов из создавшейся ситуации является поиск новых конструктивных решений, которые уменьшат затраты на проведение ремонтно-восстановительных мероприятий, в том числе и на проведение технологических операций.
В настоящее время разработано большое количество машин для содержания трубопроводов, которые отличаются между собой не только конструкцией рам, рабочих органов, но и конструкцией и типом движителей. Вместе с тем, следует отметить, что создание новых машин, обоснование выбора рациональных параметров ходовой части на стадии проектирования требует новых теоретических разработок и методов расчета. Поэтому, работа, посвященная обоснованию технических решений, позволяющих существенным образом повысить эффективность работы машин для ремонта и содержания трубопроводов, является актуальной.
Цель исследований.
Разработка методики расчёта и теоретическое и экспериментальное обоснование выбора рациональных конструктивных параметров прижимного движителя машин для ремонта трубопроводов.
Объекты исследований.
Опытные и используемые ныне движители специальных машин для ремонта и содержания трубопроводов, таких как: машина подкопочная ПТ-НН-820П; машина для подкопа трубопроводов типа МИТ; машина очистная ПТ-НН-820ПО; очистная машина типа ОМР-820; машина очистная малогабаритная ОМР - 720; машина очистная ПТ-НН-820ФО; машина трассовая дробеструйная МТД 1220/1420; машина грунтовочная ПТ-НН-820Г; машина грунтовочная модульная МГМ-1220; машина очистная ПТ-НН-820И; машина изоляционная МИ-1; машина изоляционная роторная МИ-1020; малогабаритная изоляционная машина ИММ-1220.
Общая методология исследований.
При проведении теоретических и экспериментальных исследований использованы методы теории вероятности и математической статистики, теории подобия, аналитической механики, механики контактного взаимодействия, теории упругости,
численные методы решения интегральных уравнений, разнообразные методы математического моделирования.
Экспериментальные исследования проводились на серийно выпускаемых машинах, использующих для ремонта и содержания трубопроводов.
Научная новизна.
Представленной работы заключается:
в разработке математической модели взаимодействия прижимного движителя с поверхностью трубопровода, отличающейся тем, что опорная поверхность (поверхность трубопровода) рассматривается как криволинейная поверхность (хорда окружности);
в разработке алгоритмов и методики расчета силы тяги и сопротивлению движению технологических машин, предназначенных для содержания трубопровода с учетом движения по криволинейной поверхности;
в обосновании выбора параметров прижимного движителя, учитывающего не только тягово-сцепные свойства, но и предотвращающие возможность повреждения трубопровода от контактных напряжений.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Из теоретических разработок:
- математическая модель взаимодействия распорного движителя с поверхностями трубопровода.
-
Из научно-методических разработок - методика выбора конструкционных параметров прижимного движителя и обоснование путей снижения сил сопротивления движению при обеспечении необходимой силы тяги для работы машин по ремонту трубопроводов.
-
Из научно-технических разработок - результаты экспериментальной проверки теоретических разработок и практическая реализация результатов исследований при создании новых и совершенствовании существующих конструкций движителей машин для содержания трубопроводов.
Достоверность результатов.
Проведенный комплекс экспериментальных исследований на серийных машинах, принимающих непосредственное участие в содержании и ремонте трубопроводов, подтвердил основные теоретические положения, методы и средства повышения эффективности работы машин, путём совершенствования конструкции их движителей.
Практическая ценность.
Состоит в реализации теоретических разработок, методик расчетов, практических рекомендаций при совершенствовании существующих и создании новых конструкций движителей машин, предназначенных для ремонта и содержания трубопроводов.
Реализация работы.
Результаты экспериментально-теоретических исследований по теме диссертации внедрены в ООО НПК Промтех-НН, 000 «Магистраль». Результаты работы используются в учебном процессе на кафедре "Строительные и дорожные машины" Нижегородского государственного технического университета.
Апробация работы.
Отдельные результаты и основные положения докладывались на XIII Нижего-
родской сессии молодых ученых "Технические науки", проходившей в 2008 году в г. Н.Новгороде; на Международной научно-технической конференции, посвященной 35-летию кафедры "Строительные и дорожные машины, проходившей в 2008 году в г. Н.Новгороде, АВТО НН 02 «Проблемы транспортных и технологических комплексов», проходившей в 2002г. в Н.Новгороде, на международной конференции АВТО НН 03 «Автомобильный транспорт в XXI веке», проходившей в 2003г. в Н.Новгороде, на научно-практической конференции «Проблемы повышения эффективности функционирования и развития транспорта Поволжья», проходившей в 2003г в Н. Новгороде, на всероссийской конференции ТМ НН 04 «Транспортно-технологические машины», проходившей в Н.Новгороде в 2004 году, на 3 Всесоюзной молодёжной научно-технической конференции, проходившей в Н.Новгороде в 2004 году, на международной научно-технической конференции, посвященной 70-летию каф. АиТ Нижний Новгород, 2010г., на научно-практической конференции «Безопасность транспортных средств в эксплуатации» - Н.Новгород: НГТУ, 2011г, на III Международная научно-практическая конференция, посвященная 40-летию кафедры «Строительные и дорожные машины». Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Н.Новгород, 2012г., на 79 Международной научно-практическая конференция, посвященная 95-летию Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева «Безопасность транспортных средств в эксплуатации» 2012г., на 12 международной молодёжной научно-технической конференции -Н.Новгород: НГТУ, 2013г.
Публикации.
По теме диссертации опубликованы 11 научных работ. Объём принадлежащий автору опубликованного материала составляет 1,18 п.л.
Объем и структура работы.
Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы и четырёх приложений. Содержит 133 страницы основного компьютерного текста, 55 рисунков, 12 таблиц, библиографии из 113 наименований и приложений на 43 страницах.
