Выравнивание нагрузок в грузовых канатах кранов при подъеме груза спаренными кранами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.19, кандидат технических наук Раскатов, Александр Валерьевич

• Раскатов, Александр Валерьевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Раскатов, Александр Валерьевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПЕРЕГРУЗКЕ ТЯЖЕЛОВЕСНЫХ ГРУЗОВ СПАРЕННЫМИ КРАНАМИ

1.1 Общие положения по перегрузке тяжеловесных грузов спаренными кранами

1.2 Распределение нагрузки от силы тяжести груза на краны, при подъеме груза спаренными кранами

1.3 Отклонение грузовых канатов от вертикали

1.4 Определение допустимого угла наклона груза, при спаренной работе кранов

1.5 Выравнивание нагрузок на краны при помощи балансирных траверс

1.6 Устройства для автоматического выравнивания нагрузок на краны, при подъеме груза спаренными кранами

1.7 Выравнивание нагрузок в грузовых канатах кранов, при подъеме груза спаренными кранами одинаковой конструкции

с балансирной траверсой

Выводы по разделу 1

2 ВЫРАВНИВАНИЕ НАГРУЗОК В ГРУЗОВЫХ КАНАТАХ КРАНОВ ПРИ ПОДЪЕМЕ ГРУЗА СПАРЕННЫМИ КРАНАМИ ОДИНАКОВОЙ КОНСТРУКЦИИ, БЕЗ БАЛАНСИРНОЙ ТРАВЕРСЫ, С РАСПОЛОЖЕНИЕМ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ГРУЗА ПОСЕРЕДИНЕ МЕЖДУ ТОЧКАМИ ЗАЦЕПКИ ЭТОГО ГРУЗА

2.1 Математическая модель подъема груза спаренными кранами без балансирной траверсы для подтверждения самостоятельного выравнивания нагрузок на краны

2.2 Теоретическая проверка теории выравнивания нагрузок на краны с использованием разработанной математической модели

Выводы по разделу 2

3 ВЫРАВНИВАНИЕ НАГРУЗОК НА КРАНЫ, ПРИ ПОДЪЕМЕ ГРУЗА СПАРЕННЫМИ КРАНАМИ КАК ОДИНАКОВОЙ, ТАК И РАЗНОЙ КОНСТРУКЦИИ, БЕЗ БАЛАНСИРНОЙ ТРАВЕРСЫ, С ЛЮБЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ГРУЗА, С ПРИМЕНЕНИЕМ ЧАСТОТНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

СКОРОСТИ ПОДЪЕМА ГРУЗА

3.1 Определение требуемых частоты и амплитуды напряжения, необходимых для выравнивания нагрузок на краны

Выводы по разделу 3

4 ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫРАВНИВАНИЯ НАГРУЗОК НА СПАРЕННЫЕ КРАНЫ

4.1 Разработка принципиальной схемы устройства для автоматического выравнивания нагрузок на спаренные краны

Выводы по разделу 4

5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ СРАВНЕНИЯ

С ПОЛУЧЕННЫМИ ТЕОРЕТИЧЕСКИМИ ВЕЛИЧИНАМИ

5.1 Экспериментальное исследование в лабораторных условиях

5.1.1 Исходные данные, необходимые для проведения экспериментального исследования в лабораторных условиях

5.1.2 Расчет критерия быстроты выравнивания нагрузок в канатах тельферов

5.1.3 Проведение экспериментального исследования в лабораторных условиях

5.1.3.1 Подготовительные операции

5.1.3.2 Планирование объема лабораторных испытаний

5.1.3.3 Ход эксперимента

5.2 Экспериментальное исследование при подъеме груза спаренными кранами

5.2.1 Исходные данные, необходимые для проведения натурного экспериментального исследования на кранах

5.2.2 Расчет критерия быстроты выравнивания нагрузок в канатах кранов

5.2.3 Проведение натурного экспериментального исследования на кранах

5.2.3.1 Подготовительные операции

5.2.3.2 Планирование объема натурных испытаний

5.2.3.3 Ход эксперимента

5.4 Экспериментальное исследование для подтверждения справедливости полученной зависимости для определения требуемой частоты напряжения, необходимой для выравнивания нагрузок на краны, и для подтверждения работоспособности устройства для автоматического

выравнивания нагрузок на краны

5.4.1 Цель и порядок исследования

5.4.2 Исходные данные, необходимые для проведения компьютерного экспериментального исследования

5.4.3 Моделирование спаренной работы кранов в среде МАТЬАВ-81МиЬШК и проведение компьютерного экспериментального исследования

Выводы по разделу 5

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Акт о внедрении результатов кандидатской

диссертационной работы

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Исходные данные для расчетов и

моделирования

ПРИЛОЖЕНИЕ В Акт о проведении экспериментального

исследования распределения нагрузок на краны при подъеме одного груза двумя спаренными кранами

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Программа в МАТНСАЕ) для определения

критерия быстроты выравнивания нагрузок на краны

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Выравнивание нагрузок в грузовых канатах кранов при подъеме груза спаренными кранами»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Потребность перегрузки тяжеловесных грузов возникает в ряде случаев на причале, слипе, цехе. При эксплуатации водного транспорта, подъем груза спаренными кранами используют для поднятия судов на понтоны для ремонта или отстоя [1] и при перегрузке тяжеловесных грузов с судна на судно [2] и с судна на берег. Это могут быть крупнотоннажные контейнеры, строительные блоки и конструкции, единицы оборонной техники, плавсредства (понтоны, мелкие суда, плавающие платформы), тяжеловесное оборудование (станки, специальные машины), монтажные элементы, слябы (металлургические) и другое.

Вопрос перегрузки тяжеловеса может быть решен за счет создания единичного специального подъемного устройства повышенной грузоподъемности. Но вследствие редкости перегрузки тяжеловеса и отсутствия во многих случаях возможности по времени привлечь «со стороны» грузоподъемную машину повышенной грузоподъемности, на практике часто рассматривается вариант применения двух кранов при их спаренной работе [3-6].

Перераспределение нагрузки от силы тяжести груза при работе одновременно двух кранов может привести к перегрузке кранов или их аварии. Поэтому на первое место при перегрузке тяжеловесов спаренными кранами ставится не производительность, а безопасность людей и работ.

Безопасная работа спаренных кранов достигается равномерным распределением нагрузок от силы тяжести груза на краны на протяжении всего подъема, что в настоящее время выполняется за счет визуального контроля за горизонтальностью груза и вертикальностью грузовых канатов. Несоблюдение данного условия может привести к аварии и повлиять на безопасность людей и работ.

Предлагаемый в данной диссертационной работе критерий быстроты выравнивания нагрузок на краны, при подъеме груза спаренными портовыми портальными кранами с одинаковыми эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, без балансирной траверсы, с расположением центра тяжести груза посередине между точками зацепки этого груза, и,

предлагаемая разработанная принципиальная схема устройства для автоматического выравнивания нагрузок на спаренные портовые портальные краны, как с одинаковыми, так и с разными эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, при подъеме груза без балансирной траверсы, с любым расположением центра тяжести этого груза, обеспечивают безопасность проведения подобных работ, что и определяет актуальность темы.

Научной задачей, решаемой в диссертационной работе, является разработка комплекса мер, необходимых для выравнивания нагрузок на краны, при подъеме груза спаренными кранами одинаковой конструкции, без балансирной траверсы, с расположением центра тяжести груза посередине между точками зацепки этого груза, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле, а также комплекса мер, необходимых для выравнивания нагрузок на краны, при подъеме груза спаренными кранами разной конструкции, без балансирной траверсы.

Объект исследования. Эксплуатационно-технические характеристики и конструктивные особенности портовых портальных кранов при их спаренной работе.

Предмет исследования. Распределение нагрузок на краны с одинаковыми эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, при подъеме груза с центром тяжести посередине, без балансирной траверсы, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле, а также распределение нагрузок на краны, как с одинаковыми, так и с разными эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, при любом расположении центра тяжести груза, без балансирной траверсы.

Цель исследования: 1) разработка предложений по достижению выравнивания нагрузок на краны при подъеме одного груза спаренными портовыми портальными кранами с одинаковыми эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, без балансирной траверсы, при подъеме груза с расположе-

нием центра тяжести посередине между точками зацепки этого груза, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле;

2) разработка математически обоснованного и экспериментально подтвержденного устройства для автоматического выравнивания нагрузок на краны при работе спаренными портовыми портальными кранами, как с одинаковыми, так и с разными эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, при любом расположении центра тяжести груза, без ба-лансирной траверсы.

Достижение цели исследования реализуется путём решения ряда научных

задач.

