РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПРОВОЛОЧНОГО ХОМУТА НА СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ АРМАТУРЕ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 614.843.27

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПРОВОЛОЧНОГО ХОМУТА НА СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ АРМАТУРЕ

П. В. ПУЧКОВ, В. Е. ИВАНОВ, В. П. ЗАРУБИН

Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Российская Федерация, г. Иваново E-mail: vitaliyivanov@yandex.ru

Материал статьи посвящен вопросам создания герметичных соединений гибких трубопроводов и различной соединительной арматуры типа штуцер; предложена конструкция специального устройства, предназначенного для создания проволочных хомутов на гибких трубопроводах различного диаметра; рассмотрена возможность применения разработанного устройства для фиксации пожарного рукава на втулке соединительной головки.

Ключевые слова: шланг, рукав, проволока, фиксация, проволочный хомут, обслуживание,

ремонт.

DEVELOPMENT OF A DEVICE DESIGN FOR CREATING A WIRE CLAMP

ON A CONNECTING ARMATURE

P. V. PUCHKOV, V. E. IVANOV, V. P. ZARUBIN

Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education

«Ivanovo Fire Rescue Academy of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters»,

Russian Federation, Ivanovo E-mail: vitaliyivanov@yandex.ru

The material of the article is devoted to the creation of hermetic connections of flexible pipelines and various connecting fittings of the fitting type; the design of a special device designed to create wire clamps on flexible pipelines of various diameters is proposed; the possibility of using the developed device for fixing the fire hose on the sleeve of the connecting head is considered.

Keywords: hose, sleeve, wire, fixing, wire clamp, maintenance, repair.

Борьба с пожарами, наносящими материальный ущерб и приносящими угрозу жизни и здоровью людей, является важной и актуальной задачей. На борьбу с ними направляются все возможные силы сотрудников и работников пожарной охраны, а также самые современные средства пожаротушения, пожарные автомобили и оборудование. Эффективность выполнения боевых задач при тушении пожаров зависит не только от профессионализма пожарных, но и от работоспособности и надежности применяемого пожарно-техни-ческого вооружения [1, 2].

Из всего многообразия специального пожарного оборудования, чаще всего, на пожарах, используют напорные рукава. Они являются неотъемлемым пожарно-техническим

© Пучков П. В., Иванов В. Е., Зарубин В. П., 2023

вооружением и входят в комплектацию всех пожарных автоцистерн. Исправные рукава являются залогом успешного проведения работ по тушению пожара. И поэтому требуют к себе особого внимания в части касающейся обслуживания, хранения и эксплуатации. Рукава требуют проведения своевременных операций по техническому обслуживанию и ремонту. Проведение комплекса работ с рукавами после использования на пожаре, а именно мойка, сушка, талькирование, перекатка на новое ребро, навязка соединительных головок, обеспечивает их долговечную работу и минимизирует преждевременный выход из строя [3-5].

Однако использование рукавов в тяжелых условиях не исключает возможности их повреждения. Острые и раскаленные предметы наносят рукавам различного рода повреждения, нарушая их герметичность и снижая производительность работы. В этих случаях

рукава требуют замены или ремонта. Обслуживание рукавов проводят на специализированных участках, оснащенных необходимым оборудованием и приспособлениями. Для оптимизации эксплуатации и ремонта пожарных рукавов каждая пожарно-спасательная часть должна иметь такой участок. Однако, не все пожарно-спасательные части целесообразно укомплектовывать сложным и дорогостоящим специальным оборудованием для вулканизации проколов на рукавах, перекатки рукавов на новое ребро и навязки рукавов на соединительные головки. Поэтому поиск оборудования меньшей стоимости, но с тем же функционалом является важной задачей.

Рассматривая одну из самых трудоемких ремонтных операций, а именно навязку

рукавов на штуцера соединительных головок можно сделать заключение, что без применения дорогостоящего оборудования не обойтись. Однако есть ряд разработок устройств для навязки рукавов способных частично заменить дорогостоящие станки. К таким приспособлениям можно отнести различные хомута-тели. С помощью этих приспособлений можно создать хомут на гибком трубопроводе, не уступающий по надежности навязке, выполненной специальным станком.

В настоящей работе предлагается конструкция ручного устройства, предназначенного для экспресс-ремонта пожарных рукавов в случае ослабления навязки рукава на соединительной головке (рис. 1).

