УДК 621. 875

д.т.н, проф. Суглобов В.В., ассистент Ткачук Е.В.

ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет», Украина

Пути снижения нагрузок, действующих на механизм изменения вылета стрелы портального крана

При конструировании портальных кранов расчет и синтез стреловой системы, системы уравновешивания, механизмов подъема и изменения вылета выполняются локально, автономно без обобщенного анализа их взаимного влияния.

Вследствие этого, механизм изменения вылета рассчитывается по усилиям, локально полученным по каждой системе, без их оптимизации, что приводит к увеличению мощности привода механизма изменения вылета (МИВ).

Выполненный обобщенный анализ нагрузок, действующих на МИВ, позволяет оценить влияние каждой нагрузки, её удельное значение в общей нагрузке, и, что очень важно, учесть взаимное влияние всех действующую нагрузок с учетом их знака и вектора действия на суммарную, результирующую нагрузку, возникающую на рейке механизма изменения вылета.

Анализ позволяет наметить пути снижения нагрузок на рейку механизма изменения вылета и, тем самым, уменьшить мощность привода.

Это – комплексная, сложная задача, включающая несколько последовательных этапов, решение которой потребует привлечения математического аппарата, разработки прикладных автоматизированных программ, работающих по общему алгоритму.

Предлагаются следующие направления формирования нагрузок на рейку МИВ с учетом их взаимного влияния и максимально возможного уменьшения.

1) Система уравновешивания должна быть спроектирована так, чтобы неуравновешенный стреловой момент на минимальном вылете имел положительный знак, а на максимальном вылете - отрицательный знак [1].

2) Синтез стреловой системы должен быть выполнен не только с обеспечением минимального отклонения груза от горизонтали при изменении вылета стрелы, но и с обязательным выполнением условия, чтобы неуравновешенный грузовой момент на минимальном вылете стрелы имел отрицательный знак, а на максимальном вылете – положительный.

3) За счет такого программируемого характера изменяющихся моментов с учетом их взаимного влияния достигается результирующее воздействие на систему минимизированного момента.

4) Реализовать требования п.п. 1, 2, 3 возможно с использованием ПК и специальных прикладных автоматизированных программ синтеза и оптимизации стреловой системы портального крана [2].

5) Должен быть уменьшен момент относительно оси качания стрелы вызываемый при разгоне и торможении стреловой системы при изменении вылета силой инерции , которая возникает при отклонении канатов от вертикального положения (рис. 1).

Рисунок 1. – Схема действия сил при изменении вылета

Достичь этого можно, увеличив время пуска (торможения) механизма изменения вылета, что уменьшить угол отклонения канатов от вертикали.

Увеличить время пуска (торможения) можно, применив в схеме привода МИВ современные программируемые командоаппараты, управляющие изменением вылета по заданной расчетной схеме с минимальным ускорением.

Ещё одним путем можно достичь плавного протекания переходных процессов, устраняющих пиковые приложения моментов к элементам МИВ и существенное снижение динамических нагрузок.

Это – замена релейно-контакторной системы управления приводом (РКСУ) частотным электроприводом с использованием асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

В настоящее время несколько портов уже произвели замену на многих кранах.

Проведенные исследования [3] на примере привода механизма поворота портального крана «Сокол» наглядно показывают эффективность такой замены.

На рисунке 2 представлена осциллограмма тока двигателей при разгоне привода поворота с РКСУ.

Время, с

Рисунок 2. – Ток двигателей при разгоне привода поворота

Время, с

Рисунок 3. – Ток на выходе ПЧ при разгоне привода поворота

На 1^й ,3^й , 5^й секунде наблюдаются резкие скачки тока, величина тока достигает максимальных значений + 250 А, - 280 А.

На рисунке 3 представлена осциллограмма тока двигателей при разгоне привода поворота с преобразователем частоты (ПЧ).

Значение тока плавно нарастает на протяжении двух секунд, затем поддерживается практически на одном уровне, величина тока не выходит за значения ± 150 А.

Если учесть, что графики токов дают представление о характере изменения момента, развиваемого двигателями, то можно утверждать, что наблюдается существенное снижение динамических нагрузок на элементы кинематики.

_{Литература:}

1. Суглобов В. В. Шарнирно-сочленённая стреловая система как единая система в аспекте энергопотребления портальных кранов / В.В. Суглобов, В.А. Михеев, Е.В. Ткачук// Materialy X Mezinarodni vedecko – prakticka konference «Veda a vznik – 2013/2014», Praha, 27.12.2013 – 05.01.2014. – Praha: Education and Science. – Dil 36. Technicke vedy, 2014. – S. 53 – 56

2. Суглобов В. В. Постановка задачи определения входных данных для совместного автоматизированного расчёта, синтеза и оптимизации стреловой системы и системы уравновешивания портального крана / В.В. Суглобов, В.А. Михеев, Е.В. Ткачук// Підйомно-транспортна техніка. Науково-технічний та виробничий журнал. – Одеса: Одеський національний університет, Підйомно-транспортна академія наук України, 2013. – Вип.№1 (37). – С. 61 – 67.

3. Родимов С. Н.Энергетика пуско-тормозных режимов привода механизма поворота портального крана / С.Н. Родимов, А.В. Рябоконь, А.В. Ющенко // Проблемы автоматизированного электропривода: Сб. науч. трудов. – Харьков, 2001. – Вып.10. – С.330-331.