Задачи исследования:

1) разработать математическую модель подъема груза спаренными портовыми портальными кранами с одинаковыми эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, и доказать возможность самостоятельного выравнивания нагрузок на краны от силы тяжести груза, центр тяжести которого располагается посередине между точками зацепки этого груза, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле;

2) определить зависимость для нахождения критерия быстроты выравнивания нагрузок на краны от силы тяжести груза (центр тяжести груза находится посередине между точками зацепки груза), при подъеме этого груза спаренными портовыми портальными кранами с одинаковыми эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, без балансирной траверсы, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле;

3) получить зависимость для определения требуемой частоты напряжения, необходимой для выравнивания нагрузок на краны, при подъеме груза спаренными портовыми портальными кранами, как с одинаковыми, так и с разными эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, без балансирной траверсы, с частотным регулированием скорости подъема груза, при любом расположении центра тяжести груза;

4) разработать принципиальную схему устройства для автоматического выравнивания нагрузок на спаренные портовые портальные краны, как с одинаковыми, так и с разными эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, с частотным регулированием скорости механизма подъема груза, с использованием полученной теоретической зависимости для определения требуемой частоты напряжения.

Методы исследования. При решении задач, поставленных в диссертационной работе, использованы методы математического анализа: дифференциальное и интегральное исчисление, вычислительная математика; методы теоретической механики: статика, динамика; методы компьютерного моделирования физических процессов в среде МАТЬАВ-ЗШЦЬШК.

Научная новизна работы:

1) теоретически доказана возможность самостоятельного выравнивания нагрузок на краны при подъеме груза спаренными портовыми портальными кранами с одинаковыми эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, без балансирной траверсы, с расположением центра тяжести груза посередине между точками зацепки этого груза, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле;

2) предложен критерий оценки быстроты выравнивания нагрузок на краны для случая подъема груза спаренными портовыми портальными кранами с одинаковыми эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, без балансирной траверсы, с расположением центра тяжести груза посередине между точками зацепки этого груза, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле; при соблюдении данного критерия в пределах не ниже допустимого значения, подъем груза спаренными кранами будет происходить с самостоятельным выравниванием нагрузок на краны;

3) разработана зависимость для определения требуемой частоты напряжения, необходимой для выравнивания нагрузок на спаренные портовые портальные краны, как с одинаковыми, так и с разными эксплуатационно-техническими ха-

рактеристиками и конструктивными особенностями, с частотным регулированием скорости подъема груза, при любом расположении центра тяжести груза;

4) разработана принципиальная схема устройства для автоматического выравнивания нагрузок на спаренные портовые портальные краны, как с одинаковыми, так и с разными эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, с частотным регулированием скорости подъема груза, при любом расположении центра тяжести этого груза.

Теоретическая значимость работы:

1) разработана математическая модель подъема груза спаренными портовыми портальными кранами с одинаковыми эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, без балансирной траверсы, с расположением центра тяжести груза посередине между точками зацепки этого груза кранами, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле;

2) теоретически доказана возможность самостоятельного выравнивания нагрузок на краны при подъеме груза спаренными портовыми портальными кранами с одинаковыми эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, без балансирной траверсы, с расположением центра тяжести груза посередине между точками зацепки этого груза, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле;

3) разработан критерий оценки быстроты выравнивания нагрузок для случая подъема груза спаренными портовыми портальными кранами с одинаковыми эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, без балансирной траверсы, с расположением центра тяжести груза посередине между точками зацепки этого груза, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле; при соблюдении критерия в пределах, не ниже допустимого значения, подъем груза спаренными кранами будет происходить безопасно, с самостоятельным выравниванием нагрузок на краны;

4) разработана зависимость для определения требуемой частоты напряжения, необходимой для выравнивания нагрузок на спаренные портовые порталь-

ные краны, как с одинаковыми, так и с разными эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, с частотным регулированием скорости подъема груза, при любом расположении центра тяжести груза.

Практическая значимость работы:

1) предложен критерий быстроты выравнивания нагрузок на спаренные портовые портальные краны, который позволяет на практике, до начала работ, оценить безопасность производимых работ спаренными кранами с одинаковыми эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, при подъеме груза с расположением центра тяжести этого груза посередине, между точками зацепки груза, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле;

2) разработана компьютерная программа в МАТНСАБ для определения критерия быстроты выравнивания нагрузок на спаренные портовые портальные краны с одинаковыми эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, при подъеме груза с центром тяжести, располагающимся посередине, между точками зацепки этого груза, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле;

3) предложена принципиальная схема устройства позволяющего постоянно сохранять равномерное распределение нагрузок от силы тяжести груза на спаренные портовые портальные краны, как с одинаковыми, так и с разными эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, с любым расположением центра тяжести груза;

4) проведены лабораторный и натурный эксперименты для подтверждения справедливости полученного критерия быстроты выравнивания нагрузок на краны, при спаренной работе портовых портальных кранов с одинаковыми эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, с расположением центра тяжести груза посередине между точками зацепки этого груза, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле;

5) проведен компьютерный эксперимент в МАТЬАВ-81МиЬШК для подтверждения работоспособности устройства для выравнивания нагрузок на

спаренные портовые портальные краны, как с одинаковыми, так и с разными эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, при любом расположении центра тяжести груза, без балансирной траверсы.

Достоверность результатов работы базируется:

1) на принципах математического анализа: дифференциальное и интегральное исчисление, вычислительная математика; на методах теоретической механики: статика, динамика;

2) на использовании среды моделирования физических процессов, имитации и анализа динамических систем - МАТЬАВ-81МиЬШК;

3) на сопоставлении полученных теоретических зависимостей с экспериментальными данными компьютерного, лабораторного и натурного экспериментов.

Положения, выносимые на защиту:

1) критерий оценки быстроты выравнивания нагрузок на краны для случая подъема одного груза спаренными портовыми портальными кранами, с одинаковыми эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, без балансирной траверсы, с расположением центра тяжести груза посередине между точками зацепки этого груза, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле;

2) зависимость для определения требуемой частоты напряжения, необходимой для выравнивания нагрузок на спаренные портовые портальные краны, как с одинаковыми, так и с разными эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, с частотным регулированием скорости подъема груза, при любом расположении центра тяжести груза;

3) принципиальная схема устройства для автоматического выравнивания нагрузок на спаренные портовые портальные краны, как с одинаковыми, так и с разными эксплуатационно-техническими характеристиками и конструктивными особенностями, с частотным регулированием скорости подъема груза, при любом расположении центра тяжести этого груза.

Личный вклад автора в получении научных результатов. Состоит во включенном участии на всех этапах процесса, в непосредственном участии в получении исходных данных и научных экспериментах, в личном участии в апробации результатов исследования, в разработке экспериментальной установки, в обработке экспериментальных данных, подготовке основных публикаций по выполненной работе.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и получили одобрение:

1) на XI и XII Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи в 2011, 2012 гг.;

2) на Всероссийском конгрессе научно-технической общественности - 7-м Московском подъемно-транспортном форуме в 2011 г.;

3) на XVI и XVII Московских межвузовских научно-практических конференциях студентов и аспирантов в 2012, 2013 гг.;

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 12 работах.

Работы, отражающие основные научные результаты, опубликованные в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК:

1) в журнале «Речной транспорт (XXI век)» №2, 2012 г., №2, 2013 г.;

2) в журнале «Подъемно-транспортное дело» №5-6, 2012 г.

Работы, отражающие основные научные результаты, опубликованные в

других изданиях:

1) в патенте на полезную модель № 129916;

2) в отчете о НИР, № госрегистрации 01201279267, инв. № 02201356105;

3) в материалах международной научно-технической конференции «ИНТЕРСТРОЙМЕХ-2011»;

4) в материалах III межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта в России», 2012 г.;

5) в трудах XVI и XVII Московской международной межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и робототехниче-ские комплексы» в 2012, 2013 гг.;

6) в научно-техническом сборнике «Труды МИТ», том 11, часть 1, 2011 г.; том 12, часть 1, 2012 г.;

7) в сборнике научных статей Московской государственной академии водного транспорта в 2012 г.;

Внедрение результатов работы. Предложенный способ определения критерия быстроты выравнивания нагрузок на спаренные портовые портальные краны и схема устройства приняты к использованию при перегрузке тяжеловесных грузов в Южном Московском порту (приложение А).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов, приложения и списка используемых источников, изложена на 134 страницах и включает в себя 38 рисунков, 5 таблиц, список используемых источников состоит из 105 наименований. Оформление диссертации выполнялось в соответствии с [7, 8].

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПЕРЕГРУЗКЕ ТЯЖЕЛОВЕСНЫХ ГРУЗОВ СПАРЕННЫМИ КРАНАМИ

1.1 Общие положения по перегрузке тяжеловесных грузов спаренными

кранами

В основном, вопросами безопасности и распределения нагрузок от силы тяжести груза на краны при их спаренной работе занимались следующие авторы: Гаранин Н.П., Харас З.Б., Федоров В.М., Исаков Э.Н., Ярошевская Д.Л., Сукаль-ский Г.А., Ханапетов М.В., Трупищева М.С., Трупищев Ш.А., Славутский М.Е., Иванов С.И., Матвеев В.В., Крупин Н.Ф., Ушаков П.Н., Бродский М.Г., Shapiro Lawrence К., Shapiro Jay Р, Carbon L., Magdanz I., Kunde В. Изучению эксплуатационных нагрузок на портовые краны посвящены работы Сиротского В.Ф., Брауде В.И., Подобеда В.А., Ерофеева Н.И., Зубко Н.Ф.

