Разработка и экспериментальная проверка алгоритма самонастройки прибора ограничителя грузоподъемности ОГШ для мостовых кранов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 62-:658.589

РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА АЛГОРИТМА САМОНАСТРОЙКИ ПРИБОРА ОГРАНИЧИТЕЛЯ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ОГШ ДЛЯ МОСТОВЫХ КРАНОВ

АННОТАЦИЯ

Введение. В настоящей статье описывается разработанная авторами математическая расчетная модель самонастройки прибора безопасности мостовых кранов типа ограничителя грузоподъемности широкого применения (ОГШ) с целью уменьшения времени настройки прибора и иных материальных и трудовых затрат для выполнения требований Федеральных норм и Правил (ФНП) по защите мостовых кранов от перегруза.

Материалы и методы. Для расчетной модели программы определены массодинамические характеристики крана (приведена масса привода, момент инерции, жесткость подвески, время отклика и пр.), обоснованы этапы подъема груза, на которых действуют совершенно различные динамические нагрузки и которые описываются системами дифференциальных уравнений с разными начальными и краевыми условиями. Используются численные методы для решения систем дифференциальных уравнений с использованием экспериментальных данных. Результаты. Введены и обоснованы допущения и краевые условия в расчетной модели самонастройки прибора ОГШ для практического применения в разработке и конструировании данного типа приборов. Реализован расчетный алгоритм, и прибор ОГШ запрограммирован в соответствии с расчетным алгоритмом. Проведены натурные эксперименты и испытания с прибором ОГШ с разработанным алгоритмом самонастройки.

Результаты экспериментов подтвердили возможность применения алгоритма самонастройки прибора ограничителя грузоподъемности ОГШ для получения необходимых на данном кране параметров работы и выполнения требований ФНП при работе мостового крана. Обсуждение и заключение. Указанный в статье алгоритм программы самонастройки прибора безопасности (ПБ) ограничителя грузоподъемности обеспечил выполнение требований ФНП, сокращение времени настройки прибора, большее удобство и простоту настройки ПБ ОГШ, снижение динамических нагрузок на привод. Данный алгоритм будет рекомендован к применению во всех новых ПБ ОГШ, производимых ИТЦ КРОС для мостовых кранов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: прибор безопасности ОГШ, защита мостового крана от перегруза, пороги срабатывания ограничителя, динамические характеристики крана, двухмассовая система «кран-груз» начальные условия, алгоритм самонастройки прибора, время отклика, запас по нагрузке, снижение динамических нагрузок.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Авторы статьи выражают благодарность сотрудникам кафедры «Подъемно-транспортные системы» МГТУ им. Н.Э.Баумана и генеральному директору ЗАО ИТЦ «КРОС» В.А. Потапову за их помощь в проведении экспериментов, советы, рекомендации, ценные замечания и критику.

© В.А. Рощин, С.Д. Иванов, Н.Л. Михальчик

В.А. Рощин1, С.Д. Иванов2, Н.Л. Михальчик2

1 ЗАО «Инженерно-Технический Центр «КРОС», г. Ивантеевка, Россия 2 МГТУ им Н.Э. Баумана, г. Москва, Россия

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

DEVELOPMENT AND EXPERIMENTAL VERIFICATION OF THE SELF-ADJUSTMENT ALGORITHM OF THE OGSH LOAD LIMITER FOR BRIDGE CRANES

ABSTRACT

Introduction. The mathematical self-adjustment model of the safety device for bridge cranes, which is developed by the authors as the limiter of loading capacity of broad application (OGSh) for the purpose of time reduction for device setup and of other material and labor inputs for requirements implementation of the Federal Norms and Rules (FNP) on protection of bridge cranes against overload, is described in the article.

Materials and methods. Mass and dynamic characteristics of the crane (the specified mass of the drive, the inertia moment, rigidity of a pendant, response time and etc.); various stages of the loads lifting, on which absolutely various dynamic loadings impact and which are described by the systems of the differential equations with various entry and regional conditions, were proved in the research. Numerical methods for the solution of the differential equations systems with the usage of experimental data were also applied.

Results. Assumptions and regional conditions in settlement model of self-adjustment of the OGSh device for practical application in development and designing of this type of devices are used and proved. Moreover, the settlement algorithm is realized and the OGSh device is programmed according to such settlement algorithm. Natural experiments and tests with the OGSh device on the developed self-adjustment algorithm are made.

Thus, the results of experiments have confirmed the possibility of the algorithm application of self-adjustment model as the limiter of the OGSh loading capacity for obtaining work parameters and implementation of FNP requirements, which are necessary for such crane during the operation. Discussion and conclusion. The algorithm of the self-adjustment model of the safety device (SD) as the limiter of loading capacity provides the implementation of the FNP requirements, the reduction of time of the device setup, bigger convenience and simplicity of SD control on the OGSh; decrease in dynamic loads of the drive. Therefore, such algorithm would be recommended for application in all new SD of the OGSh made by ITTs KROS for bridge cranes.

KEYWORDS: Safety device of the OGSh, protection of the bridge crane against overload, thresholds of the limiter operation, dynamic characteristics of the crane, two-mass "crane-freight" system, algorithm of the device self-adjustment, response time, reservation on loading, decrease in dynamic loadings.

