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

Abstract

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 ро¬ботами 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 ва¬лу двигуна протягом часу пуску виникає необ¬хідне прискорення і його кутова швидкість зро¬стає від нуля до усталеного значення, що від¬повідає паспортному режиму. Протягом набору частоти до усталеного значення власна частота обертання вала двигуна є функцією часу. У процесі пуску механізму підйому вантажу ви¬никає резонанс (частота обертання вала двигу¬на дорівнює власній частоті коливань системи «привід - канат - вантаж»). Саме цей резонанс призводить до суттєвого перевантаження дви¬гуна у процесі набору ним усталеної частоти обертання. Необхідно приймати заходи щодо зменшення небезпечних перевантажень двигу¬на у процесі його пуску, а також зменшувати до мінімального значення коефіцієнт переванта- ження/навантаження (динамічності) у пружно¬му елементі механізму (канаті). Для цього ви¬користовують сучасні механотроні системи ке¬рування 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 пі¬дйому вантажу слід враховувати способи під¬йому 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 Клос¬са, а також різні види динамічного опору обер¬тальному руху вала двигуна. Здійснений розра¬хунок параметрів оптимального пуску ванта¬жопідйомного механізму на основі обґрунтова¬них 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 чи¬слення. Наведені результати отримані чисель¬но-аналітичними методами.