При реализации спаренной работы кранов, на первое место становится не их производительность, а безопасность людей и работ, а также сохранность груза. Поэтому необходимо заранее до производства работ уточнить базовые факторы безопасной работы и сохранности груза [3, 6, 7, 10-16]:

- один кран, поднимающий груз, масса которого близка к максимально допустимой грузоподъемности этого крана, лучше, чем подъем груза спаренными кранами, недогруженными до максимальной грузоподъемности;

- краны для спаренной работы должны иметь суммарную грузоподъемность, превышающую массу поднимаемого груза вместе с траверсой для его удержания;

- грузоподъемность каждого из двух кранов Qlt Q2 на соответствующих вылетах Ri,R2 должна быть больше чем усилия S1 и S2 на этих вылетах от массы груза, Q^RJ > SiCÄO; Q2(R2) > S2(K2);

- опорные нагрузки от каждого крана и груза должны обеспечивать допускаемые значения коэффициентов грузовой и собственной устойчивости, а также допускаемые значения давления на фундамент (для береговых кранов);

- при подъеме груза двумя кранами, крановщики, проектировщики, руководители работ должны быть из числа самых опытных;

- необходимо избегать совместной работы механизма подъема груза и механизма поворота крана, или совмещения подъема груза и вылета стрелы. Также нельзя совмещать включение механизма передвижения крана с другими механизмами. Когда один кран совершает поворот, передвижение или вылет стрелы, другой кран должен одновременно, по команде, совершать те же движения таким образом, чтобы грузовые канаты оставались вертикальными.

Также необходимо заранее выполнить следующие подготовительные операции [3, 6, 9, 10, 12, 13, 16, 17]:

- определить место установки каждого крана, относительно мест захвата и укладки груза;

- наметить геометрические размеры грузовой траверсы и выбрать места крепления грузозахватного устройства (крюка, петли и др.) из условия обеспечения прочности, надежности захвата и постоянного обеспечения вертикального положения грузовых канатов;

- заранее определить массу поднимаемого груза с достаточной точностью, рассчитать нагрузки на крюковую подвеску и подъемные элементы (канаты, блоки и т.п.);

- уточнить примерную высоту подъема и спуска груза, а также размеры горизонтального передвижения кранов вдоль грузового фронта;

- обеспечить совпадение фактических скоростей подъема груза обоих кранов для сохранения вертикального положения грузовых канатов этих кранов при подъеме груза, отклонение грузовых канатов от вертикали должно быть в пределах установленного допуска на протяжении всей перегрузки.

На основе паспортных и расчетных данных обоих кранов целесообразно до начала работ построить график цикла переноса груза, провести тренировочные циклы с холостой траверсой и оснастить крановщиков мобильной связью для оперативного руководства перегрузочным процессом. Также необходимо назначить руководителя подготовительных и фактических перегрузочных работ. По ре-

зультатам тренировочных циклов отработать правильность восприятия и выполнения сигналов мобильной связи между руководителем работ и крановщиками [3, 6, 9,16].

1.2 Распределение нагрузки от силы тяжести груза на краны, при подъеме груза спаренными кранами

Идеальной ситуацией по перегрузке одного груза спаренными кранами предполагается такая ситуация, при которой два одинаковых крана будут поднимать груз, с массой, равномерно распределенной по всей его длине, например балку моста, при этом расположение кранов должно быть симметрично, то есть захват балки должен быть на одинаковом расстоянии от каждого ее конца, как показано на рисунке 1. Каждый кран должен быть равномерно нагружен. Грузовые канаты обоих кранов должны сохранять вертикальное положение. Перегрузка спаренными кранами будет безопасной, при условии, что оба крана сохранят вылет стрелы в пределах номинального значения, а также будут соблюдены все меры по безопасной работе кранов [6].

Рисунок 1 - Двойная ферма, 88 метров в длину и массой в 148 тонн, поднятая

двумя гусеничными кранами

При опускании груза на землю, нагрузка, распределенная между кранами, не изменится, если оба крана одновременно опустят оба конца груза. Но если один конец груза опустится на землю первый, нагрузка от силы тяжести груза может сместиться к другому крану. Распределение нагрузки, по сути, предсказуемо и поддается количественному исчислению во время планирования перегрузочного процесса [6].

Распределение нагрузки между спаренными кранами будет пропорционально отношению длин плечей, измеренных от места зацепки груза каждым краном до центра тяжести груза. Кран, расположенный ближе к центру тяжести, будет воспринимать нагрузку, большую, чем кран, который находится дальше от центра тяжести.

В своих работах, приводя математические выкладки, Shapiro Lawrence К. И Shapiro Jay Р, Carbon L. делают вывод, что увеличение или уменьшение нагрузки на кран зависит от расположения центра тяжести груза по отношению к плоскости зацепки груза. Если центр тяжести груза расположен ниже плоскости зацепки, то при наклоне плоскости зацепки, нагрузка на опережающий кран увеличивается; если центр тяжести груза расположен выше плоскости зацепки, то при наклоне плоскости зацепки нагрузка увеличивается на отстающий кран [6].

Также, в литературе [6], приводятся доказательства, что, если бы один из кранов работал на пределе грузоподъемности, это могло бы стать причиной перегрузки или аварии. Та же опасная ситуация может произойти, если один из кранов начнет отрывать груз от земли первым. Из этого следует, что подъем груза и процесс его опускания на землю должны быть тщательно продуманы и включены в план подъема.

1.3 Отклонение грузовых канатов от вертикали

Когда грузовые канаты отклоняются от вертикали, воздействие на кран может быть более сильное, чем это заметно визуально. Прочность и устойчивость крана, или и то и другое, могут быть нарушены в зависимости от направления

смещения каната. Если крюк был вытянут за максимальный вылет, это равносильно увеличению нагрузки на крюке или выходу стрелы за максимальный вылет, устойчивость крана при этом снизится. Поэтому подъем груза спаренными кранами обычно выполняется на небольших вылетах стрелы [6].

Допустимый предел отклонения грузовых канатов от вертикали может быть определен при составлении плана подъема. К примеру, кран, показанный на рисунке 2, имеет отклонение крюка и грузовых канатов за максимальный вылет на величину е, отклонение грузовых канатов от вертикали вызывает появление силы на верхушке стрелы, которая раскладывается на вертикальную составляющую, равную силе тяжести груза (2, и горизонтальную составляющую где

где к — расстояние от места схода каната с концевого блока до крюка крана. Составим суйму моментов (2) относительно точки F - основания стрелы (рисунок 2) [6].

Рисунок 2 - Схема гусеничного крана с отклонением грузового каната за максимальный вылет стрелы на величину е

М^) = От + р(}Ьзтв, (2)

где I - длина стрелы;

в - угол между продольной осью стрелы и горизонтом.

Равноценная вертикальная нагрузка на кран ()в, которую создает момент М (Т7) может быть найдена делением левой и правой части уравнения (2) на плечо г:

Qg = Q + QÍEi^lt (3)

заменяем

г = Leos в, (4)

тогда

QB = <2(l + ptan0). (5)

Выражение (1 + ptanö) в (5) это коэффициент нагрузки, отражающий влияние, которое оказывает отклонение грузовых канатов. Например, для случая, когда угол между продольной осью стрелы и горизонтом равен 75°, приведем несколько значений для р, при этом выражение (1 + р tan в) будет равно: 1.019, когда р = 0.005; 1.037, когда р = 0.010; 1.075, когда р = 0.020; 1.149, когда р = 0.040.

Если подъем груза осуществляется при помощи двух одинаковых кранов с прямыми стрелами и углом 75° между продольной осью стрелы и горизонтом, и, если груз в начальном состоянии подвешен на 61 м ниже, чем головка стрелы, с

отклонением крюка на величину е = 305 мм, тогда р = = 0.005. В этом случае, равноценная вертикальная нагрузка на кран будет равна:

QB = Q(1 + 0,005 tan 75°) = 1,019 Q. (6)

Это означает увеличение нагрузки на кран от массы груза примерно на 2%. К концу подъема, когда груз будет поднят на 7.6 м ниже головки стрелы, при отклонении крюка на величину е — 0,305 м, р станет ~~ — 0.040. Равноценная вертикальная нагрузка на кран при этом станет 1.145 Q, увеличение нагрузки будет примерно на 15%. Если бы угол между продольной осью стрелы и горизонтом

был 80°, увеличение нагрузки составило бы 23%. Это происходит потому, что тангенциальная функция возрастает вместе с ростом угла, чем больше угол между продольной осью стрелы и горизонтом, тем больше выражен эффект возрастания нагрузки. Таким образом, увеличение нагрузки на кран от силы тяжести груза непосредственно зависит от отклонения канатов от вертикали и будет тем больше, чем выше поднят груз. Для любого случая, когда грузовые канаты выходят за максимальный вылет стрелы крана, нагрузка на эти краны будет возрастать по мере подъема груза [6].