ACKNOLEDGEMENT

The authors of the article express their gratitude to the employees of the Lifting and Transport Systems Department of the Moscow State Technical University named after N.E. Bauman and to the General Director of the Engineering and Technical Center "KROS", V.A. Potapov for helping in experiments conduction, for advice, recommendations, valuable comments and criticism.

© V.A. Roshchin, S.D. Ivanov, N.L. Mikhalchik

V.A. Roshchin1, S.D. Ivanov2, N.L. Mikhalchik2

1Engineering and Technical Center "KROS", Ivanteevka, Russia 2Moscow State Technical University named after N.E. Bauman, Moscow, Russia

Content is available under the license Creative Commons Attribution 4.0 License.

ВВЕДЕНИЕ

Остасно т|эе^(5опониям «СНЕ^1 пс^дъ^нь^е! краны оснащаются огр1с1ипчивЕлямс г|П^1^е^по1е1Ъ)п емнопнИ1 Задачятякого п^^ода е^^пяиссяавти (ПБ) - обеспечить подъем поминальносоиоуза и не ДОПуЯТеТИ ОТПовя от ОТИ(ТВ^иСЕ сявТ!У, тою ставтягащссн у СС11т^ ес нодЕТолвньсгя П|У0е)0|С1з1 ра^.П1ЧТЧ01х фиpЫВП0CBT00ДHTeаeЙ2 ОсНоМУПы

на рсзныю ^чппюзт^моюч нпвевге!уяияу «и«с«фс-за». Всздействие ^ ь« равнин яфано ояювпюп чаетсо в ^.ц^о сигиоа« на исуолнсееионыя мехунпчэды сэппич (элепродвигатель подъема, тормоз и орочие) о«я подъемо пoминвлотaгa грузи и длп всвснувои п|соцесса подъсмт пли масае н^ч|дз.iд свс>1всег Гп0% пссмнссмльно-п.

В ссяуой ссс^т!0'^ С)ЧBCIП)CПП|Э^H ПpПBИBBpaбВс ты ограивпителс фyзснсдъомнacсо для настовых кранув rlоятвпloгя тояо ОПИ (пспоси^^одзн"-;^ ЗАО «ИТс- «аНC[П» -с Ипутнопспп M«cпoвaтсH облЗ [с,Е,Е].

Oг|в«нннот«ев фoв«вoдъoмысcти к«ьнoв моске^впо яипа Опт- поппнасоачены ч/ля вы-полнесяя тр^ований Ф1CП со знщито кa«пa яп перефуза. Ияаяв^я чси«нвl ортбора основон на к^пковременвом ятклютсн^и двигонелп мехспизмв нoдHleмв фЕОФ нпй oooннжееии нагрузквП ycвоoсвяЕтнсеo в Пд ОГШ пром«я жутoчи(/чrг пс^па п^^пптанит. В ввсто с «ем что псо опоскс рззлвчают«с по своим дипaтlие ческим )ыaaoзыaоистнтeм епpввoдeннoв масс« привeдоl мопонтап итe|ГlLчипl peaдтнoв оповПг сти пoдъонa гaов« н г^Ч5(^чио^е, ириeстонoнкв данвпчoпpибoь« необходомп йpoитнoстн пго точнпю оыьфойки пa-- конкяэетоыс дсна-лсчЕ-ские воыомотпы иaгтдссo к«она [н-.б].

Как ппjкaипли пpoвидeпннlo оаследооании [6], алголовм, пп)ocоaдчгlзo реализованный в ОГШ, вместос пыпcЕнeнп«н ссeПoнaпнй ФНП по запретупедьео« з|:5^oв тсзвслявт снозить динамисссвие воеc«ззз н« РЗ}зНв ото обеспечивает большее орсмя этcплyaтпяии и новыша-ет безопалностн работы в°пна.

Ксррлытнь« всaптoBгп пососос Чмтснooое-сти для иогаюпoпво г/oжнЧl.]2 PloоЧттысoний, «дем^с^иро^^нияс вoиoCaт«линыx ^нампосы ских ссоцеснсс тсн отрыво пoЕинa(тьвo(o гон|т за и псо eеo oс)гrтпоиe псн псcогонзс с сесвма

"^f^^C^oёмкии процесс, сватанный са значительными временными, материальными и трудо-зчтратами внкнокск[залиИ)инииронс1сноио персонала. Для их сакращрния быр разррдртрп оадифицпвогонприбор ОЛСН и функцннч НЬЮОиОТОЧНОЙ 3<свссф ССРСРЛоИ и ДРФСРКЦ НЭ-

кр)фз:зиз1 н раирабетсср пелнсоыма [cCPiopfcrcKTKH пнирцрпныл данлых, ик отаккс кетоаа1х з^при-дсиаютса встсмаскоые аарсо^траз! оссзаоНки пдииКсфт ксд встфстчый кдеР\ ИКа аснетекии иыиолитма ассфкммы, aппpтснкp-лppдин0аип-и(^го в каз^и^р^тк О ЛИД п роисх^^зрч на мипраисоН-оа прлборс под сонксатныр мостопсИ кран длд oбeлpылекни выпoхкинкя требопыний р-НП)

Нлетраиваемыои пааамасоеыз ПБ огрена-ео^кафенка свиоются: паедcссиделнаыИ порог срабатыпания; врсмя останивнидвигч-соди; пирюн зап^см сс мaдепмчcпнop сpгpвгс с<и| сорсн зансоса по eво1еcРп назр^ыкек птнсоа аииpвшз!пиг[ пc1еп)ë!дc; nccacaHap ap^opi кри налевос оагдосср «О»; -acasape- ^afoi-a про aoмнксо[ггкoH нафскос «1».

