Луцько Тетяна Василівна. Обгрунтування параметрів важких стрілових рейкових кранів типу СКР з підвищеною точністю позиціювання вантажів

brief description

Луцько Тетяна Василівна. Обгрунтування параметрів важких стрілових рейкових кранів типу СКР з підвищеною точністю позиціювання вантажів: дис... канд. техн. наук: 05.05.05 / Одеський національний політехнічний ун-т. - О., 2004

Луцько Т.В. Обгрунтування параметрів важких стрілових рейкових кранів типу СКР з підвищеною точністю позиціювання вантажів. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.05.05. Піднімально-транспортні машини. Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2004.
Дисертація присвячена дослідженню деформативності кранів типу СКР і обґрунтуванню способів і засобів її зниження з метою підвищення точності позиціювання вантажів і ефективності експлуатації. Розроблені математичні моделі статичного і динамічного деформованих станів баштово-стрілового обладнання як геометрично нелінійної системи з урахуванням кінематичної рухливості зосереджених мас в системах поліспастів, що суттєво впливають на приріст вильотів при навантаженні крана. Встановлено, що параметри трьохопорного порталу істотно впливають на деформативність усього крана, крім цього, де-формативність баштово-стрілового обладнання обумовлює підвищену податливість порталу. Проведені експериментальні дослідження крана СКР-3500 ЕМ для оцінки адекватності розроблених моделей реальним системам.
Розроблені інтерактивний програмний комплекс для розрахунку силових і деформаційних факторів навантажених елементів баштово-стрілового облад-
нання і рекомендації щодо модернізації існуючих конструкцій кранів типу СКР.

У дисертаційній роботі дано нове рішення актуальної науково-технічної задачі, яке полягає у встановленні механіки взаємодії елементів кранів типу СКР і закономірностей формування параметрами цих елементів приростів вильотів гака при змінах маси вантажу і проектних вильотів.
Використання одержаних результатів дозволяє моделювати на стадії проектування деформативність складових металевої конструкції крана з метою підвищення точності позиціювання вантажів.
Основні наукові і практичні результати дисертації полягають у наступному:
1. Обгрунтовані статична і динамічна математичні моделі деформованого стану баштово-стрілового обладнання кранів типу СКР, як геометрично нелініної системи.
Статична математична модель являє собою органічно єдину взаємообумовлену систему нелінійних моделейгеометріїтамеханікибаштово-стрілового обладнання крана.
В основу геометричної моделі покладено принцип взаємної геометричної обумовленості або принципафінноїзв’язностіелементів, який полягає в заданні лінійних розмірів всіх елементів, як наперед фізично вимірних величин. В основу механічної моделі покладені рівняння рівноваги елементів канатно-стержньових систем. В результаті багаторазово повторюваний ітераційний процес обчислень приводить до визначення всіх силових факторів і величин де-формацій.
2. Чисельне моделювання напружено-деформованого стану баштово-стрілового обладнання на прикладі крана СКР-3500 ЕМ, яке реалізовано у формі інтерактивного програмного модуля для персонального комп’ютера, дало можливість установити, що на приріст вильоту гака при навантаженні суттєво впливає не стільки недостатня жорсткість баштово-стрілового обладнання, скільки наявність обертових кінематичних пар зі значними масовими силами в системах поліспастів стрілового і ІІ маневрового, що обумовлює геометричну нелінійність деформованого стану.
Приріст вильоту гака, спричинений параметрами баштово-стрілового обладнання крана СКР-3500 ЕМ при проектних навантаженнях і вильотах знаходиться в межах 0,6802,329м.
3. На основі математичного моделювання динамічного стану баштово-стрілового обладнання крана визначені динамічні поперечні переміщення вантажу і оголовка маневрового дзьоба в перехідному режимі зняття вантажу з основи з урахуванням просторового положення вузлів конструкції, що обумовлюють геометричну нелінійність системи. Встановлено, що динамічні переміщення оголовка маневрового дзьоба перевищують статичні більш ніж на 20%.
4. При підійманні вантажу з основи виникає горизонтальна сила внаслідок деформативності баштово-стрілового обладнання, яка обумовлює переміщення розгальмованого візка одиночної опори трьохопорного порталу до 0,650мі, як наслідок, призводить до скручування його поздовжніх несучих балок, суттєво збільшуючи тим самим приріст вильоту.
5. Доказана доцільність використання чотирьохопорного порталу. Моделювання методом скінченних елементів і розрахунок напружено-деформо-ваного стану порталу показали, що прирости вильотів при трьохопорному порталі досягаютьпри зміні навантаження в межах 22,3100т. Причому прирости вильотів найбільші, коли баштово-стрілове обладнання розташоване паралельно рейковій колії. При чотирьохопорному порталі прирости вильотів зменшуються на 40%. При цьому переміщення опор при розгальмованих ходових візках незначні у 6,5 разів менше, ніж у трьохопорного порталу.
6. На основі чисельних досліджень отримано, що осьові люфти в опорно-поворотному пристрої, які завжди з однієї сторони в площині баштово-стрілового обладнання вибираються повністю, а з протилежної максимальні, обумовлюють приріст вильоту гака до 0,3м, що не виходить за межі допустимого відхилення вильоту, що дорівнює.
7. На прикладі крана СКР-3500 ЕМ показано, що теоретичний інте-гральний приріст вильоту гака більше, ніж на 53% породжується деформативністю баштово-стрілового обладнання, майже на 36% - порталу і 10% - наяв-ністю люфтів в опорно-поворотному пристрої.
8. Проведені експериментальні дослідження деформованого стану металоконструкції крана СКР-3500 ЕМ у натурних експлуатаційних умовах під-тверджують теоретичні висновки щодо підвищеної податливості такого типу кранів. Теоретичні значення вильотів від експериментальних відрізняються у середньому на 28%. Теоретичні значення приростів вильотів, які обумовлені деформацією порталу, відрізняються від експериментальних у середньому на 5,5%, а значення приростів вильотів гака, викликаних вибіркою осьових люфтів в опорно-поворотному пристрої, - у середньому на 14%. Це дає підставу вважати, що з прийнятної для інженерних цілей точністю розроблені математичні моделі правильно відбивають дійсну картину деформованого стану досліджуваного типу крана.
9. На основі пропонованого комплексного методу визначення приросту вильоту гака при його навантаженні з урахуванням деформованих станів баштово-стрілового обладнання і порталу крана, а також вибірки осьових люфтів в опорно-поворотному пристрої, запропонована модернізація кранів типу СКР шляхом переходу з трьохопорного порталу на чотирьохопорний, зменшення вильоту стріли і довжини надставки двоногої стійки. Для крана СКР-3500 ЕМ, зокрема, виліт стріли зменшено з 6мдо 3м, довжину надставки двоногої стійки на 1мпри переході на вантажну характеристику, що будується за залежністюQ(L-DL), в якій враховується приріст вильоту гака DLпри навантаженні, що приводить до зниження сумарного приросту вильоту гака на 26%.
10. Економічний і соціальний ефект від впровадження нової техніки обумовлений скороченням часу робочого циклу крана, підвищенням продуктивності, а також підвищенням безпеки експлуатації і точності позиціювання вантажів нового крана. Очікуваний економічний ефект від впровадження модернізованого крана СКР-3500 ЕМ, що працює на вантажній характеристиці, протягом року складе близько 86 тис. грн.