Для безопасности проведения работ необходимо установить наблюдение за вертикальностью канатов при подъеме груза спаренными кранами, но наиболее важно, чтобы краны обладали достаточным запасом грузоподъемности для безопасного удержания действующей на них нагрузки [6].

В отличие от случая, когда подъем груза происходит одним краном, где центр тяжести груза находится посередине, ниже крюка, при подъеме груза спаренными кранами, в большинстве случаев, центр тяжести находится между крюками, при этом грузовые канаты неизбежно отклонятся от вертикали. Это поясняется тем, что, когда груз лежит на земле, после включения механизмов подъема обоих кранов, грузовые канаты начинают наматываться на барабан лебедки, кран нагружается, канаты начинают натягиваться, стрела сжимается от сдавливающих нагрузок, допуск в опорно-поворотном подшипнике уменьшается, металлоконструкция и ходовые тележки упруго деформируется, всё это приводит к увеличению максимального вылета. По разрешению руководителя работ, крановщики могут сделать на это поправку - начинать подъем груза с более короткого вылета стрелы. Если решение будет не правильным, грузовые канаты также отклонятся от вертикали [6].

Отклонение грузовых канатов от вертикали может также привести к появлению боковой нагрузки. Это происходит когда отклонение канатов от вертикали близко к прямому углу (между канатами и стрелой), например, когда один кран поворачивается и тянет за собой второй кран. Боковая нагрузка может привести к падению стрелы. В практике США [6] стрела автомобильных кранов рассчитана

на превышение боковой нагрузки в пределах, не более чем 2% от номинальной нагрузки (3% для кранов с телескопическими стрелами), это допущение предназначено для учета незначительных динамических нагрузок свободно подвешенных грузов. Опыт показывает, что это допущение применимо для работы одним краном. Боковая нагрузка вызывает значительный нелинейный рост нагрузки на стрелу. Поэтому поперечные или продольные отклонения канатов от вертикали свыше р =0,020 очень опасны и могут привести к падению стрелы. Учитывая потенциальную опасность отклонения грузовых канатов от вертикали, оно также должно быть учтено в мерах безопасности при проектировании и производстве подъема груза спаренными кранами [6].

Можно себе представить, например, что будет, если подвесить груз на крюки двух кранов, установленных на определенном расстоянии друг от друга, при котором соблюдается вертикальное расположение грузовых канатов. Если один кран будет то опускать, то поднимать груз, в то время как другой кран будет его удерживать - груз отклонится от горизонта и расстояние между крюками станет короче. Это означает, что крюки подтягиваются друг к другу и грузовые канаты отклоняются от вертикали. Однако, умеренное отклонение от вертикали грузовых канатов не критично при таком расположении кранов. Допустимый наклон груза при подъеме спаренными кранами без балансирной траверсы - 5°. Если этот предел сохраняется, влияние от не вертикальности канатов будет несущественно [6].

Если два крана собираются передвигаться с одним общим грузом, имеется четыре случая, в которых движение может привести к отклонению грузовых канатов от вертикали. Если перемещение одного из кранов происходит не по ровному месту, если имеется «мягкая» почва, которая позволит гусеничному или пневмоколесному ходу «закапаться», кран осядет, головка стрелы изменит положение по отношению к стреле другого крана, и, если краны передвигаются по не совсем параллельным подкрановым путям, или, если один кран передвигается быстрее, чем другой и уезжает слишком далеко вперед. Поэтому, если планируется передвижение кранов с грузом, необходимо заранее подготовить путь для их передвижения. На рисунке 3 показан путь для передвижения спаренных кранов,

который заранее был сделан ровным и уплотненным из насыпи и щебня. Справа, на рисунке 3, расставлены флажки для сохранения кранов на одном уровне при передвижении. Посередине пути, краской на насыпи проведена осевая линия для контроля и сохранения расстояния кранов на одинаковом расстоянии друг от дру-

Рисунок 3 - Путь для передвижения кранов, при спаренном подъеме груза

Рассмотрев многочисленные случаи, в которых грузовые канаты отклоняются от вертикали, становится очевидно, почему нагрузки на краны не должны превышать около 75% от номинальной грузоподъемности, для большинства случаев подъема груза спаренными кранами. Число 75% взято произвольно, однако оно подходит практически для любого случая, хотя это не безусловное ограничение. Предел в 75% может быть превышен, если условия подъема достаточно хорошо контролируются или, если работа по подъему груза мало подвержена отклонению грузовых канатов от вертикали. Меры безопасности должны включать в себя сочетание технических средств и мероприятий по наблюдению за перегрузочным процессом для поддержания нагрузок на краны в допустимых значениях, а также для сохранения вертикальности грузовых канатов в пределах оговоренных допусков [6].

1.4 Определение допустимого угла наклона груза, при спаренной

работе кранов

При подъеме груза спаренными кранами одинаковой конструкции без ба-лансирной траверсы, в случае неравномерной работы спаренных кранов, возможна перегрузка одного из них. Равномерность распределения нагрузки на краны контролируют по отсутствию наклона груза (превышения уровня расположения места зацепки одного из кранов по отношению к уровню расположения места зацепки второго крана) [18-20].

Допустимый угол отклонения груза от горизонтали а (рисунок 4), или, соответствующее допустимое превышение места зацепки груза одним краном над местом зацепки груза вторым краном л: определяют, исходя из расстояния между местами зацепки груза /, расстояния к от центра тяжести до уровня расположения мест зацепки груза, а также расчетного запаса грузоподъемности П одного из спаренных кранов [18-20].

А?

¿7/

Рисунок 4 - Расчетная схема неравномерной работы спаренных кранов

Вначале, по (7), определяют расчетный запас грузоподъемности П (в %) одного крана [18-20].

П = (^-1)100, (7)

где ()к - грузоподъемность крана № 1 и крана № 2 при данном стреловом оснащении на рабочем вылете крюка; () - масса поднимаемого груза. Затем находят отношение:

О 10 20 30 ¿0 50 60 70 80 90

Допустимый угол отклонения груза от горизонта а, град. Рисунок 5 - График для расчета неравномерной работы спаренных кранов

Определив Пи к, по графику, показанному на рисунке 5, находят допусти-

мый угол отклонения груза от горизонтали [18-20].

Анализ графика, приведенного на рисунке 5, показывает существенное влияние расположения мест зацепки груза по высоте на возможную перегрузку одного из кранов. Чем ближе к вершине груза расположены места зацепки, тем больше

отношение у и тем больше будет перегрузка одного из кранов при одном и том же

угле наклона груза а. Или, другими словами, перегрузка одного из кранов тем больше, чем ниже расположение центра тяжести от уровня расположения мест зацепки груза [18-20].

Равномерность нагружения кранов обеспечивается отсутствием превышения уровня расположения места зацепки одного из кранов по отношению к уровню места зацепки другого крана.

При использовании спаренных кранов рекомендуется рассчитывать возможное изменение нагрузки на краны и, исходя из этого, назначать запас грузоподъемности кранов [18-20].

Равные запасы грузоподъемности кранов обеспечиваются при следующем соотношении плеч [19]:

т = <?ло"(2во+<3, (9)

(2во~<1АО+(2

где и (}во - грузоподъемность, соответственно крана А и крана В, т; ф — масса поднимаемого груза, т.

1.5 Выравнивание нагрузок на краны при помощи балансирных

траверс

Применение балансирной траверсы обеспечивает безопасный подъем груза спаренными кранами, исключая возможные перегрузки грузоподъемных средств и перекосы поднимаемого груза при подъеме. Изготавливается балансирная траверса, как правило, из одиночных или парных швеллеров или двутавров. Узел

подвески поднимаемого груза может перемещаться вдоль стержня траверсы, изменяя в нужных пределах длину ее плеч [19].

При подъеме груза с помощью траверсы должны выполняться следующие требования [12, 16, 18, 21]:

- применяемая траверса должна соответствовать по своей грузоподъемности, размерам, массе поднимаемого груза и расстоянию между крюками кранов;

- масса траверсы включается в массу поднимаемого груза;

— длина применяемых грузозахватных приспособлений должна быть рассчитана с учетом работы с траверсой (груз при перемещении должен быть поднят не менее чем на 0.5 метра выше встречающихся на пути предметов);

— при подъеме и перемещении груза канаты кранов должны сохранять вертикальное положение, а траверса должна сохранять горизонтальное положение.