В склиельчpН |К^;сги^3:í^"^^гсno^г крчеии крнло-и-л Оаии с сл<opитхом сpлспоpкaoа^lс n0pi0T зе-npep"a кс средсе0 зсаг--гккр тс рабиоссоосеТен T РТснИ со зниЧИТвЛЬНыМ сюнышооием наето-кы цпсеpе датлика наго-оои то сресни-кю се вpоменех осыгсскг^ения.

Данные сиpинleкpы 10ы ccоcопкывaютоя niDOHfKaMMOíli самоностройкп на основе данкыр, оcоpчeнорlx по кPCиолзним Кыпкко<)сн дстсс) нредааритааьпым зекарчм нодыимын и-итм0 ниюковоИ i^^^^^c^i^h и груза известной массы, о ре,и<г зоесoесныы дынные краны.На основик нии зaпниaнныоыPнлыxпHт зоидваритеиндых пoдх^кс-cx заоно oчичдыляюио^l

н и^eccкocтгc к|кан^ о;

- время отклика системы на сигнал отклю-

-К^НпЯ Тоткл ;

- наетиойки «0» и «Ь», соответствующие пу-h^p^^^^c^^o п г^с^^ын Мн;

- реальная скорость подъема груза двига-телемподъемакрана.

Функция записи прибора ОГШ сохраняет в памяти прибора все значения нагрузки (в кодах аналогово-цифрового преобразователя АЦП) в течение 6,8 с с частотой опроса датчика 250 Гц.

1 Федооаоыиыс нормы т поовила с чПиьсиe трсмышлооной безопасносви о<Прзиила безопасности ooаcюыx ороиз-водствооных об'нектвЕ!, на кот(зо/^1с испол-5;!уютса пl3,aъeвпчlч с;оо[ипжин1.^я». О2Вррждаоы з[^иапиос сЗедегс^льзГ^ос (0JЗч>Ие бы пoRыoлягичecксуЯ, т«;онолог2^(^1^1псрмв и с^тсмнзми вппчорт ет 1ИНВ.21е^;Зг Р£>^3ЮГоя: Пttч:-С^г^gcl^(^Hа.rlг/dо(o/[зчiH«Ье rиоteHПыгsт^г^я^-^■^с^^Г яв 1201Н-п-53Р-оЬ/ (пти"^^ 10.2^Е11М)

2 ООО «Арзамасский электромеханический завод. ОГРАНИЧИТЕЛИ НАГРУЗКИ для МОСТОВЫХ и КОЗЛОВЫХ кранов ОНЫ: 5Мр://кетр.ги/о^/12-исП-1М0т (дата обращения: 05.06. 201Р) / ЗАО ИТЦ «КРОС». Ограничители грузоподъемности. ОНЫ: 5ttе://itCсПrио.rо/cкteмиry/имrксic5iteliсмrоzиеиdemсиоti (дата обращения: 05.06. 201Р)

© 2004-2018 Вестник СибАДИ Том 15, № 4. 2018. Сквозной номер выпуска - 62

Vestnik SibADI (Vol. 15, no. 4. 2018. Continuous issue - 62)

Алгоритм настройки ПБ ограничителя грузоподъемности ОГШ заключается:

1) Произвести запись подъёма груза известной массы при заводских настройках 2 раза: без включения исполнительного реле ограничителя грузоподъемности в электрическую схему механизма подъёма и с включённым исполнительным реле.

2) Внести в программу расчёта необходимые паспортные данные мостового крана (номинальпрю скорость п-доомо груза Ин), а также определннные на оенованни гаписер 2- х иоинагаьар жтмнат инпрщииН и тр-моз-нои момодт дви-нтеляАТд.

6И Г^аграммно рассчитать: период соб-стдонных 1-<дл1Г(дтни1н сис;те?мон.1 Т ; жеадкс-(-ва системви С л вИУМП системы Т

Н откл

по графикам без включения исполнительного реле ограничителя грузоподъемности в электрическую схему механизма подъёма и с вклю-чённымисполнительнымреле(рисунок1).

4) Самонастройка прибора ОГШ согласно заданного разработанного программного алгоритма.

5) Произвести проверку рассчитанных алгоритмом программы порогов срабатывания прибора. Прибор должен предотвратить отрыв груза в 125% от номинального от основания и разрешить подъём номинального груза.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Программа расчёта параметров самонастройки ПБ ограничителя грузоподъемности ОГШ основана на использовании двухмассо-вой модели «кран-груз» с упругой связью. Соответственно масса - приведенная масса вращающихся частей привода крана, масса т2 - масса груза.

Расчетная модель предполагает первоначальное определение массодинамических характеристик крана на основании двух предварительных подъемов -пустой крюковой подвески и груза известной массы и определения на их основе приведенной массы привода, жесткости подвески, время отклика, реальной среднейскорости подъема.

Далее в алгоритме программы предусмотрены решения дифференциальных уравнений (ДУ) на различных этапах подъема груза до момента срабатывания тормоза двигателя подъема, сопряжение краевых условий на различных этапах и построение модели самонастройки прибора.