Рис.1. Специальное устройство для создания проволочного хомута на соединительной арматуре: 1 - корпус; 2 - ригель с фиксатором проволоки; 3 - отверстие для установки воротка; 4 - вороток; 5 - отверстие для фиксации вязальной проволоки; 6 - цилиндрический шарнир; 7 - отверстие для выпуска проволоки; 8 - сферическая рукоять; 9 - катушка; 10 - проволока вязальная; 11 - ось; 12 - гайка; 13 - винт. а - конструкция специального приспособления в сборе; б - устройство сферической рукояти для хранения вязальной проволоки.

С помощью предложенного устройства возможно оперативное создание проволочного хомута для фиксации пожарных рукавов (рис. 2а) и других различных видов трубопроводов на штуцерах и патрубках при ремонте автомобильного оборудования (рис. 2б). Кроме этого, возможно создавать надежное соединение нескольких деталей, например, при сборке носилок из подручных материалов для переноски пострадавшего (рис. 2в).

Устройство состоит из корпуса (1) с одной стороны которого установлен металлический ригель (2) с прорезью для захвата проволоки (рис. 1а). С другой стороны корпуса расположена рукоять сферической формы (8). В

рукоять установлена катушка (9) (рис. 1б) для хранения вязальной проволоки (10). Вязальная проволока извлекается из катушки через ще-левидное отверстие (7) в сферической рукояти. В корпусе устройства предусмотрено три отверстия (3), предназначенные для установки воротка (4) и служащие для создания проволочного хомута определенного диаметра. Вороток представляет из себя конструкцию из двух металлических стержней, соединенных между собой с помощью цилиндрического шарнира (6). В стержне (5) выполнены 2 отверстия диаметром 2 мм, предназначенные для фиксации проволоки при создании проволочного хомута.

Рис. 2. Область применения проволочных хомутов: а - фиксация тела пожарного рукава на втулке соединительной головки; б - закрепление шланга; в - соединение деталей.

В качестве материалов для изготовления устройства могут выступать металлы, пластики или их комбинации. Учитывая сложную геометрическую форму корпуса (1), его предлагается изготовить из пластмассы по технологии 3D печати. Это позволит сократить время и значительно упростить технологию изготовления. Части устройства, испытывающие максимальные нагрузки, а именно ригель (2) и вороток (4) (рис. 1), изготавливаются из стали. Комбинация материалов позволит облегчить конструкцию изделия, сохраняя ее прочност-

ные характеристики. О надежности пластикового корпуса можно судить на основании проведенных расчетов.

Используя систему автоматизированного проектирования «Autodesk Inventor» с системой прочностного анализа [6-9] проведен расчет корпуса устройства, выполненного из ударопрочного ABS пластика. Пластик обладает высокой механической прочностью и долговечностью, сохраняет механические свойства при температуре до - 40° С, обладает высокой химической стойкостью.

Рис. 3. Модель распределения коэффициента запаса прочности на различных участках корпуса специального устройства, выполненного из ABS пластика

Расчет выполнен методом конечных элементов на основании созданной трехмерной модели, разбитой на полигоны (триангуляции). На основании заданного материала и приложенных нагрузок, боковой со значением 500 Н и осевой со значением 1000 Н получена модель распределения коэффициента запаса прочности (рис. 3) и модель распределения опасных напряжений (рис. 4) на различных участках корпуса специального устройства,

выполненного из ABS пластика. На основании результатов расчета можно сделать заключение, что корпус имеет участки, на которых превышено допускаемое напряжение для выбранного материала, а коэффициент запаса прочности составляет менее 1. Это указывает на необходимость провести изменения в конструкции и усилить ослабленные участки корпуса.

Рис. 4. Модель распределения опасных напряжений, возникающих в корпусе специального устройства

Рис. 5. Модель распределения напряжений, возникающих в корпусе специального устройства после его модернизации

Согласно проведенным расчетам модернизации подвергались элементы корпуса, имеющие концентраторы напряжений в местах сопряжения граней, и габаритные размеры некоторых его частей для соблюдения условия прочности ABS пластика при заданных действующих силах. Повторно проведенные расчеты модернизированной модели (рис. 5) показывают, что напряжения, возникающие в корпусе устройства, не превышают допустимый предел прочности для выбранного материала 50 МПа. Это позволяет сделать заключение о том, что изготовленный с помощью 3D печати по проведенным расчетам корпус устройства выдержит прилагаемую к нему нагрузку в процессе работы.

