Визначення впливу швидкості пересування мостового крана на динамічні навантаження і втрати енергії

Нєженцев Олексій
(Київ, Україна)
ТЕХНІЧНІ НАУКИ
(Машинознавство)
ВИЗНАЧЕННЯ ВПЛИВУ ШВИДКОСТІ ПЕРЕСУВАННЯ МОСТОВОГО КРАНА НА ДИНАМІЧНІ НАВАНТАЖЕННЯ І ВТРАТИ ЕНЕРГІЇ
Вплив швидкості пересування крана на динамічні навантаження та втрати енергії розглянуто на прикладі мостового крана вантажопідйомністю 20 т. Виконано аналіз процесів розгону та переміщення крана на відстань 30 м з різними номінальними швидкостями, які залежать від передаточного числа редуктора .
Мостовий кран представлено тримасовою розрахунковою схемою, рух якої описується системою нелінійних диференціальних рівнянь [1]. За результатами інтегрування вказаних рівнянь чисельним методом Рунге-Кутта були побудовані графіки залежностей горизонтальних динамічних навантажень, що діють на металоконструкцію крана і вантаж , від передаточного числа редуктора з параметричного ряду: 9,80; 12,64; 16,30; 19,88; 24,90; 32,42 (рис. 1).
З рис. 1 видно, що при переміщенні крана на відстань 30 м зі зменшеним передаточним числом uм (тобто при підвищеній номінальній швидкості крана) максимальні значення горизонтальних динамічних навантажень, що діють на металоконструкцію крана і вантаж , зменшуються (див. рис. 1). У той же час, при підвищенні номінальної швидкості крана V збільшується час розгону , зменшується загальна тривалість переміщення крана та зростають втрати енергії ∆Е (див. рис. 2).

Рис. 1. Графіки зміни навантажень и від передаточного числа uм

Рис. 2. Графіки зміни ∆Е, і від номінальної швидкості крана V

З графіків на рис. 1, 2 випливає, що суттєво зменшити втрати енергії при переміщенні вантажу можна шляхом зміни номінальної швидкості пересування крана за рахунок різного передаточного числа механізму пересування. Збільшення передаточного числа , тобто зниження швидкості крана V, призводить до зменшення втрат енергії ∆Е більше ніж у чотири рази. Але при цьому зростають динамічні навантаження і . Крім того, підвищення передаточного числа з 9,80 до 32,42 знижує швидкість крана в стільки ж разів (з 2,67 до 0,81 м/с), а величину приведеної до ходових коліс сили приводу - у стільки ж разів збільшує (з 19,17 до 62,68 кН). В той же час тривалість переміщення крана на 30 м зросла майже в два рази (з 19 до 36 с).
Висновки:
- вирішення завдання зниження динамічних навантажень і втрат енергії мостових кранів необхідно здійснювати з використанням математичних моделей, що враховують всі основні параметри електромеханічної системи «привід - металоконструкція - вантаж». Це дозволить підвищити точність розрахунків динамічних навантажень на 13-24%, а втрат енергії при пересуванні мостових кранів до 25%;
- мостові крани, що виготовляються в даний час, мають номінальні швидкості, що не забезпечують оптимальне енергоспоживання, тому доцільно при проектуванні кранів (особливо важкого режиму роботи А6 - А7) встановлювати значення номінальних швидкостей з урахуванням втрат енергії, динамічних навантажень і часу пересування крана.
Література:
1. Нєженцев О.Б. Зниження динамічних навантажень при гальмуванні мостового крана шляхом оптимізації механічної характеристики електроприводу / О.Б. Нєженцев / Вісник Національного технічного ун-ту України «Київський політехнічний інститут». Серія Машинобудування. – К., 2015, Вип. №3(75). – С. 151 – 158.