К таким этапам относятся: этап разгона привода и выработки зазоров; этап отключения привода; этап отрыва груза; этап свободных колебаний груза. На различных этапах подъема груза действуют совершенно различные

Коды АЦП

Рисуноои о Т-р-делиниетраоеит ооклвко сос/анды Тоткл подвумэкспериментальнымграфикам

свыключеннымивключеннымрелеограничителяг/п

Figure1-Determinationofthesystemresponsetimeaccordingtotwoexperimentalchartswith

theswitchedoffandonrelayoftheg/plimiter

динамические нагрузки на пр с вод мостового крана, которые описываются сиатсмамт ДУ с различными начальными и фиавыми ссинви-ями.

Для решения этих систем ДУ применяются сисаенныт м6тТдыЕ испинвоосанибм ;^кипнрв-ментатьных дспньии

^.арэ^с-еэтррьз!, а:отго|:^р.1е- оррсэднтяюаая но гжс^ г-е|ЭИР1(Е5Р1т;а1Л1--Н1м1Р'1 .мно—визинн! офо пе°:)Е[и,чис>й ио--ст|эо(ок^ п|:::иС)0С>0 - доро тс^01ии)ш^;;«с п|Н-1 оустоН Ещвжоиот подвоско в во^томо соима оннисспной м^ссоп:>

). Т, с ц т—иоод онгкcтв<ипн^и|»- 1иол(^^ани^ сиксепггы «к|эaцт0Е)твз».

« Мтссн нсI)/lll1l^Сi^лlкH0-0 друза paсаиитыяо-о«сс по <:KlO|Э^юс.пí- Н):

т,

1-11 и •1000 и

изк - с,

«

си

гдаз с» с вслсвоо ностсотно псиВорт; Ис- яо-постсoоко п|эи^^|эгв^ исг, ;5н;^,-^ени(Е! нагрузки прси п(«дlьel(гe фисо изв«рснсB маяст 0Ска кг;

3< Затев тл«саиямoy г"1>:;с)Г|Э^1к.!!в:^: опр^^д^^ лясоя змаасние меоииости монетка1 псдноскн С (2с

С = -

оИпг оы

\де

уи)

а. Определяется реальная скососиь подъе ема на основании врюю/юнных иамеров = аови-ками(4):

Реальная скорость подъема отределйатся на основании ^|за1\лениых кемесос (г:^г^^^«lи^^aи/;и п|пи нpoxсиnдаЕив иоросни в СО, зо, «-Г1 оо 80% навниокх )«« «кс , пп° Х8(Д. о п|З0М0>1^тк^х можда порогамк ^рмчипыорютсс нссомый вели «ипвn Дсс аеседенх точог^ \ и | псфуипм Д

Е}

Те«да =. едп- — )(■,-■ «МЕ л,. >еВз чего сспе-(СЬЕ^"|1и сбтоо п^ссть , йдохедомый г(с^зох1 мсжмс Е с: ^ "««о вaфyзкH: посозеляет:

ас

Д1

(ae-mеmдg

«Ис И « о

Сй

кдк «СлД- вaс|пиоко, eoопвepствnн)щaо значе-кик« ил)йокем нлфузсн С и С %>

а И«- .

Оеаляюая нсаoтoa соосс^ть на к-ом этапе -м(^>саУ / п И % нaгpyзн-1H ав^демямтсякск О0-—)

V

срДк

_ ада 1-ее

(4)

где , ti - время, соответствующее / и я М нагрузке, ХАк -путь, проходимыйгрузом на к-том эптпе.

5. Приведенная масса привода т1 (5) 0п|эс^/eхя0пся из оиерзсп:

0)п

-1 =J-ды,

(5)

где VI. пн Пою» - СКОрОСТЬ нсдъема фуиа при пустойкрюиовойподвеске; С -характеристика фана, Vн - номинальная скоростьподъе-магруза; ¿У0 = 2тг0 -максимальнаяскорость вpaщмииж двсргаиеля и)эт пусти1 кркжкхой подосого- щ - СС0И X лйС - гс-\ссо о(б^-)отсоо ГС|ВП 0yвист крск^ков^2! ИОДСЗ^СИИ1 м г мамент ^Н^РСЗЕИ нодкижныхп-итей ь°ена.

>3. Е«к>^ЕГЕ-оСП)итол>)20 руслйтт1^:^^^1\/1 ссед-нюю ьриЕ$е—^ен^ую силпт ^жоможеоин ЗНЮ супо° )ио1и сонОрнжсний т ирмечвти11( тз!ЛОж^нных в [7,8:о, Ю^^Щ

Ж- пи» 0РE>>

(6)

где tи - время торможения, т1 - приведенная юзсх-е п^тода кг]|£;^сиа^ и» - номинальнот сап рЮСТЬ пОДОеда 1"аоЗ<Г(

7. По графику двух замеров (см. рисунок 1) пирсЕнлсpтжс Е^комэи^яе 0|екл1ы-а сисисмы Тооы1.

Далее в алгоритме программы предусмотрены решения ДУ на различных этапах подъема груза до момента срабатывания тормоза двигателя подъема, сопряжение краевых условий на различных этапах и построение мо-делисамонастройкиприбора.

Этап 1.1. Разгон привода и выработка зазоров

Предполагается, что в момент включения 0двигателя грузовой канат не натянут, а также в приводе существуют значительные зазоры, за время выработки которых двигатель вместе

-нафpнко, C0с«пииаснсющ0с коом!» с тг привода разгоняется до максимальной

скорости вращения (о>0). Значит в начальный момент времени для нашей модели ( И = 0, t = 0) двигатель вращается с макси-

н^^1з00му фузр и пустое фюноннн и агвескк.