Расчет балансирной траверсы, показанной на рисунке 6, выполняется в следующем порядке [21]:

1) зная грузоподъемность кранов и (т) ПРИ необходимом вылете и, задаваясь общей длиной траверсы I (м), которая зависит от поперечных размеров поднимаемого груза, находят длину ее плеч (м):

к =

и

<Э1+<22

(¿11 <31+02

(10)

2) определяют усилие (кН), действующее на траверсу:

ы = ткпкл, (и)

где кп = 1.1 - коэффициент перегрузки; /сд = 1.1-коэффициент динамичности;

3) подсчитывают изгибающий момент в траверсе, кН-м:

при 1г = 12:

М =—; (12)

4 '

при 1г Ф 12\

(13)

о

4) находят требуемый момент сопротивления (см ) поперечного сечения траверсы:

тр т0.1К '

где т - коэффициент условий работы (для траверсы т = 0.85);

Я - расчетное сопротивление прокатной стали;

5) выбирают расчетную схему сечения траверсы, задаваясь сплошной конструкцией балки или сквозной конструкцией;

6) для сплошных балок находят профиль с моментом сопротивления \¥х, ближайшим большим к требуемому Для сквозных балок принимают размеры выбранного профиля так, чтобы суммарный момент сопротивления балки был не менее \¥Тр;

7) рассчитывают отдельные узлы и детали траверсы (такелажные скобы, проушины, пальцы, сварные и болтовые соединения).

в'к

I

//

ь

6

о

о

V

о

Рисунок 6 - Расчетная схема балансирной траверсы

1.6 Устройства для автоматического выравнивания нагрузок на краны, при подъеме груза спаренными кранами

В литературе [22] описывается устройство, в котором записанные в памяти устройства аналоговые значения отклонения груза преобразуются в соответствующие дополнительные напряжения, которые воздействуют на схему управления скоростью вращения соответствующего подъемного механизма. Недостатком данного решения является то, что каждый отдельный привод подъемного механизма регулируется самостоятельно, без связи со спаренным с ним другим механизмом, так что неизбежные отклонения вследствие погрешностей в аналоговых элементах могут привести к остаточному наклону крюка.

Недостатки первого описанного устройства частично устраняет следующее изобретение [23]. Данное изобретение представляет собой устройство для выравнивания нагрузок в грузовых канатах, при спаренной работе кранов. При этом один кран работает в качестве ведущего, с помощью его органов управления задается перемещение груза, а другой кран следует этому перемещению, это происходит за счет использования автоматического управления. Задача изобретения заключается в том, чтобы при управлении механизмом подъема ведущего крана выдерживать исходное горизонтальное положение груза. Подобная проблема часто

возникает при спаренной работе судовых кранов, стоящих друг напротив друга по краям трюма и совместно перемещающих контейнер или другой груз.

Смысл изобретения состоит в том, чтобы при помощи цифровых устройств сообщить ведомому крану компенсирующие (уравновешивающие, корректирующие) поправки (перемещения), определенные, исходя из геометрического соотношения между кранами, при этом перемещение механизма подъема ведущего крана должно зависеть только от его органов управления и не должно нагружаться вторичным компенсирующим перемещением.

Недостатком данного устройства является не точное измерение положения груза из-за того, что канат имеет свойство вытягиваться при подъеме груза, а это не позволяет точно измерить длину каната ведущего крана, а также сложность измерения разности высот между крюками обоих кранов. Расстояние между кранами также будет не постоянным из-за суммарной деформации металлоконструкций кранов при подъеме груза [9].

1.7 Выравнивание нагрузок в грузовых канатах кранов, при подъеме груза спаренными кранами одинаковой конструкции с балансирной

траверсой

Во время подъема груза спаренными кранами одинаковой конструкции с балансирной траверсой, как показано на рисунке 7, при запаздывании реакции крановщиков на подъем груза, а также из-за того, что характеристики механизмов подъемов обоих кранов являются неодинаковыми и характеристики упругих систем (канатов, полиспастов, механических приводов) являются неравноценными, может образоваться наклон поднимаемого груза. В результате происходит перераспределение нагрузок на краны от смещения центра тяжести груза и отклонение грузовых канатов от вертикали, что недопустимо, так как может привести к перегрузке или аварии кранов [3].

Для оценки выравнивания усилий в канатах, в литературе [3], был рассмотрен процесс подъема груза после отрыва его от поверхности, на которой он нахо-

дился, а затем найден критерий, определяющий быстроту затухания неравномерности натяжений в грузовых канатах.

Кран №1

-ОКУ-

I---

! г

I I

I I [/

I/

1

_\

\

ЛЬ. \1

> > й

Крон №2

г

__L .

I /

/ Г I/

__

---!

I

1 I *1

7 Ч

/ Ч

Рисунок 7 - Схема подъема груза спаренными кранами с балансирной

траверсой

Для практики был найден критерий оценки быстроты выравнивания нагрузок в канатах (15), чтобы обеспечить горизонтальное положение груза во время подъема.

Я = сгЯ(По"Пн). (15)

иМнпн

Величина Я в (15) является безразмерной и принята в качестве критерия быстроты выравнивания нагрузок в грузовых канатах крана №1 и крана №2 (рисунок 7).

Количественные допустимые значения Я определены, исходя из следующих условий [3]:

1) с момента пуска до выравнивания имеющаяся неравномерность нагрузки уменьшилась в 10 раз;

2) выравнивание нагрузок (5Х ~ 52) (рисунок 7) в канатах происходит за время не более 20% общего времени подъема (£ < 20%£под т < 0,2).

В этом случае имеем:

[Я] > 11,5. (16)

Расчетное значение полученного критерия быстроты выравнивания нагрузок Я по формуле (15) в грузовых канатах, при подъеме груза спаренными кранами с балансирной траверсой, показывает, успеет ли произойти выравнивание нагрузок в канатах за время не более 20% общего времени подъема. Если Я > 11,5, это означает, что выравнивание нагрузок в канатах за это время произойдет и дальнейший подъем пройдет безопасно. Если расчетное значение Я будет меньше 11,5, это может привести к перераспределению нагрузок на краны, что, в свою очередь, может привести к аварии. Поэтому при Я < 11,5 подъем необходимо производить поочередно каждым краном, либо применить устройство для автоматического выравнивания нагрузок [3, 24].

Выводы по разделу 1

1) Анализ существующего положения по перегрузке тяжеловесных грузов показывает, что на сегодняшний момент не имеется методики оценки безопасности работ при подъеме груза спаренными кранами, без балансирной траверсы, с расположением центра тяжести груза посередине между точками зацепки этого груза, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле. Тем более, что на практике указанная работа производится, а применение балансирной траверсы не всегда предоставляется возможным в силу того, что при ее использовании возникает уменьшение максимальной высоты подъема груза кра-

нами или нехватка грузоподъемности этих кранов, так как общая масса поднимаемого груза будет равна массе самого груза плюс масса траверсы. Также, изготовление балансирной траверсы для каждой специальной перегрузки двумя кранами в требуемые сроки, чаще всего не предоставляется возможным, что повлечет за собой простой судна или избыточное время хранения груза на складе.

2) Первой задачей дальнейшего исследования является составление математической модели выравнивания нагрузок в грузовых канатах при спаренной работе двух кранов одинаковой конструкции, без балансирной травбрсы, с расположением центра тяжести груза посередине между точками зацепки этого груза, и определение критерия быстроты выравнивания нагрузок в грузовых канатах кранов, а также экспериментальное подтверждение этого критерия.

3) Автоматическое выравнивание нагрузок в грузовых канатах (без применения дополнительных устройств), при спаренной работе кранов, как известно, на данный момент происходит только при подъеме груза спаренными кранами одинаковой конструкции при подъеме груза с балансирной траверсой, для кранов разной конструкции указанное выравнивание нагрузок не происходит. Созданные устройства для автоматического выравнивания нагрузок имеют недостатки и погрешности, описанные в разделе 1, и не позволяют достичь выравнивания нагрузок на краны в полной мере.

4) Второй задачей данной работы является конструктивная проработка устройства для автоматического выравнивания нагрузок на краны как одинаковой, так и разной конструкции, составление математической модели работы данного устройства, экспериментальная проверка разработанной математической модели.

2 ВЫРАВНИВАНИЕ НАГРУЗОК В ГРУЗОВЫХ КАНАТАХ КРАНОВ ПРИ ПОДЪЕМЕ ГРУЗА СПАРЕННЫМИ КРАНАМИ ОДИНАКОВОЙ КОНСТРУКЦИИ, БЕЗ БАЛАНСИРНОЙ ТРАВЕРСЫ, С РАСПОЛОЖЕНИЕМ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ГРУЗА ПОСЕРЕДИНЕ МЕЖДУ ТОЧКАМИ ЗАЦЕПКИ ЭТОГО ГРУЗА

2.1 Математическая модель подъема груза спаренными кранами без балансирной траверсы для подтверждения самостоятельного выравнивания нагрузок на краны

Во время подъема одного груза без балансирной траверсы, с равными плечами от точек зацепки груза до центра тяжести груза, при помощи спаренных кранов (рисунок 8, рисунок 9), и при условии, что масса этого груза превышает грузоподъемность каждого из кранов, но меньше их суммарной грузоподъемности, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле (без учета основных параметров ветрового воздействия [25]), при запаздывании реакции крановщиков на подъем груза, а также из-за того, что характеристики механизмов подъемов обоих кранов являются неодинаковыми и характеристики упругих систем (канатов, полиспастов, механических приводов) являются неравноценными, может образоваться наклон поднимаемого груза на угол а. Предполагается, что двигатели механизма подъема крана №2, которые были включены с запозданием, продолжают работать с боле высокой скоростью, чем двигатели механизма подъема крана №1, из-за того, что нагрузка на электродвигатели крана №2 от силы тяжести груза станет меньше, чем на кран №1, из-за наклона этого груза, вследствие чего происходит автоматическое выравнивание горизонтального положения груза, а, следовательно, и выравнивание нагрузок на краны. Для проверки данной теории была разработана математическая модель подъема груза спаренными кранами без балансирной траверсы и определено, как изменяются моменты, действующие на электродвигатели механизмов подъема обоих кранов, с течением

времени, при запаздывании включения на подъем электродвигателей механизма подъема крана №2.

