УДК 621. 875

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

ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет», Украина

Шарнирно-сочлененная стреловая система как единая система в аспекте энергопотребления портальных кранов

В практике проектирования портальных кранов расчёт и синтез стреловой системы и системы уравновешивания выполняется раздельно без учёта их взаимного влияния друг на друга, и, что самое негативное, без оценки и оптимизации влияния систем на энергопотребление крана. Однако показатели качества систем непосредственно влияют на мощность привода механизма изменения вылета.

Выделим и проанализируем действующие нагрузки, величина и характер действия которых на механизм изменения вылета зависят от качества синтеза стреловой системы и системы уравновешивания.

1) Неуравновешенный грузовой момент

Груз подвешен на грузовых канатах, огибающих блоки, расположенные на конце хобота и контрхоботе. Натяжение канатов передает нагрузку на хобот и оттяжку. Для определения нагрузки на стрелу от веса груза действующие силы должны быть приведены к равнодействующей силе, приложенной к концу стрелы (рисунок 1).

Рисунок 1. – Схема шарнирно-сочлененной стреловой системы

Равнодействующая сила, приложенная к концу стрелы, создает момент стреловой системы относительно оси качания стрелы О.

Это есть неуравновешенный грузовой момент (НГМ). НГМ – величина переменная, зависит от угла наклона стрелы (вылета) геометрических параметров стреловой системы, т.е. оптимального синтеза стреловой системы.

Величина НГМ непосредственно влияет на мощность привода механизма изменения вылета, т.к. при изменении вылета механизм изменения вылета должен преодолевать НГМ.

Неуравновешенный грузовой момент в пределах величины изменения вылета может иметь положительный знак (когда он увеличивает нагрузку на привод механизма изменения вылета) и отрицательный знак (когда уменьшает нагрузку) (рисунок 2).

2) Неуравновешенный стреловой момент

Шарнирно-сочлененная стреловая система имеет значительную массу. С целью уменьшения энергозатрат на перемещение, - кроме полезного груза, - собственной массы стреловая система крана снабжается системой уравновешивания. Уравновешивание осуществляется за счет веса подвижного противовеса

Поэтому, назначение системы уравновешивания сводится к уравновешиванию момента, создаваемого собственным весом стрелового устройства:

_Или

Так как значения и являются величинами переменными, зависящими от угла наклона стрелы (вылета) – φ, то добиться, чтобы стреловая система во всем диапазоне вылетов была уравновешена, невозможно.

В каких-то положениях стрелы будет либо , либо .

Возникает неуравновешенный стреловой момент:

Он может быть как положительным, при , так и отрицательным, при .

Принято считать неуравновешенный стреловой момент положительным, если он действует в сторону увеличения вылета стрелы, и отрицательным, – если он действует в сторону уменьшения вылета стрелы (рисунок 2).

Рисунок 2. – График моментов

Таким образом, величина и характер изменения (знак) неуравновешенных грузового и стрелового моментов во всем диапазоне изменения вылета полностью зависят от качества синтеза стреловой системы и системы уравновешивания. Их сочетание и взаимное влияние в известных работах не принимались во внимание.

Поэтому авторами настоящей работы разработан комплексный оптимизационный синтез шарнирно-сочленённой стреловой систем, где применен принцип полезного использования взаимного влияния и , заключающийся в том, что автоматизированная программа синтеза формирует характер изменения и с обратными значениями знака, что уменьшает их суммарное значение – строится в автоматическом режиме кривая .

_{Литература:}

1. Петухов П. З. Специальные краны: уч. пособие / П.З. Петухов, Г.П. Ксюнин, Л.Г. Серлин. – М.: Машиностроение, 1985. – 239 с.

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

3. Михеев В.А., Власов В.Т. Специальные краны / В.А. Михеев, В.Т. Власов. – Мариуполь: ПГТУ, 2004.– 424 с.

4. Суглобов В. В.определение геометрических параметров стрелы и хобота шарнирно – сочленённой стреловой системы портального крана / В.В. Суглобов, В.А. Михеев, Е.В. Тищенко// Вісник Приазов. держ. техн. ун-ту: Зб. наук. пр.– Маріуполь: ДВНЗ «ПДТУ». – Вип.№22, 2011. – С. 177 – 182.

5. 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.