От >ввeтиoeип гсо.с)Е^ески| 1 рув нзвест-

иой 1и^сс;Ы:

мальной скгртсгню и вырабнтаЕными зозопахы. ,^^с|э0р1ыа11_.и10 конпра р этот 1ч/101пеит тгс^кнс^ можео считать °авной Н^ИЮ.

Тад век дзнссвпль ьмеет не ыь.еэ^.^кзно ряс-крох меоаничсокит харавсористик. ото оперостд вращвонс О^днэт карать п ^соян нть|эу;зеи. беходв аз еого что Е|:»о^(бне .нЕрооси в ныееенкях ен-маптов ннв1-г^тгоо1я те более 1,3Мн рМз - рлмиэолыныз врувящыН тюмпня дво-аооле) положим характерисбеьэлинeрной. Из нее выразим зависимость приведенной силы тяги чоюнода Щ (л) , лейслвующейсо осорюны приводанаприведеннуюмассу т1 ,отскорости привода(8):

17 л0 - лн

л Е л0 - Щпр~-н

Щн (7)

щ (л)еО^!)^ ,

уь-л, (8)

где V - реальная скорость подъеиса г—иза, п 0- - скоростл енК'лзанныевформуле (5). Еоло1.О. Вытяжки каната що отрыва зцох^гвс

На ероиз этапе проиихслит пссг[нье:гп1 <тк^ени<!э аасяы км. рта счвт деформа°ни 1^ганат^, вызывающее тяжу н^1гяж(^н^!Р| 1^0-0013(4^1 в сЕ10ю опеооде против-юа0——: иоз^сстающрд пгэ иех5нической ха-ракиесис1"ике пцэю^е.цпэи нйнат ртлт таги конвода Щ-Нл). /Ссесшею ДУ по ^р>£кехкнию с иол ("^Цн.

. /л—ч рИ хн

1°яшкЕ|)|Чй) .фявсясвя Н ию=ося ^ нндя (10( при сачельсыо л((^и10^ч1ях мы(0)=И ©

-= оа хот+-л=ех (Сгит(рх ь С^оф)) в-В ^ ^

тяе -(яр в- е-уо; ^По^х чт д рв 0 н^-с р0и-в ° о ^УХ.

яильнО )(5инл»л (1 и)

НО осчонид ооянреиоо э^£[[!1<э намедни кереходноге пропотса й^. Моля-дел ялляется

сиОо аенонстыо силыи ^и^|р^)ы 1"с:>ситкк колист неяи фчио 0-(н — 0о25/?Ю (молый идти): -ШтсИЗях -оооижынио ^|жоме^и нотйoзя псч|рс1(:)1г^ > Псршит поодое^соечныИ пPыoг пы-осое янос pякoмснданoй Даеяыы [Иве Ытрннмб0ж п^с^ диооенюе мыв о-сосн ся^илк^нниоо 00x0404 а тдкжя из ятабтaшeнпЫ общего рпдхидс и ношено— ^а1Цпач!11, давною еОО) 0"с нмснныионяй нп!ПГ"|Э111^1Я1)>. Псяхт Poaгo зва,

сянио О^1 и П— . выХок-ем дaxвнскшии ^"кап: ^сн>и Н ыяаяоиопо oяoыыo, знаоин 1ы п(сявооо ятапа ст—г пттястост, ослп неб- зиечнт п>шквс^ ныаyюыcдco я н^о([[ходиэ^о аоссматривать второй этап натяжичня я еиыинюченным п|Эиг^01L]|0мl Эмат 2. Этна юоключстио п|ЭЕ1:^о1гг^

Нотадо етаго cяoяпaooвийын тае-ени рд Xясвпю ,LEl1^c/1гlHI гттн )Hoxo1l0lll1т ою инерции с первого этап и (0 Н Нпс). Доя эояго он^псг ДУ на правнанию сил пEEиcидоeo ноя1 Ч1|ч):

аК2^

М (12)

Ркою-юи дкяенения 12 ищется е еи°е (13П три нa■дк^кllгнlt/1x яслывиос Н^ы) ^Э^^Юэ)} ) и

ПЕкДГсо) Ю О1-О-— .

эH2|B(Ы =1= х^+щ Ю Си ^гЕ+Кк'»» + Си П) + 0 (ИН)

Том 1 и, № с. 20ЕН. ^^^^пзной иниы)^|г тыпуссо - (512 © О^^О^с-^О-18 Лгстни) TCн^AПClЯ

(Е/о1. 1Ю, ко, 0: Ю0Е^| СД.спСОпи.^иг^ ¡с;=ие -62( Г^C(нLni[н ^ЫЫтАтИ

зг-с э

где C,, C2 , D - константы, получаемые из решения задачи Кении.

Из условия окончания этапа наасдим ваемя лереходного процесса апп. Условием окончания является либо равенство аилы упруеости каната весу груза т2 , либо полпря остановка привода. Сааспивачм заааспия tm2 п Ппп, в1ы1би|Л£эега1 далчаейший этап: есла апп наступлат педвым, значит к концу второго этеса грзуэзз оторлелса, и мы переходим к рассмотрению торможения с «оторва-eaiM» грузом; если нет, заачит приаод аетановилая it ариз и«о оторвалса.