Таким образом, конструкция устройства для создания проволочного хомута на гибких трубопроводах, может быть выполнена с использованием сочетания металлических элементов и элементов, выполненных из ABS пластика. Это делает процесс изготовления менее энергозатратным и более технологичным. Устройство, созданное таким образом, будет иметь меньший вес и габариты что положительно отражается на удобстве работы. Компактность, простота в использовании, а также многофункциональность позволят применять разработанное устройство в полевых условиях для создания надежного соединения гибких трубопроводов с арматурой в виде штуцеров и соединительных головок.

Список литературы

1. Пучков П. В., Бикмурзин М. Н. Разработка конструкции устройства для обслуживания пожарных рукавов. Обеспечение безопасности жизнедеятельности: проблемы и перспективы: сборник материалов XIV международной научно-практической конференции курсантов (студентов), слушателей и адъюнктов (аспирантов, соискателей) ученых. Т. 1. Минск: УГЗ, 2020. С. 197-198.

2. Пучков П. В., Долотин Г. А. Разработка конструкции станка для навязки пожарных рукавов на соединительные головки. Пожарная и аварийная безопасность: сборник материалов XIII Международной научно-практической конференции, посвященной Году культуры безопасности, Иваново. Часть I. Иваново: ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2018. С.472-474.

3. Пучков П. В. Приспособление для быстрой и безопасной скатки пожарных напорных рукавов. «Системы безопасности - 2018»: материалы двадцать седьмой международной научно-технической конференции. М.: Академия ГПС МЧС России, 2018. С. 180-183.

4. Пучков П. В., Ахметов Д. Ш. Разработка конструкции привода устройства для скатки и перекатки пожарных рукавов Пожарная безопасность и защита в ЧС: сборник материалов XII итоговой научно-практической конференции курсантов, слушателей и студентов, посвященной Году культуры безопасности. Иваново: ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2018. С.336-340.

5. Иванов В. Е. Снижение металлоемкости конструкции средствами Autodesk Inventor // Надежность и долговечность машин и механизмов: сборник материалов X Всерос-

сийской научно-практической конференции. Иваново: ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2019. С.427-429.

6. Иванов В. Е., Легкова И. А., Пучков П. В Применение современного программного продукта для трехмерного моделирования деталей и узлов пожарной техники // Пожарная и аварийная безопасность. 2017. № 2 (5). С. 5365.

7. Иванов В. Е., Головатенко А. Ю. Современное программное обеспечение для проведения прочностных исследований разрабатываемых конструкций // Надежность и долговечность машин и механизмов: сборник материалов XII Всероссийской научно-практической конференции. Иваново: Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2021. С.224-227.

8. Иванов В. Е., Пучков П. В. Исследование технического состояния объектов машиностроения на основе компьютерного моделирования на примере разработки зажимов для устранения неисправностей пожарных рукавов // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2021. № 12. С. 543-546.

9. Иванов В. Е., Пучков П. В. Использование современных методов исследования при разработке новых конструкций зажимов для восстановления работоспособности напорных пожарных рукавов и оценка их технического состояния на основе компьютерного моделирования // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2021. № 3. С. 114-118.

References

1. Puchkov P. V., Bikmurzin M. N. Raz-rabotka konstrukcii ustrojstva dlya obsluzhivaniya pozharnyh rukavov [Design development of a device for servicing fire hoses]. Obespechenie be-

zopasnosti zhiznedeyatel'nosti: problemy i per-spektivy: sbornik materialov XIV mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii kursantov (stu-dentov), slushatelej i ad»yunktov (aspirantov, soiskatelej) uchenyh. Vol. 1. Minsk: UGZ, 2020, pp. 197-198.

2. Puchkov P. V., Dolotin G. A. Razrabot-ka konstrukcii stanka dlya navyazki pozharnyh rukavov na soedinitel'nye golovki [Development of a machine design for imposing fire hoses on connecting heads]. Pozharnaya i avarijnaya be-zopasnost': sbornik materialov XIII Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvyash-chennoj Godu kul'tury bezopasnosti, vol. I. Ivanovo: FGBOU VO Ivanovskaya pozharno-spasatel'naya akademiya GPS MCHS Rossii, 2018, pp. 472-474.

3. Puchkov P. V. Prisposoblenie dlya by-stroj i bezopasnoj skatki pozharnyh napornyh rukavov [Device for fast and safe rolling of fire pressure hoses]. «Sistemy bezopasnosti - 2018»: materialy dvadcat' sed'moj mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii. Moscow: Akademiya GPS MCHS Rossii, 2018, pp. 180183.

