РАЗРАБОТКА И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДИНАМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ КОЗЛОВЫХ КРАНОВЫХ ГРУЗ БАЛОК
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2023-126-3-91-105Ключевые слова:
козловой кран, модель, динамика, вычеслительный эксперимент, частота колебания, собственные формы, NASTRANАннотация
Козловой кран - это вид подъемного оборудования, которое используется для подъема и перемещения тяжелых грузов на горно-добывающих предприятиях. Козловые краны получили свое название благодаря своей конструкции, которая напоминает внешний вид козла с вытянутой шеей. Основными компонентами козловых кранов являются вертикальные стойки (козлы), которые поддерживают горизонтальную балку (перекладину) на верхней части конструкции. На перекладине установлен грузозахватный механизм, такой как лебедка или грейфер, который осуществляет подъем и перемещение груза. Кроме того, козловые краны могут иметь различные системы управления, например, пульты дистанционного управления или кабину оператора. Однако, в процессе эксплуатации возникает острый вопрос, предъвлемый высокими требованиями к конструкции крана. Во время эксплуатации крана возникают нежелательные эффекты, такие как раскачивание полезной нагрузки, что, в свою очередь, влияет на динамическое состояние балки крана. Для исследования динамических параметров качения полезной нагрузки и параметров колебаний подкрановой балки с целью определения собственных частот и их оценки для дальнейшего анализа возникновения явления резонанса. С целью решения данной задачи была разработана математическая модель системы, которая состоит из двух степеней свободы. Для нахождения решения дифференциального уравнения, описывающего полезную нагрузку, был автоматически применен численный метод Рунге-Кутты. Результатами решения уравнения были графики изменения угла отклонения троса от вертикали и перемещения тележки. Чтобы выявить влияние различных комбинаций сочетания массы полезной нагрузки и длины кабеля на частоты колебаний, был проведен вычислительный эксперимент и построена поверхность отклика функции частоты колебаний. Частоты собственных колебаний балки были определены методом конечных элементов в программе NASTRAN. Сравнение результатов моделирования показали близость значений частот колебаний полезного груза и конструкции козлового крана, что обосновывает необходимость дальнейшего анализа частотного отклика крановой балки на возмущение силой колебания полезного груза.
Библиографические ссылки
[1] М.С. Григорьев Сравнительный анализ конструкций подъемно-транспортных машин, применяемых в горном деле. Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 8
[2] Зубов А.П. Разработка методики оптимального проектирования пролетного строение решетчатых козловых кранов. Диссертация на соискание ученной степени кандидата технических наук. 2005. - 170 с.
[3] Yildirim, S., Esim, E.: A new approach for dynamic analysis of overhead crane systems under movingloads. Lecture Notes in Electrical Engineering, Vol.402, 471-481, 2017.
[4]Барановская Л.В. Оптимальное проектирование металлоконструкции тяжелых козловых кранов градиентами методами. Диссертация на соискание ученной степени кандидата технических наук. 2010. - 213 с.
[5] А.П. Кузнецов, А.В. Марков, А.С. Шмарловский Математические модели портальных крановДОКЛАДЫ БГУИР № 8 (46) 2009 стр 99-100
[6] Luigi Solazzi, Nenad Zrnić. Dynamic Analysis of Gantry Crane Under Several Trolley and Payload Movements FME Transactions (2020) 48, 281-286 2814
[7] П.А. Гаврилов Инженерная методика оценки сейсмостойкости конструкции козловых кранов с учетом местных повреждений. Научно-технические ведомости Cанкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2015.
[8] Д. Спицына, А.В. Шарыгин, И.В. Шарыгин Исследование работы кранов мостового типа при сейсмических воздействиях Известия высших учебных заведений 2012 №2 стр.3-12
[9] S. Yang, X. Fang, J. Zhang, and D. Wang, “Dynamic behavior of bridge-erecting machine ubjected to moving mass suspended by wire ropes,” Applied Mathematics and Mechanics,vol. 37, no. 6, pp. 741–748, 2016.
[10] M. T. Yamchelou and G. Nouri, “Spectral analysis of dynamic response of a thin beam subjected to a varying speed moving mass,” Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 30, no. 7, pp. 3009–3017, 2016.
[11] D. Stancioiu and H. Ouyang, “Optimal vibration control of beams subjected to a mass moving at constant speed,” Journal of Vibration and Control, vol. 22, no. 14, pp. 3202–3217, 2016.
[12] Yong-Woo K., Myung j.j. A study on large mass method on dynamic problem of multiple degree-offreedom system excited by ground acceleration time history // Journal of Mechanical Science and Technology. 2014. P. 25–41
[13] He, W.: Vertical dynamics of a single –span beam subjected to moving mass suspended payload system with variable speeds. Journal of Sound and Vibration, Vol. 2018.
[14] M. A. Foda and Z. Abduljabbar, “A dynamic green function formulation for the response of a beam structure to a moving mass,” Journal of Sound and Vibration, vol. 210, no. 3, pp. 295–306, 1998.
[15] Соколов С.А. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин. СПб.: Политехника, 2005. - 423с.
[16] Ремизович Ю.В. Транспортно-технологические машины: Методические указания / Сост. Ю.В. Ремизович, О.В. Курбацкая, изд. 2-е. перераб. и доп. – Омск: СибАДИ, 2015.
[17] Калабин П.Ю. Совершенствование метода расчёта пролетных балок мостовых кранов. Диссертация на соискание ученной степени кандидата технических наук. - Тула. 2013. - 127 с.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Мадина Исаметова, Олжас Джасинбеков, Марал Ізтелеуова, Газель Аблезова
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
