Обґрунтування еквівалентних схем для розрахунку параметрів оптимального пуску вантажопідйомного механізму крана для мінімізації натягу канатів при підйомі вантажу різними способами. I.

Анотація

Зазвичай розрізняють три основні стадії руху вантажопідйомного механізму крана: пуск (розгін), усталений рух і гальмування (вибіг, зупинка). Для кожної із вказаних стадій руху характерні певні співвідношення між роботами рушійних (чи гальмівних) сил і сил опору. Зокрема, на стадії пуску механізму необхідно, щоб рушійний момент був більшим за момент від сил опору рухові. При цьому на валу двигуна протягом часу пуску виникає необхідне прискорення і його кутова швидкість зростає від нуля до усталеного значення, що відповідає паспортному режиму. Протягом набору частоти до усталеного значення власна частота обертання вала двигуна є функцією часу. У процесі пуску механізму підйому вантажу виникає резонанс (частота обертання вала двигуна дорівнює власній частоті коливань системи «привід – канат – вантаж»). Саме цей резонанс призводить до суттєвого перевантаження двигуна у процесі набору ним усталеної частоти обертання. Необхідно приймати заходи щодо зменшення небезпечних перевантажень двигуна у процесі його пуску, а також зменшувати до мінімального значення коефіцієнт перевантаження/навантаження (динамічності) у пружному елементі механізму (канаті). Для цього використовують сучасні механотроні системи керування рухом механізму підйому вантажу і за допомогою спеціальних контролерів задати такі закони руху приводу і вантажу, за яких коефіцієнт динамічності буде мінімальним. При проведенні подібних розрахунків й оптимізації ди
намічних навантажень у канатах механізму підйому вантажу слід враховувати способи підйому вантажу: «з ваги», «з підхватом» або «з землі», а також основні кінематично-силові й геометричні параметри механізму. Мета даної роботи полягає у встановленні законів руху елементів вантажопідйомного механізму крана, за яких мінімізуються рушійний та надлишковий моменти на валу двигуна, а також коефіцієнт динамічності у пружних елементах (канатах) механізму у процесі його пуску навіть за наявності резонансів (збігання миттєвої частоти обертання вала з власною частотою системи «привід – канат – вантаж»). Враховані моментні характеристики двигуна за формулою Клосса, а також різні види динамічного опору обертальному руху вала двигуна. Здійснений розрахунок параметрів оптимального пуску вантажопідйомного механізму на основі обґрунтованих еквівалентних схем: а) «з ваги» абсолютно жорстким канатом; б) «з ваги» пружним канатом; в) «з підхватом» або «з землі». Встановлені закони руху, за яких мінімізується натяг пружних елементів механізму (канатів) при підйомі вантажу у процесах пуску. Використані підходи та методи класичного варіаційного числення. Наведені результати отримані чисельно-аналітичними методами.