Рисунок 8 - Схема спаренной работы кранов при перегрузке одного тяжеловесного груза без балансирной траверсы

T116 71-25

На рисунке 8, рисунке 9: Q - вес груза, Н; Qx, Q2 - усилие в канате от силы тяжести груза, Н, соответственно для крана №1 и крана №2; I - плечо от центра тяжести груза до точки зацепки груза краном, м; h - высота от центра тяжести до условной линии, проведенной между точкой зацепки груза А и точкой зацепки груза В, м;а - угол наклона груза, возникающий при запаздывании включения электродвигателей механизма подъема крана №2, град, а « Io, sin а = 0; гб - радиус барабана лебедки механизма подъема обоих кранов, м; п1б, п2б - частота вращения барабана механизма подъема, об/мин, соответственно крана №1 и крана №2.

Вопрос о выравнивании нагрузок для спаренной работы кранов при подъеме груза с балансирной траверсой рассмотрен в литературе [3].

Из условия равновесия груза, показанного на рисунке 9, имеем:

<21 + (¿2 - <2 = 0;

(М - (?}га - (±г1 = 0,

откуда находим:

^Н^Т«);

«.-К»-*«)..

(18)

За начало отсчета времени принимаем момент £ = 0, тогда перемещение точки А и перемещение точки В (рисунок 9) за время дХ, без учета упругости канатов, будут равны:

где 5Вг - перемещение соответственно точки А и точки В за время (с), без учета упругости канатов, м;

1/д, Ув - скорость, соответственно точки А и точки В, м/с. С учетом рисунка 8, системы уравнений (18) и упругости канатов, перемещение точек А и В, равны:

(19)

где с - жесткость каната, Па-м2.

Жесткость каната зависит от его диаметра, конструкции, числа проволок в прядях и от числа прядей, от типа и конструкции сердечника, от механических свойств материала проволок и трения между отдельными проволоками и между прядями [26, 27].

С учетом рекомендаций в литературе [28], жесткость каната равна:

где е - коэффициент, учитывающий уменьшение продольной жесткости каната по сравнению со стальным стержнем, площадь которого равна суммарной площади всех проволок каната (для круглых канатов с органическим сердечником е = 0.6); Е - модуль упругости (для стали Е = 2.06 • 1011 Па), Па, [29];

с = е • Я • Р,

(21)

Р - суммарная площадь сечения всех проволок, м2. Дифференцируя уравнения системы (18), имеем:

(22)

С другой стороны (со стороны от двигателя) имеем:

(23)

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация водного транспорта, судовождение», Раскатов, Александр Валерьевич

ВЫВОДЫ

1) Разработана математическая модель подъема груза спаренными кранами и доказана возможность самостоятельного выравнивания нагрузок на краны от силы тяжести груза, центр тяжести которого располагается посередине между точками зацепки, при подъеме этого груза спаренными кранами одинаковой конструкции без балансирной траверсы, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле.

2) Получена зависимость для нахождения критерия быстроты выравнивания нагрузок от силы тяжести груза, на краны, при подъеме этого груза спаренными кранами одинаковой конструкции без балансирной траверсы с расположением центра тяжести груза посередине, между точками зацепки этого груза, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле. Полученный критерий быстроты выравнивания нагрузок на спаренные краны позволяет на практике, до начала работ, оценить безопасность работ, производимых спаренными кранами.

3) Проведены лабораторный и натурный эксперименты, подтверждающие справедливость полученного критерия быстроты выравнивания нагрузок на краны.

4) Для практического использования разработана программа в МАТНСАБ, которая позволяет, задавая исходные данные по кранам и грузу, определить критерий быстроты выравнивания нагрузок на спаренные краны одинаковой конструкции, при подъеме груза без балансирной траверсы, с расположением центра тяжести груза посередине, между точками зацепки этого груза, с учетом работы кранов на одинаковых вылетах стрелы и при штиле (приложение Г).

5) Получена математическая зависимость для определения требуемой частоты напряжения, необходимого для выравнивания нагрузок на краны, при подъеме груза спаренными кранами как одинаковой, так и разной конструкции с частотным регулированием скорости подъема груза, с любым расположением центра тяжести этого груза.

6) Проведено экспериментальное подтверждение полученной зависимости для определения требуемой частоты напряжения, с использованием компьютерного моделирования спаренной работы кранов в программе MATLAB-SIMULINK.

7) На основе полученной зависимости для определения требуемой частоты напряжения, разработана принципиальная схема устройства для автоматического выравнивания нагрузок на спаренные краны как одинаковой, так и разной конструкции с любым расположением центра тяжести груза, с частотным регулированием скорости подъема груза.

8) Получен патент на полезную модель № 129916 на разработанную принципиальную схему устройства для автоматического выравнивания нагрузок на краны.

9) Внедрены в Московском Южном порту следующие результаты: зависимость для нахождения критерия быстроты выравнивания нагрузок на спаренные краны; программа для определения критерия быстроты выравнивания нагрузок на спаренные краны; математическая зависимость для определения требуемой частоты напряжения, необходимого для выравнивания нагрузок на спаренные краны и разработанная принципиальная схема устройства для автоматического выравнивания нагрузок на спаренные краны.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Раскатов, Александр Валерьевич, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Авотин П.Г. Речной судоподъем. - М.: Издательство наркомречфлота СССР, 1942.-60 с.

2 Правила оказания услуг по организации перегрузки грузов с судна на судно. Утверждены Министерством транспорта РФ от 29 апреля 2009 г. №68. -3 с.

3 Гаранин Н.П. Плавучие грузоподъемные краны на транспорте монография. - М.: Альтаир-МГАВТ, 2008. - 255 с.

4 Трупищева М.С., Славутский М.Е. Перегрузка укрупненных модулей грузовыми комплексами при освоении шельфа северного Каспия // 41 Науч.-техн. конф. проф.-преп. Состава и 47 Студ. науч.-техн. конф. Астрах, гос. техн. ун-та, Астрахань, 1997. - С. 169-170.

5 Michael D. Meyer. Construction Equipment Management for Engineers, Estimators, and Owners. - Boca Ratón: CRC Press, 2006. - 552 c.

6 Shapiro Lawrence K, Shapiro Jay P. Cranes and Derricks. Fourth Edition. Lyn-book. - New York, 2011. - 654 c.

7 ГОСТ 7.32-2001. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления. - Введ. 22.05.01. - Минск: Межгосударственный Совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2001. - 22 с.

8 Диссертация: инструкция по подготовке и защите / Марьянович А.Т., Князькин И.В. М. - СПб.: Астрель-СПб, 2009. -231 с.

9 Ведомственные строительные нормы 3374-74 ММСС СССР. Указания по монтажу технологического оборудования самоходными стреловыми кранами. - Утв. 05.11.1974. -М.: Минмонтажспецстрой СССР, 1975. - 171 с.

10 Инструкция № 4 по охране труда для докера-механизатора - крановщика (машиниста) портального электрического крана. Министерство транспорта РФ. - Утв. 10.04.1995. - Директором Департамента морского транспорта Минтранса Российской Федерации Н.П. Цахом, 1995. - 6 с.

11 Лошаков К.А., Чичкин В.А. Безопасная эксплуатация грузоподъемных машин. -Киев: Буд1вельник, 1984. - 175 с.

12 Правила охраны труда в морских портах ПОТ Р 0-152-31.82.03-96. Министерство транспорта Российской Федерации. Департамент морского транспорта. - Утв. 09.01.1996 Приказом Департамента морского транспорта. -СПб., 1996.-131 с.

13 Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10-382-00. Госгортехнадзор России. - Утв. 31.12.1999 Постановлением Госгортехнадзора России № 98. - М., 2001. -135 с.

14 Раскатов A.B., Терехов А.М. Обеспечение безопасности работ при перегрузке тяжеловесных грузов двумя спаренными кранами // Подъемно-транспортное дело - 2012. - № 5-6.

15 Трупищев Ш.А., Иванов С.И. Исследование режимов работы электроприводов 2-х кранов при спаренной работе //41 Науч.-техн. конф. проф.-преп. состава и 47 студ. науч.-техн. конф. Астрах, гос. техн. ун-та. - Астрахань, 1997. - С.207-208.

16 Ушаков П.Н., Бродский М.Г. Краны и лифты промышленных предприятий. - М.: Металлургия, 1974. - 352 с.