3} Этап, Этап отрыва чруза

На данном этапе проилходил этрыв гр.за а асключенным прлиодом. Натяжение в канате начинает зависеть от доуе ксардинат одноассменно. Вторая месса (грез) дчижетая под действием стлы упругости каната. Запишем clЯlc;тe^о>^н ДЦТ^ по уравнениям сил для доут мачс (14) и (15).

с(-х4 +х3)~т2 g = т2(НТ)

dt (14)

d2x

-FT-х(х4-х3) = т1( -—Х)

н . (10)

Приначальныхусловиях^Хал,2 = xt(Kt( , (4(t3() = H2(tc2(о 1ин(Тэ2( "а 0 и =3(Нпз( х0

Решение листеаы линейных ысодно^вдныхдифференциалвиых уравнений находится численными методами Рутга-Кутты.

Мпмепн виемдни Илс кегдн скеаости пцэи^од^ги старсаиисх (авноЮ нулка нелнется граничным условием е)(тисго этяпа и нячалиным уелчвлем дли чеивертого эпопСс

Этгчп ( Этап свободна: колебниис гроза

Начало ттчиа соотвнтстнует в(емени ¡О^. ДУ по уравнению сил для этого этапа имеют вид О 6):

сх5- meg = т2(ВЛЫнХлН dt

(16)

Решение уравнения 16 т(ется в виде (17) п|ни начальных условиях ( (tnn3( = v3(t„n3( и (5(tm)XXV(=„23X-

(O(t( = (юдх ()л = C5 sin(ßt(xC6 еос(ßt„ х D г17)

C(, C0 , D - констаиты, полунаемые из решения зпдечн Юоши.

(с)0„зем окончбтия яхита овояеясо! овоачааяе времени срибитпеинио t = t > X t

J шс „в п„1 ср

Пример рaoчeтa изменения пагрузие при подЦъемчи груза массоН Р(2Кт. для мостовых сранов приведен на рисуи^ X.

Путем впоанпювания прeдвaрнтслывoгo порога орабо^^ния с дхсэретпым шсхох в 1 %В> определяется эnoтрамч(ынoe значение нагрунки йри орр^^ично!м уясл^Е$ий^ ^)нн<с0трьз1^£а»» га(за мпосоН 0г2Кт ■ Пвлунонное точим ебраком значнниа п(ся^двазгсителыног-«:) порога срабатва ваи-юся является оптипэалпной вяатроРво-] офапиоиталя фузоподъемности.

Запас по нагоузне кз усаевия ««неотрывя») ион - 2(т соспбт^Е^ил-Е иолядка Х^ХЛИИ. Помог :з<:)пр|)е(Тс- по хaесимллпнoH нсфузне ycтaгaилинoeтcя ня уровне 1-Х% м^еспзг^ее рaачoтиеаc макаи-малпзног^о зпачения.

Плрог разсeшкпиo пнд((мч устананаинозтся на Жо ниже хнинмaлпнoги значения ноирузки в |Э<абоТ\1^(^ lj^ki^КлЯгсее^ со нкмюиенрым cсeлe оиаеиичителн грсcoиядлпмнoрти.

(äKi;]00'^201i^ BеcтнпкХcPАДИ Том C50. №4. 2И08. Сквозвой ногЕперз тыпуска - 62

СХиМяО )■aAD■ (vvol. 15, пок н. 55018. Continuous issue 62)

Рисунок 2 - Изменение деформации каната при подъеме груза массой 1у25m , Figure 2 - (Change ое the rope Pefacmation by the we/girt li ftiag of 1,2 5m я

РиЗУЛЬТАТЫ

Для подтверждения п|аименумости расчётной модели и программы самонастройки ПБ Уыли проведены испытания прибора не мостовом рране г|ру,зопс51ц11=.<^1иуис^с;т1/10 1,6 т. На основе саиасанъых данных о подъеме пусес/й крюковой подвески и иомииаланого грузом и паспорткых донных арноа б5|ыли оуплэ^депнf.i динамсчеооие ^гтрнслстениус^тики урана и врамя отклика 7U . Были теоретически опоедс-лены предверительный порог срабатывания ограипситуля грузоподъемности ОГШ при пе-изззгмоеинном времени йцайатытапи я Сруб , составивший 30% от номпесльной нагрузки, и порог запрета по маквималапой нагрузке..

К[уб - время С[2с1батывания, предваритпль-ео устаооиленоое в припоре ОГШ. Так кау в данном опыте время срапетывания не вли-

яыт на оснееауо с^ууныкц-^ии^ прибора, оно принято с =4 с, что многу больши веемене

рпб к ур

полной оутанояки приеода айорн = М,1Л С и необходимо для еспокоения кол^бгани^ еыуза после остановки двигателя.

Эксперименты подтвердили возможность пнименении рэ<Е1зро;^frrET.aннгоы алгоратма на-монастройки нpиУh>pа Chl2Lpl для выполнения требоваею!0 ФНП на дауном пране - пoдaама номинального гроза тн и занята подъема гу^еи массой 25т и показали снижение мayсималоoых дин амических нагрузок на привод крана (р исунок 3).

В Ы1ВОДЫ1 И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При разработанном алгоритме программы самонастройки ПБ ограничителя грузоподъ-

емности ОГШ для мостовых кранов работе с заданными параметрами и после проведения экспериментов по подъему груза мосто вым краном были получены следующие результаты:

1) Выполнение чребований ФНП по обеспечению защиты крана от перефуза: подъем номинального груза т и запрет подъем а

1,2 5тн.

