УДК 621. 875

 

д.т.н, проф. Суглобов В.В., доцент Михеев В.А., аспирант Ткачук Е.В.

ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет», Украина

Применение автоматизированного метода определения входных данных для расчёта и синтеза конструкции

портального крана

 

Как показала практика, при проектировании портального крана, значительное влияние на его технические параметры и эксплуатационные свойства ока­зывает тип и технический уровень стреловой системы (СС) и системы уравновешивания (СУ). Наибольшее распространение получили шарнирно–сочленённые четырёхзвенные СС с прямым хоботом и жёсткой оттяжкой (рис. 1).

Рисунок 1 – Схема шарнирно–сочленённой стреловой системы (СС) и системы уравновешивания (СУ) портального крана

 

Определение конструктивных параметров СС и СУ является важной и сложной задачей при их проектировании. В решение этой задачи весомый вклад внесли Б.Е.  Горский, А.И. Дукельский, В.П. Мисюра, В.А.  Михеев, В.И. Стрелов.

Большое количество работ посвящено теоретическим исследованиям кинематики работы СС и СУ, созданию математического аппарата для описания их работы, рассмотрению методов и ряда программ синтеза этих систем.

Так, в работе Мисюры [1] дана обобщённая математическая модель СУ, предложен метод оптимального проектирования. В работе Стрелова [2] показан обобщенный аналитический метод кинематического синтеза СС с оптимизацией только по одному критерию качества – траектории перемещения груза. Работы Мисюры и Михеева [3, 4] расширили теоретические положения о синтезе СС и СУ, предложили новые методы многокритериальной оптимизации.

Наиболее перспективным и рациональным методом является автоматизированный синтез параметров стреловых систем [5], позволяющий оптимизировать параметры СС и СУ по критериям металлоёмкости, энергоёмкости, маневренности, надежности, экономичности с высокой точностью при минимальных затратах времени.

Однако ни один существующий метод не даёт рекомендаций по выбору входных данных на начальном этапе автоматизированного синтеза СС и СУ, чему посвящена настоящая работа.

Известно, что исходных данных, предоставляемых заказчиком, а именно– максимальный и минимальный рабочие вылеты стрелы; высота подъёма груза; величина заднего габарита, недостаточно для построения, расчёта и синтеза СС и СУ. Значениями всех остальных параметров нужно задаться; они принимаются, основываясь на геометрических данных кранов-аналогов и опыте проектировщика.

Диапазон величин этих параметров, пользуясь методом случайного подбора, оказывается достаточно велик, что приводит к большому числу вариантов вычислений.

Всё вышеизложенное свидетельствует о необходимости сведения к минимуму количества произвольно принимаемых входных геометрических параметров.

Решение данной задачи возможно при помощи автоматизированного метода определения входных данных с применением программного пакета MathCAD. На основании математических зависимостей, представленных в работе [6], авторами разработана методика расчёта входных данных.

Встроенные функции программы MathCAD позволяют вычислить искомые параметры с учётом конструктивных ограничений, а в результате расчёта формируется массив значений параметров и диапазон их приемлемых значений.

Таким образом, авторами сформированы диапазоны рекомендуемых граничных значений входных геометрических параметров, которые вводятся в программу, представленную в работах [3, 4].

Предлагаемый метод формирования значений геометрических параметров в качестве входных данных для программ синтеза СС и СУ полезен для конструктора на начальной стадии проектирования и обеспечивает уменьшение объёма расчётов при синтезе систем.

На основании предложенных методик определения входных геометрических параметров для совместного синтеза СС и СУ выполнена минимизация количества произвольно принимаемых исходных геометрических параметров, вводимых в программу синтеза и оптимизации СС и СУ.

В результате проведенных исследований установлено, что использование широкого набора встроенных команд, предоставляемых интерпретатором MathCAD, позволило решить поставленную техническую задачу по определению геометрических входных данных для совместного автоматизированного расчёта, синтеза и оптимизации шарнирно–сочленённой СС и СУ. Представленный в данной работе метод позволяет сократить время проектирования СС и СУ по сравнению с использованием этих же математических зависимостей при расчёте «вручную». Кроме того данная программа, написанная в среде MathCAD, обладает возможностью учитывать весь диапазон варьируемых исходных величин, что повышает качество расчёта и проектирования.

 

Литература:

 

1. Мисюра В.П., Жермунский Б.И. Оптимальное проектирование уравновешивающих устройств стреловых систем портальных кранов / В.П. Мисюра, Б.И. Жермунский // Вестник машиностроения, 1980.–№7 –С. 41-43.

2. Стрелов В.И. Расчёт шарнирных стреловых систем портальных кранов/ В.И. Стрелов. – Калуга: Облиздат, 1998. – 188 с.

3. Михеев В.А., Мисюра В.П. Автоматизированное проектирование уравновешивающих устройств стреловых систем портальных кранов / В.А. Михеев, В.П. Мисюра // Підйомно–транспортна техніка: Зб.наук. пр. – Дніпропетровськ, 2005. – Вип. №3(15). – С. 15-28.

4. Мисюра В.П., Михеев В.А. Автоматизированный синтез параметров стреловых систем портальных кранов / В.П. Мисюра, В.А. Михеев // Підйомно – транспортна техніка:  Зб. наук. пр. – Дніпропетровськ, 2006. – Вип. №4(20). – С. 8-12.

5.  Суглобов В.В. Разработка алгоритма и программы синтеза и оптимизации конструкции стреловой системы портальных кранов / В.В. Суглобов, В.А. Михеев, Е.В. Тищенко // Materialy VII Miedzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Perspektywiczne opracowania sa nauka i technikami 2011». – Prezemysl: Nauka i studia. – Volume 54. Techniczne nauki. – 2011. – С. 80-83.

6. Суглобов В.В., Михеев В. А., Тищенко Е.В. Определение геометрических параметров стрелы и хобота шарнирно – сочленённой стреловой системы портального крана / В.В. Суглобов, В.А. Михеев, Е.В. Тищенко // Вісник ПДТУ: Зб. наук. пр. – Маріуполь, 2010. – Вип. №22. – С. 177-182