17 Методические рекомендации по монтажу вертикальных конструкций кранами ДК-25 и МКГ-25 БР с отклоненными в сторону стрелы грузовыми полиспастами. Научно-исследовательский институт строительного производства ГОССТРОЯ УССР. - Киев, 1988. - 35 с.

18 Сукальский Г.А., Ханапетов М.В., Харас З.Б. Справочник по монтажу промышленного оборудования и трубопроводов. — М.: Литература по строительству, 1967. - 312 с.

19 Харас З.Б. Монтаж аппаратов нефтяной и газовой промышленности. - М.: Недра, 1974.-391 с.

20 Подъем и перемещение грузов / З.Б. Харас, В.М. Федоров, Э.Н. Исаков, Д.Л. Ярошевская. - М.: Стройиздат, 1987. - 319 с.

21 Матвеев В.В., Крупин Н.Ф. Примеры расчета такелажной оснастки. — Ленинград: Стройиздат, 1987. - 320 с.

22 Пат. 2231997 Германия. В66С 13/48. Einrichtung zur aufrechterhaltung eines zwischen zwei miteinander verknuepften kranbewegungen bestehenden ver-haeltnisses / Carbon L. Заявл. 29.06.72; опубл. 10.01.74.

23 Пат. 216223AI ГДР. B66C 13/46. Anordnung zur Steuerung der horizontalen Lastwegfiihrung bei Kranverbundbeterieb / Magdanz I., Kunde В. Заявл. 28.06.83; опубл. 05.12.84.

24 Гаранин Н.П., Брауде В.И., Артемьев П.П. Грузоподъемные машины на речном транспорте. - М.: Транспорт, 1991. - 319 с.

25 Подобед В.А. Повышение эффективности использования портовых кранов при ветровых нагрузках: дисс. ... д-ра техн. наук. — Мурманск, 2006. - 357 с.

26 Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. - М.: Высшая школа, 1985.-520 с.

27 Глушко М.Ф. Стальные подъемные канаты. - Киев: Техника, 1966. — 327 с.

28 Инструкция по эксплуатации стальных канатов в шахтных стволах (РД 03439-02). Серия 03 .Выпуск 13 / Колл. авт. - М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2002. - 211 с.

29 Кухлинг X. Справочник по физике. - М.: Мир, 1985. - 520 с.

30 Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. -М.: Наука, 1973. -832 с.

31 Виленкин Н.Я., Доброхотова М.А., Сафонов А.Н. Дифференциальные уравнения. -М.: Просвещение, 1984. -176 с.

32 Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. - М.: Астрель. — 2006, -991 с.

33 Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления для втузов, т. 2: Учебное пособие для втузов.-13-е изд.-М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1985. - 560 с.

34 Пономарев К.К. Составление дифференциальных уравнений. Минск: Высшая школа, 1973. - 560 с.

35 Романко В. К. Курс дифференциальных уравнений и вариационного исчисления. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. - 344 с.

36 Самойленко A.M., Кривошея С.А., Перестюк H.A. Дифференциальные уравнения. - М.: Высш. шк., 1989. - 383 с.

37 Абрамович И.И. и др. Грузоподъемные краны промышленных предприятий. - М.: Машиностроение, 1989. - 360 с.

38 Гохберг М.М. Справочник по кранам. Т. 2. Характеристики и конструктивные схемы кранов Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов. - М.: Машиностроение, 1988. - 559 с.

39 Раскатов A.B., Гаранин Н.П., Терехов A.M. Выравнивание нагрузок в грузовых канатах при подъеме одного груза двумя спаренными // Научно-технический сборник «Труды МИТ», том 11, часть 1. Москва: Центр Информации ОАО «Корпорация МИТ», 2011. - С. 173-185.

40 Раскатов A.B., Гаранин Н.П., Терехов A.M. Сохранение горизонтального положения груза, поднимаемого двумя спаренными кранами // Речной транспорт (XXI век). - 2012. - № 2. - С.56-60.

41 Раскатов A.B., Гаранин Н.П., Терехов A.M. Эффективность спаренной работы портальных кранов с применением критерия быстроты выравнивания нагрузок // ИНТЕРСТРОЙМЕХ-2011: Материалы международной научно-технической конференции.-Могилев: ГУ ВПО «БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ», 2011. - С.39-40.

42 Башарин A.B., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. - JL: Энергоиздат, 1982. - 392 с.

43 Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе: А.Я. Бернштейн, A.B. Гусяцкий, A.B. Кудрявцев, P.C. Сарбатов. - М.: Энергия, 1980. - 328 с.

44 Дементьев Ю. Н., Чернышев А. Ю., Чернышев И. А. Электрический привод. - Томск: Изд-во ТПУ, 2010. - 232 с.

45 Масандилов Л.Б., Москаленко В.В. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей. - М.: Энергия, 1978. - 96 с.

46 Сандлер A.C., Сарбатов P.C. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. -М.: Энергия, 1974. - 328 с.

47 Современный частотно-регулируемый электропривод. / Под ред. Гаврило-ва A.B. - СПб.: Санкт-Петербургская Электротехническая компания, 2002. -94 с.

48 Соколов М.М. Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов. -М.: Энергия, 1976. -488 с.

49 Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. - М: ACADEMA, 2006. - 265 с.

50 Автоматизированные электроприводы / Под ред. Ильинского Н.Ф., Юнь-кова М.Г. -М.: Энергоатомиздат, 1990. - 544 с.

51 Ключев В.И. Теория электропривода. — М.: Энергоатомиздат, 2001. - 704 с.

52 Радимов С.Н. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод. -Одесса.: Авторизованный учебный центр компании «Шнейдер Электрик», 2007.-38 с.

53 Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер A.C. Теория автоматизированного электропривода. -М.: Энергия, 1979. - 616 с.

54 Андреев В.П., Сабинин Ю.А. Основы электропривода. - М. -Д.: Госэнер-гоиздат, 1963. - 772 с.

55 Иванов-Смоленский A.B. Электрические машины. Том 1. -М.: Издательский дом МЭИ, 2006. - 652 с.

56 Ковчин С.А. Сабинин Ю.А. Теория электропривода. - СПб.: Энергоатомиздат, 1994. - 496 с.

57 Основы автоматизированного электропривода: М.Г. Чиликин, М.М. Соколов, В.М. Терехов, A.B. Шинянский. -М.: Энергия, 1974. - 568 с.

58 Вешневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. - М.: Энергия, 1977.-431 с.

59 Раскатов A.B., Терехов A.M. Выравнивание нагрузок на краны, при подъеме одного груза двумя спаренными кранами с частотным регулированием скоростей подъема груза обоих кранов // Сборник научных статей МГАВТ, Из-во: Альтаир-МГАВТ, 2012. - С.77-82.

60 Раскатов A.B., Терехов A.M. Заявка на патент на полезную модель № 2012142204.

61 Раскатов A.B., Терехов A.M. Применение частотного регулирования для автоматического выравнивания скоростей подъема груза, при подъеме этого груза двумя спаренными кранами. // Речной транспорт (XXI век). - 2013. -№ 2. — С.58-61.

62 Онищенко Г.Б. Электрический привод. М.: РАСХН, 2003. - 320 с.

63 Балашов Е.П., Пузанков Д.В. Микропроцессоры и микропроцессорные системы. - М.: Радио и связь, 1981. -328 с.

64 Бедрековский М.А., Волга В.В., Кручинкин Н.С. Микропроцессоры. -М.: Радио и связь, 1981. -96 с.

65 Бедрековский М.А., Кручинкин Н.С., Подолян В.А. Микропроцессоры. -М.: Радио и связь, 1981. -72 с.

66 Белов A.B. Самоучитель по микропроцессорной технике. - СПб.: Наука и техника, 2003. -224 с.

67 Казаченко В. Основные тенденции развития встроенных систем управления двигателями и требования к микроконтроллерам // CHIP NEWS. — 1999. — № 1. — С.2-9.

68 Современное и перспективное алгоритмическое обеспечение частотно-регулируемых электроприводов. / Под ред. Народицкого А.Г. - СПб.: Санкт-Петербупгская Электротехническая компания, 2004. -127 с.

69 Соучек Б. Микропроцессоры и микро ЭВМ: Пер. с англ. / Под ред. А.И. Петренко. - М.: Сов. радио, 1979. - 520 с.

70 Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода. - М.: Энер-гоатомиздат, 1987. - 224 с.

71 Касаткин A.C., Немцов М.В. Электротехника. - М.: Высшая школа, 2000. -542 с.

72 Шандров Б.В., Чудаков А.Д. Технические средства автоматизации - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 368 с.

73 Герман-Галкин С.Г., Лебедев В.Д. Марков Б.А. Цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями. - Л.: Энергоатомиздат, 1986. — 248 с.

74 Солодовников В.В., Плотников В.Н., Яковлев A.B. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования. - М.: Машиностроение, 1985.-536 с.

75 Аранчий Г.В., Жемеров Г.Г., Эпштейн И.И. Тиристорные преобразователи частоты для регулируемых электроприводов. - М.: Энергия, 1968. - 128 с.

