Определение крутящего момента фрезерного рабочего оборудования экскаватора для ремонта трубопровода

Введение. При проведении капитального ремонта трубопровода для удаления грунта под трубой в настоящее время применяется шанцевый инструмент. Повысить скорость проведения ремонтных работ позволяет предложенная автором новая технология разработки грунта под трубопроводом, предусматривающая использование сменного фрезерного рабочего оборудования для гидравлического экскаватора. Целью статьи является теоретическое исследование процесса взаимодействия конструктивных элементов фрезерного оборудования с разрабатываемым грунтом.
Методы и материалы. На основе базовых положений теории взаимодействия рабочих органов землеройных машин с грунтом разработана математическая модель работы фрезерного рабочего оборудования гидравлического экскаватора. Она позволяет получить зависимости сил сопротивления, возникающих на резцах рабочего оборудования, от его конструктивных параметров и физико-механических свойств грунта.
Результаты. По результатам анализа полученной зависимости крутящего момента от угла резания и угловой скорости вращения фрезерной головки установлено, что наибольшее влияние на крутящий момент, требуемый на преодоление сил сопротивления грунта и привода рабочего органа, оказывает угловая скорость вращения фрезерной головки. Минимальное значение крутящего момента в изучаемой области 50 Н·м наблюдается в точке, где угол резания грунта составляет 45º, а угловая скорость вращения фрезерной головки – 4 рад/сек. Максимальный крутящий момент 215 Н·м отмечен при величине угла резания 65º и скорости вращения фрезерной головки 10 рад/сек.
Заключение. По результатам проведенного теоретического исследования процесса резания грунта при помощи фрезерного рабочего оборудования экскаватора установлен крутящий момент гидромотора, необходимый для приведения во вращение фрезерной головки. Результаты проведенных теоретических исследований рекомендуется использовать для расчета конструктивных и режимных параметров при проектировании и создании экспериментального образца фрезерного рабочего оборудования.

1. Chen F., Wu Ch. A novel methodology for forecasting gas supply reliability of natural gas pipeline systems // Frontiers in Energy. 2020. Issue 2. P. 213-223.

2. Зорин Е. Е., Толстов А. Э., Ефимов В. М. Напряженно-деформированное состояние трубопроводов подземной прокладки в условиях криолитозоны // Нефть, газ и бизнес. 2015. № 9. С. 9–12.

3. Набиев Р. Р. Обеспечение надежности длительно эксплуатируемых нефтепроводов // Трубопроводный транспорт нефти. 2010. № 12. С. 9–11.

4. Шарыгин Ю. М., Романцов С. В., Шарыгин А. М. Повышение прочности дефектных труб, усиленных композитными муфтами с болтовым соединением // Транспорт и подземное хранение газа. 2002. № 3. С. 104–107.

5. Лукьянов В.Ф., Лукьянов А.А. Ремонт магистральных трубопроводов стальными сварными муфтами // Вестник Донского государственного технического университета. 2016;16(3):39-45. https://doi.org/10.12737/20224

6. Непроектные положения газопроводов, проложенных подземным способом в районах многолетнемерзлых грунтов / А. М. Большаков [и др.] // Газовая промышленность. 2014. № 4. С. 66–69.

7. Булавинцева А. Д., Мазуркин П. М. Динамика аварий по причиненному ущербу на линейной части магистральных нефтепроводов ОАО АК «Транснефть» // Современные наукоемкие технологии. 2011. № 4. С. 64–67.

8. Черняев К. В. Мониторинг технического состояния нефтепроводов // Трубопроводный транспорт нефти. 2000. № 9. С. 14–17.

9. Моделирование динамики регулируемого гидромотора / Р. Т. Емельянов [и др.] // Вестник КрасГАУ. 2014. № 8. С. 181–185.

10. Мухаммедова Д. Ч. Современные технические и технологические решения по повышению эффективности ремонта газопроводов // Молодой ученый. 2011. Т. 1, № 5-1. С. 86–88.

11. Пенчук В. А. Закономерности разрушения грунта рабочими органами машин для земляных работ // Известия ВУЗов. Строительство. 1999. № 1. С. 97–102.

12. Тиратсу Д. О выводе из эксплуатации объектов добычи и транспорта нефти: опыт Великобритании // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2017. № 1. С. 82–83.

13. Ruggieri C., Fernando D. Numerical modelling of ductile crack extension in highpressure pipeline with longitudinal flaws // Engineering Structures. 2011. Vol. 33. No. 5. 1423–1438.

14. Archibald I. C. Soil stabilizer // Pipeline and Gas Journal. 1984. No. 11. P. 44–46.

15. Timashev S., Bushinskaya A. Methods of assessing integrity of pipeline systems with different types of defects // Diagnostics and Reliability of Pipeline Systems. 2016. Vol. 30. P. 9–43.

16. Mourad N., Rabia K. Pipelines reliability analysis under corrosion effect and residual stress // Arabian Journal for Science and Engineering. 2015;40(11):3273–3283.

17. Кузнецов И. С. Теоретические исследования процесса взаимодействия резца фрезерного рабочего оборудования экскаватора с грунтом // Вестник СибАДИ. 2021. Т. 18. № 1(77). С. 42–50. DOI 10.26518/2071-7296-2021-18-1-42-50.

18. Завьялов А. М., Завьялов М. А., Кузнецова В. Н. Взаимодействие дорожных и строительных машин с контактной средой. Омск: Полиграфический центр КАН, 2011. 370 с.