АНАЛІЗ ДИНАМІКИ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ПЕРЕХІДНИХ РЕЖИМІВ РУХУ ВАНТАЖОПІДЙОМНИХ МЕХАНІЗМІВ МОСТОВИХ/МІСТОБУДІВЕЛЬНИХ КРАНІВ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2023-6-69-81Ключові слова:
аналіз, динаміка, оптимізація, перехідні режими руху, пуск, гальмування, вантажопідйомні механізми, мостові та містобудівельні крани.Анотація
Проведене дослідження режимів роботи вантажопідйомних механізмів і машин, зокрема, мостових та містобудівельних кранів. На основі динамічного аналізу режимів роботи механізмів вказаних машин встановлений характер виникнення навантажень у їх пружних елементах (канатах). Виконано синтез оптимальних перехідних режимів роботи (пуск/гальмування) містобудівельних та мостових кранів. Використані моделі Л.Д. Ландау та Н.А. Лобова для фізико-механічного аналізу руху вказаних машин, на основі котрих із залученням методів класичного варіаційного числення отримані аналітичним шляхом закони руху вантажу та вантажного візка подібних кранів, які оптимізують (мінімізують) неминуче виникаючі маятникові коливання вантажу на канаті (як у період пуску крана, так і при його гальмуванні, до повної зупинки).
Оцінка режимів руху у роботі здійснення шляхом використання критерію з підінтегральними функціями у вигляді «енергії» пришвидшень вищих порядків (третього, четвертого і т.д.). Саме такі критерії використовуються при виборі режимів руху вантажопідйомних механізмів кранів мостового/містобудівельного типу, які мають у своєму складі пружні елементи (канати). Вказаний підхід дає можливість досягнути неперервності функцій швидкостей і пришвидшень різних ланок системи, що і призводить до значного зменшення їх коливань. Аналіз режимів руху системи, яка описується основною координатою руху і пружними координатами, дозволив встановити закономірність використання запропонованого критерію для мінімізації пружних коливань окремих ланок (канатів) вантажопідйомного механізму крана.
Результати даного дослідження можуть бути у подальшому використані для уточнення й вдосконалення існуючих інженерних методів розрахунку навантажень у гнучких/пружних елементах (канатах) мостових та містобудівельних кранів як при проектуванні вантажопідйомних механізмів, так і у режимах їх реальної експлуатації при застосуванні у керуванні рухом вантажного візка мехатронних систем управління.
Посилання
[1] L.D. Landau, E.M. Lyfshyts, Mekhanika. T. 1. M.: Nauka, 1988.
[2] V.S. Loveikin, Yu.V. Chovniuk, A.P. Liashko, "The cranes vibrating systems controlled by mechatronic devices with magnetorheological fluid: The nonlinear mathematical model of behavior and optimization of work regimes", Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, Issue 6, pp. 97-102, 2014.
[3] N.A. Lobov, Dinamika gruzopod"yomnyh kranov. M.: Mashynostroenye, 1987.
[4] V.S. Loveikin, K.I. Pochka, "Synthesis of camshaft driving mechanism in roller molding installation with combined motion mode according to acceleration of third order", Science & Technique, Issue 3, vol. 16, pp. 206-214, 2017.
[5] A. Okun, Y. Los, "The controllability function method", U.P.B. Scientific Bulletin. Series D: Mechanical Engineering, Issue 3, vol. 78, pp. 3–8, 2016.
[6] V.S. Loveikin, Yu.O Romasevych., Yu.V.Chovniuk, I.O. Kadykalo. Dynamika y optymizatsiia pidiomno-transportnykh mashyn. Monohrafiia. K.: TsP «KOMPRINT», 2019.
[7] V.S. Loveikin, Y.O. Romasevych, "Dynamic optimization of a mine winder acceleration mode", Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, Issue 4, pp. 55-61, 2017.
[8] O. Grigorov, E. Druzhynin, G. Anishchenko, M. Strizhak, V. Strizhak, "Analysis of Various Approaches to Modeling of Dynamics of Lifting-Transport Vehicles, Issue 7(4.3), pp. 64-70, 2018.
[9] Yu.V. Chovniuk, M.H. Dikteruk, I.M. Sivak, Yu.O. Humeniuk, V.T. Kravchuk, Modeliuvannia, analiz ta optymizatsiia dynamiky rezhymiv rukhu vantazhopidiomnykh mashyn. Monohrafiia. K.: NUBIPU, 2018.
[10] T. Haniszewski, "Modeling the dynamics of cargo lifting process by overhead crane for dynamic overload factor estimation", International Journal of Vibroengineering, Issue 1, vol. 19, pp. 75-86, 2017.
[11] C.M. Niu, H.W. Zhang, H. Ouyang, "A comprehensive dynamic model of electric overhead cranes and the lifting operations. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers", Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, vol. 226, Issue 6, pp. 1484-1503, 2012.
[12] V.K. Augustaitis, V. Gican, A. Jakstas, B. Spruogis, V. Turla, "Research of lifting equipment dynamics", International Journal of Vibroengineering, Issue 4, vol. 16, pp. 2082-2088, 2014.
[13] D.C.D. Oguamanam, J.S. Hansen, "Dynamic response of an overhead crane system", Journal of Sound and Vibration, vol. 213, Issue 5, pp. 889-906, 1998.
[14] C. Chin, A.H. Nayfeh, E. Abdel-Rahman, "Nonlinear dynamics on a boom crane", Journal of Vibration and Control, vol. 7, Issue 2, pp. 199-220, 2001.
[15] R.M. Ghigliazza, P. Holmes, "On the dynamics of cranes, or spherical pendula with moving supports", International Journal of Non-Linear Mechanics, vol. 37, Issue 6, pp. 1211-1221, 2002.
[16] D.C.D. Oguamanam, J.S. Hansen, G.R. Heppler, "Dynamics of a three-dimensional overhead crane system", Journal of Sound and Vibration, vol. 242, Issue 3, pp. 411-426, 2001.
[17] Ju F., Y.S. Choo, F.S. Cui, "Dynamic response of tower crane induced by the pendulum motion of the payload", International Journal of Solids and Structures, vol. 43, pp. 376-389, 2006.
[18] E.M. Abdel-Rahman, A.H. Nayfeh, Z.N. Masoud, "Dynamics and control of cranes: a review", Journal of Vibration and Control, vol. 9, pp. 863-908, 2003.
[19] R.M. Ghigliazza, P. Holmes, "On the dynamics of cranes, or spherical pendula with moving supports", International Journal of Non-Linear Mechanics, vol. 37, pp. 1211-1221, 2002.
[20] M.P. Spathopoulos, D. Fragopoulos, "Pendulation control of an offshore crane", International Journal of Control, vol. 77, Issue 7, pp. 654-670, 2004.
[21] B. Jerman, P. Podržaj, J. Kramar, "An investigation of slewing-crane dynamics during slewing motion development and verification of a mathematical model"," International Journal of Mechanical Sciences, vol. 46, pp. 729-750, 2004.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