76 Булгаков A.A. Частотное управление асинхронными двигателями. — М.: Энергоиздат, 1982. - 216 с.

77 Муравьев В.М., Сандлер М.С. Электрооборудование судов и портовых подъемно-транспортных машин. - М.: Альтаир-МГАВТ, 2008. - 115 с.

78 Сандлер A.C., Сарбатов P.C. Преобразователи частоты для управления асинхронными двигателями. - М. - Л.: Энергия, 1966. - 144 с.

79 Белов A.B. Конструирование устройств на микроконтроллерах. — СПб.: Наука и Техника, 2005. - 256 с.

80 Бесекерский В.А., Изранцев B.B. Системы автоматического управления с микро ЭВМ. - М.: Наука, - 1987. -320 с.

81 Васильев Д.В. Чуич В.Г. Системы автоматического управления. - М.: Высшая школа, 1967. - 419 с.

82 Иващенко H.H. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем. - М.: Машиностроение, 1973. - 606 с.

83 Ключев В.И. Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов. - М.: Энергия, 1980. - 360 с.

84 Первозванский A.A. Курс теории автоматического управления. - М.: Наука, 1986.-616 с.

85 Раскатов A.B., Гаранин Н.П., Терехов A.M. Подъем груза двумя спаренными кранами с применением устройства для выравнивания скоростей подъема груза // Материалы III межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта в России». СПб: Из-во СПГУВК, 2012. - С.83-87.

86 Раскатов A.B., Терехов A.M. О подъеме тяжеловесных изделий двумя спаренными кранами // Научно-технический сборник «Труды МИТ», том 12, часть 1. Москва: Центр Информации ОАО «Корпорация МИТ», 2012. -С.168-172.

87 Раскатов A.B., Терехов A.M. Устройство для автоматического выравнивания нагрузок на краны при подъеме груза двумя спаренными кранами // Труды XVI Московской международной межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, путевые машины и робототехнические комплексы». Москва: Из-во МИИТ, 2012. - С.44.

88 Ройтенберг Я.Н. Автоматическое управление. - М.: Наука, 1971. -396 с.

89 Справочник по теории автоматического управления / Под редакцией A.A. Красовского. - М.: Наука, 1987. - 712 с.

90 Чиликин М.Г., Сандлер A.C. Общий курс электропривода. - М.: Энергоиз-дат, 1981.-576 с.

91 Шёнфельд Р., Хабигер Э. Автоматизированные электроприводы. Пер с нем. / Под ред. Ю.А. Борцова. - JL: Энергоатомиздат, 1985. - 464 с.

92 Шор Я.Б., Кузьмин Ф.И. Таблицы для анализа и контроля надежности. -М.: Советское радио, 1968. - 284 с.

93 Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB. - СПб.: Питер, 2000. - 432 с.

94 Дьяконов В.П. MATLAB 6.5. Simulink 5. Основы применения. - М.: СО-ЛОН-Пресс, 2005. - 800 с.

95 Дьяконов В.П. Simulink 4. Специальный справочник. -СПб.: Питер, 2001. - 528 с.

96 Дьяконов В.П., Абраменкова И.В., Круглов B.B. MATLAB с пакетами расширений. -М.: Нолидж, 2000. - 880 с.

97 Дьяконов В.П., Круглов B.B. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник. - СПб.: Питер, 2001. - 448 с.

98 Дэбни Д., Хартман Т. Simulink 4 - Секреты мастерства. Пер. с англ. Симонова М.Л. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. - 397 с.

99 Лазарев Ю. Моделирование процессов и систем в MATLAB. Учебный курс. - СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2005. - 512 с.

100 Потемкин В.Г. MATLAB 6. Среда проектирования инженерных приложений. - М.: Диалог-МИФИ, 2003. - 448 с.

101 ' Потемкин В.Г. Инструментальные средства MATLAB 5.x. - М.: Диалог-

МИФИ, 2000. - 336 с.

102 Раскатов A.B., Терехов A.M. Компьютерное моделирование спаренной работы подъемных кранов с применением методики выравнивания нагрузок на краны // Материалы XVII Московской международной межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, путевые машины и робототехнические комплексы». Москва: Из-во МИСИ, 2013. - С.99-100.

103 Черных И.В. SIMULINK: среда создания инженерных приложений / Под общ. ред. к.т.н. В.Г. Потемкина. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2003. - 496 с.

104 Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. - M.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008 - 288 с.

105 Моделирование и визуализация движений механических систем в . MATLAB: B.C. Щербаков, М.С. Корытов, A.A. Руппель [и др.]. - Омск:

СибАДИ, 2007. - 84 с.

Номинальная частота вращения ротора электродвигателя пн 737 984 об мин паспорт крана

Номинальная мощность электродвигателя р„ 75000 100000 Вт паспорт крана

Номинальный момент электродвигателя м„ 972 971 Нм расчет

Число пар полюсов V 4 3 паспорт крана

Коэффициент трансформации напряжений ке 1.3 1.28 паспорт крана

Число фаз статора тс 3 3 паспорт крана

Число фаз ротора тр 3 3 паспорт крана

Коэффициент трансформации сопротивлений шс 2 кг — —-~ кр шр к-р 1.69 1.64 расчет

Номинальный ток ротора ^ном 185 181 паспорт крана

Внутреннее активное сопротивление цепей статора гс 0,027 0,00714 Ом паспорт крана

Внутреннее активное сопротивление цепей ротора т 'р 0,029 0,02 Ом паспорт крана

Внутреннее активное сопротивление цепей ротора, приведенное к статору прив 1 у = гркт прив ТР 0.049 0.033 Ом расчет

Индуктивность статора ¿с для 50 Гц 0.00042 5 0.00038 935 Гн измерено

для 32 Гц 0.00027 4

Индуктивность ротора LP для 50 Гц 0.00058 6 0.00053 767 Гн измерено

для 32 Гц 0.00037 8

Взаимная индуктивность для 50 Гц 0.01002 3 0.00676 9 Гн измерено

для 32 Гц 0.00645 7

Номинальный КПД эд Лэд 0.94 0.95 паспорт крана

Коэффициент загрузки двигателя pf 0.5 0.5 паспорт крана

КПД при загрузке 50% Лэд-Pf 0.945 0.955 паспорт крана

Номинальный cos (р COS (р 0.77 0.85 паспорт крана

cos ср при загрузке 50% COS (pjpf 0.64 0.63 паспорт крана

Кратность максимального момента км 2,6 2,2 паспорт крана

Кратность пускового момента Кп 1.6 1.4 паспорт крана

Кратность пускового тока Ъ 7.3 6.4 паспорт крана

Момент инерции ротора ] 21 30 кг- м2 паспорт крана

Коэффициент трения 0 0 Н - м ■ с паспорт крана

Номинальное скольжение Я 0.017 0.016 расчет

Таблица Б.2 — Исходные данные, необходимые для расчета критерия быстроты выравнивания нагрузок на тельферы

Параметр Обозначение Величина Размерность

Вес поднимаемого груза а 920 Н

Радиус барабана П> 0.0175 м

Передаточное число редуктора и 40

Кратность полиспаста 1 1 -

Коэффициент, учитывающий уменьшение продольной жесткости стального каната е 0.6

Модуль упругости стали Е 2.06-1011 Па

Площадь сечения каната ^ 4.9 • 1(Гб м*

КПД механизма подъема 1 0.9 -

Частота электрического тока, питающая электродвигатель механизма подъема / 50 Гц

Требуемая высота подъема груза отстающим краном 1.8 м

Высота от точек зацепки груза до центра тяжести груза к 0.43 м

Плечо от центра тяжести груза до точки зацепки груза краном 1 0.2 м

Номинальная частота вращения ротора электродвигателя пн 2236 об мин

Синхронная частота вращения электродвигателя механизма подъема Щ 3000 об мин

Номинальная мощность электродвигателя Рп 180 Вт

Число пар полюсов электродвигателя V 1

Таблица Б.З - Исходные данные, необходимые для расчета критерия быстроты выравнивания нагрузок на краны

Параметр Обозначение Величина Размерность

Вес поднимаемого груза 0. 120000 Н

Радиус барабана гб 0.36 м

Передаточное число редуктора и 25

Кратность полиспаста г 1 -

Коэффициент, учитывающий уменьшение продольной жесткости стального каната е 0.6

Модуль упругости стали Е 2.06 ■ 1011 Па

Площадь сечения каната F 4 • 10~4 м2

КПД механизма подъема 1 0.95 -

Частота электрического тока, питающая электродвигатель механизма подъема / 50 Гц

Требуемая высота подъема груза отстающим краном 15 м

Высота от точек зацепки груза до центра тяжести груза к 1 м

Плечо от центра тяжести груза до точки зацепки груза краном 1 0.7 м

Номинальная частота вращения ротора электродвигателя пн 737 об мин

Синхронная частота вращения электродвигателя механизма подъема Щ 750 об мин

Номинальная мощность электродвигателя Ри 75000 Вт

Число пар полюсов электродвигателя р 4