2 Сокращечие времени настройки, большее удобство и простота настроочи ПБ ОГШ и меньшие трудозатраты специнлиста.

3) Снижение максимальных динамических нагрузок на привод крана.

4) Зспчс по нагр^ке из условия «неотрыва» при 1,2т5т_и составил порядка 2,4-2,5%.

Введены и обоснованы дооущения и краевые уеловия в расчетной модеке самона-чтрюеки прибора ОГШ для еекеткческого ч|эименения е разрааптке и консточпрованчи данноге типа приборов. Реализоваа расчетный алиоритм, и прибор ОГШ запрограммкро-ван в соотвотствии с расчетиым алгоритмом.

Рйиультаты эксрериментов подтиердели возаожность применения алгоритма самона-

стройки прибора ограничителя грузоподъемности ОГШ для получения необходимых на данном/! пмане параметров работы и выполнения требований ФНП при работе мостового крана.

Результаты экспериментов также подтвердили удобство программы самонастройки и сокращение времени настройки ограничителя грузоподъемности ОГШ.

При дальнейшей модификации алгоритма программы следует учесть жесткость осно-еания и демпфирование каната, что повысит запас по нагрузке и дополнительно еще снизит динамические нагрузки на канат и привод кранч.

Планируется разработка и производство новой серии ограничителей грузоподъемности ОГШ (ЗАО ИТЦ «КРОС») с программой на основе алгоритма рассмотренного в настоящей статье.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 Тимин Ю.Ф. Корников М.В. Применение ограничителей грузоподъемности типа ОГШ в составе кранов, эксплуатирующихся на гидро-

Коды АЦП

■При отключенном приборе ОГШ

• При включенном приболе ОГШ с предварительным порогом 30%

400 Время, мс

Рисунок 3 - Динамические нагрузки на канат при подъеме номинального груза тн при включенном реле

ограничителя и пороге ЗЬ% номиньльной нагрузки и отключенном реле Figure С - Dynamic load on Uhe repe lay the rateK load m liPing when Uhe limiter relay is switched on and the threshold of

30°%o of the rated loadwhen the relay is disconnected.

технических сооружениях // Топэнергопром. 2014. № 5 (январь-февраль). С.32-33.

2. Тимин Ю.Ф. Горальчук П.П. Ограничители грузоподъемности для мостовых, козловых и портальных кранов // Федеральный строительный рынок. 2008.№ 3(68) апрель. С. 28-30

3. Тимин Ю.Ф. Корников М.В. Ограничители грузоподъемности типа ОГШ: реалии и перспективы // Федеральный строительный рынок. 2010. № 5(85). С. 110-113.

4. Иванов С.Д. Обеспечение корректной работы ограничителей грузоподъемности кранов мостового типа // Механизация строительства.

2014. № 5. С. 23-25.

5. Иванов С.Д. Стенд для изучения работы ограничителя грузоподъемности и регистратора параметров работы мостового крана // Механизация строительства. 2012. № 8. С. 32-37.

6. Иванов С.Д. Экспериментальное исследование динамических нагрузок на мостовом кране, оборудованным ограничителем грузоподъемности // Механизация строительства.

2015. №6. С. 54-56

7. Носко А.Л. Федосеев В.Н.Энергоемкие автоматические стопорные тормоза с торсионным замыканием // Приводная техника. 1997. N 4.

8. Носко А.Л. Носко А.П. Исследование охлаждения тормозных устройств ПТМ // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. 2005. N 3. С. 88-99.

9. Носко А.Л. Носко А.П. Расчет нагрева тормозных устройств ПТМ // Строительные и дорожные машины. 2007. N 3. С. 38-43.

10. Носко А.Л. Исследования тормозных устройств кранов. Der Kran und sein Umfeld in Industrie und Logistik. // 19 Internationale Kranfachtagung. Magdeburg. 2011. Р. 45-55.

11. Носко А.Л. Методика оценки изменения тормозного момента применительно к тормозам грузоподъемных машин // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2017.№ 5 (686). С. 37-44

12. Носко А.Л. Оценка эффективности тормозов при обеспечении безопасной работы грузоподъемных машин: монография М: Университетская книга. 2017. 136 с.

13. Шакаров К.К., Иванов С.Д., Носко А.Л. Определение параметров математической модели механизма подъема мостового крана, оснащенного ограничителем грузоподъемности // Механизация строительства . 2017. №6. С. 46-49.

REFERENCES

1. Timin YU.F. Kornikov M.V. Primenenie ogranichitelej gruzopod"emnosti tipa OGSh

v sostave kranov, ehkspluatiruyushchihsya na gidrotekhnicheskih sooruzheniyah [Use of payload type OGSh limiters in the composition of the cranes operated by hydraulic structures]. Topehnergoprom, 2014, no 5 (yanvar'-fevral'), pp.32-33. (in Russian).

2. Timin YU.F. Goral'chuk P.P. Ogranichiteli gruzopod"emnosti dlya mostovyh, kozlovyh i portal'nyh kranov.[Limiters-duty bridge, gantry and portal cranes/ Federal'nyj stroitel'nyj rynok, 2008, no 3(68) aprel', pp. 28-30. (in Russian).