4. Puchkov P. V., Akhmetov D. Sh. Raz-rabotka konstrukcii privoda ustrojstva dlya skatki i perekatki pozharnyh rukavov [Development of a device drive design for rolling and rolling fire hoses]. Pozharnaya bezopasnost' i zashchita v CHS: sbornik materialov XII itogovoj nauchno-prak-ticheskoj konferencii kursantov, slushatelej i stu-dentov, posvyashchennoj Godu kul'tury bezopasnosti. Ivanovo. Ivanovo: FGBOU VO Ivanovskaya pozharno-spasatel'naya akademiya GPS MCHS Rossii, 2018. pp. 336-340.

5. Ivanov V. E. Snizhenie metalloemkosti konstrukcii sredstvami Autodesk Inventor [Reducing the metal consumption of the structure by means of Autodesk Inventor]. Nadezhnost' i dol-govechnost' mashin i mekhanizmov: sbornik materialov X Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii. Ivanovo: FGBOU VO Ivanovskaya

pozharno-spasatel'naya akademiya GPS MCHS Rossii, 2019, pp. 427-429.

6. Ivanov V. E., Legkova I. A., Puchkov P. V. Primenenie sovremennogo programmnogo produkta dlya trekhmernogo modelirovaniya de-talej i uzlov pozharnoj tekhniki [Application of a modern software product for three-dimensional modeling of parts and components of fire equipment]. Pozharnaya i avarijnaya bezopasnost', 2017, vol. 2 (5), pp. 53-65.

7. Ivanov V. E., Golovatenko A. Yu. Sov-remennoe programmnoe obespechenie dlya provedeniya prochnostnyh issledovanij raz-rabatyvaemyh konstrukcij [Modern software for conducting strength studies of developed structures]. Nadezhnost' i dolgovechnost' mashin i mekhanizmov: sbornik materialov XII Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii. Ivanovo: Ivanovskaya pozharno-spasatel'naya akademiya GPS MCHS Rossii, 2021, pp. 224-227.

8. Ivanov V. E., Puchkov P. V. Issledo-vanie tekhnicheskogo sostoyaniya ob»ektov mashinostroeniya na osnove komp'yuternogo modelirovaniya na primere razrabotki zazhimov dlya ustraneniya neispravnostej pozharnyh rukavov [Investigation of the technical condition of mechanical engineering objects based on computer modeling on the example of the development of clamps for troubleshooting fire hoses]. Sborka v mashinostroenii, priborostroenii, 2021, issue 12, pp. 543-546.

9. Ivanov V. E., Puchkov P. V. Ispol'-zovanie sovremennyh metodov issledovaniya pri razrabotke novyh konstrukcij zazhimov dlya voss-tanovleniya rabotosposobnosti napornyh pozhar-nyh rukavov i ocenka ih tekhnicheskogo sos-toyaniya na osnove komp'yuternogo modelirovaniya [The use of modern research methods in the development of new clamp designs for restoring the operability of pressure fire hoses and assessing their technical condition based on computer modeling]. Sborka v mashinostroenii, priborostroenii, 2021, issue 3, pp. 114-118.

Пучков Павел Владимирович

Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,

Российская Федерация, г. Иваново

кандидат технических наук, старший преподаватель

E-mail: palpuch@mail.ru

Puchkov Pavel Vladimirovich

Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «Ivanovo Fire Rescue Academy

of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies

and Elimination of Consequences of Natural Disasters»,

Russian Federation, Ivanovo

candidate of technical sciences, senior lecturer

E-mail: palpuch@mail.ru

Иванов Виталий Евгеньевич

Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,

Российская Федерация, г. Иваново

кандидат технических наук, доцент

E-mail: vitaliyivanov@yandex.ru

Ivanov Vitaly Evgenievich

Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «Ivanovo Fire Rescue Academy

of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies

and Elimination of Consequences of Natural Disasters»,

Russian Federation, Ivanovo

candidate of technical sciences, senior lecturer

E-mail: vitaliyivanov@yandex.ru

Зарубин Василий Павлович

Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,

Российская Федерация, г. Иваново

кандидат технических наук, старший преподаватель

E-mail: docent432@yandex.ru

Zarubin Vasiliy Pavlovich

Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «Ivanovo Fire Rescue Academy

of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies

and Elimination of Consequences of Natural Disasters»,

Russian Federation, Ivanovo

candidate of technical sciences, senior lecturer

E-mail: docent432@yandex.ru