3. Timin YU.F. Kornikov M.V. Ogranichiteli gruzopod"emnosti tipa OGSH: realii i perspektivy [Limiters-duty OGSh type: realities and prospects]. Federal'nyj stroitel'nyj rynok, 2010, no 5(85), pp. 110-113. (in Russian).

4. Ivanov S.D. Obespechenie korrektnoj raboty ogranichitelej gruzopod"emnosti kranov mostovogo tipa [Ensuring the correct operation of the load limiters of bridge type cranes]. Mekhanizaciya stroitel'stva, 2014, No 5. pp. 2325. (in Russian).

5. Ivanov S.D. Stend dlya izucheniya raboty ogranichitelya gruzopod"emnosti i registratora parametrov raboty mostovogo krana [Stand for the study of the load limiter and the registrar of the parameters of the bridge crane ]. Mekhanizaciya stroitel'stva, 2012, no 8, pp. 32-37.(in Russian).

6. Ivanov S.D. Ehksperimental'noe issledovanie dinamicheskih nagruzok na mostovom krane, oborudovannym ogranichitelem gruzopod"emnosti [Experimental study of dynamic loads on the bridge crane equipped with a load limiter]. Mekhanizaciya stroitel'stva, 2015, no 6, pp. 54-56. (in Russian).

7. Nosko A.L. Fedoseev V.N. Energoemkie avtomaticheskie stopornye tormoza s torsionnym zamykaniem [Energy-intensive automatic brake with torsion lock]. Privodnaya tekhnika, 1997, No 4. (in Russian).

8. Nosko A.L. Nosko A.P. Issledovanie ohlazhdeniya tormoznyh ustrojstv PTM [Investigation of the cooling systems of the braking MMT devices]. Vestnik MGTU im. N.EH. Baumana, 2005. no 3, pp. 88-99. (in Russian).

9. Nosko A.L. Nosko A.P. Raschet nagreva tormoznyh ustrojstv PTM [Calculation of the heat of the braking MMT devices].Stroitel'nye i dorozhnye mashiny, 2007, no 3, pp. 38-43. (in Russian).

10. Nosko A.L. Issledovaniya tormoznyh ustrojstv kranov [Studies of crane braking devices].Der Kran und sein Umfeld in Industrie und Logistik - 19 Internationale Kranfachtagung. Magdeburg, 2011, pp. 45-55.

11. Nosko A.L. Metodika ocenki izmeneniya

tormoznogo momenta primenitel'no k tormozam gruzopod"emnyh mashin [The method of the change of the brake moment estimation in relation to brakes of load-lifting cars]. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Mashinostroenie, 2017, no 5 (686), pp. 37-44. (in Russian).

12. Nosko A.L. Ocenka ehffektivnosti tormozov pri obespechenii bezopasnoj raboty gruzopod"emnyh mashin: monografiya [Evaluation of the effectiveness of brakes while ensuring the safe operation of lifting machines ]. Moscow, Universitetskaya kniga. 2017. 136 p.

13. SHakarov K.K., Ivanov S.D., Nosko A.L. Opredelenie parametrov matematicheskoj modeli mekhanizma pod"ema mostovogo krana, osnashchennogo ogranichitelem gruzopod"emnosti [Determination of the mathematical model parameters of the bridge crane lifting mechanism, equipped with a load limiter]. Mekhanizaciya stroitel'stva, 2017, No 6. pp. 46-49. (in Russian).

Поступила 06.06.2018, принята к публикации 20.08.2018.

Авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Прозрачность финансовой деятельности: никто из авторов не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. Конфликт интересов отсутствует.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Рощин Виталий Андреевич - инженер ЗАО ИТЦ «КРОС» (Россия, г. Москва, e-mail: [email protected]).

Иванов Сергей Дмитриевич - кандидат технических наук, доцент кафедры «Подъемно-транспортные системы» Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э.Баумана (Россия, г. Москва, e-mail: [email protected]).

Михальчик Николай Леонидович - студент 4 курса кафедры «Подъемно-транспортные системы» Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана (Россия, г. Москва, e-mail: [email protected]).

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Roshchin Vitaly Andreevich - Engineer of the Engineering and Technical Center "KROS", Moscow, Russia (e-mail: [email protected]).

Ivanov Sergey Dmitrievich - candidate of technical science, Associate Professor of the Hoisting and Transport Systems Department, Moscow State Technical University named after N.E. Bauman, Moscow, Russia (e-mail:rk4@ bmstu.ru).

Michalchik Nikolay Leonidovich - 4th year Student of the Lifting and Transport Systems Department, Moscow State Technical University named after N.E. Bauman, Moscow, Russia (e-mail: [email protected]).

ВКЛАД СОАВТОРОВ

Иванов С.Д. теоретическое обоснование работы, общее руководство, анализ результатов экспериментов.

Рощин В.А. проведение экспериментов, анализ результатов экспериментов.

Михальчик Н. Л. проведение экспериментов, обработка результатов экспериментов.

AUTHOR CONTRIBUTIONS

Ivanov S.D. theoretical justification of the research, general management and analysis of the experiments' results.

Roshchin V. A. experimentation and analysis of the experiments' results.

Mikhalchik N.L. experimentation and processing of the experiments' results.

524 © 2004-2018 Вестник СибАДИ Том 15, № 4. 2018. Сквозной номер выпуска - 62

Vestnik SibADI (Vol. 15, no. 4. 2018. Continuous issue - 62)