Ламбін Вадим Миколайович

УДК 528.48

ОБГРУНТУВАННЯ І РОЗРОБКА МЕТОДИКИ

ВИЗНАЧЕННЯ ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ

ПІДЙОМНО – ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ

05.24.01 - Геодезія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ - 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Донбаській державній академії будівництва та

архітектури, Міністерство освіти і науки України.

Науковий керівник кандидат технічних наук, доцент Соловєй Павло Іларіонович, Донбаська державна академія будівництва та архітектури, доцент кафедри інженерної геодезії.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Чмчян Томік Торгомович, Київський національний університет будівництва і архітектури, професор кафедри інженерної геодезії;

кандидат технічних наук, Григоровський Петро Євгенович, Науково -дослідний інститут будівельного виробництва, завідувач лабораторією інструментального контролю будівельно - монтажних робіт і комплексної діагностики будівель та споруд.

Провідна установа

Національний університет "Львівська політехніка", геодезичний факультет, кафедра інженерної геодезії, Міністерство освіти і науки України, м. Львів.

Захист відбудеться 13 червня 2003 р. о 13-00 годин_ на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.056.09 в Київському національному університеті будівництва і архітектури за адресою: 03037, Київ, Повітрофлотський проспект, 31, ауд. 466.

З дисертацією можна ознайомитись у науково-технічній бібліотеці Київського національного університету будівництва і архітектури заадресою: 03037, Київ, Повітрофлотський проспект, 31.

Автореферат розісланий 07 травня 2003 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Ісаєв О. П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Висока ефективність промислових підприємств у значній мірі залежить від геометричних параметрів підйомно-транспортних засобів.

Під впливом різноманітних факторів (похибки монтажу, силові навантаження, осадки фундаментів та інші) виникають статичні і динамічні деформації кранів і підкранових колій, які негативно впливають на роботу підприємств, а інколи призводять до аварій.

Для забезпечення нормальної експлуатації підйомно-транспортних засобів необхідно виконувати систематичний геодезичний контроль геометричних параметрів кранів і підкранових колій.

Необхідність визначення геометричних параметрів кранів у несприятливих умовах, у гранично короткі терміни є однією з актуальних проблем сучасних геодезичних вимірів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження, наведені у дисертаційній роботі, виконувались у рамках держбюджетної науково-дослідної роботи К-3-1-96 (№ ДР ) "Моделювання конструктивних форм і методів розрахунків при проектуванні, експлуатації та реконструкції металевих конструкцій - розробка моделі витривалості підкранових конструкцій" .

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є розробка, удосконалення і дослідження ефективних методів і приладів для визначення геометричних параметрів мостових, козлових і портальних кранів у складних умовах експлуатації без зупинки технологічного процесу, у гранично короткий термін.

Для досягнення цієї мети у роботі поставлені і розв’язані такі завдання:

1. Проведений аналіз існуючих методів і засобів визначення геометричних параметрів мостових, козлових і портальних кранів.

2. Визначені найбільш значущі, негативно впливаючі на систему „кран – підкранові колії” фактори, і виконаний їх статистичний аналіз.

3. Вдосконалена методика геодезичного контролю геометричних параметрів крана і запропоновані прості формули для їх визначення.

4. Розроблені і досліджені методи визначення розворотів мостових кранів із застосуванням лазерних приладів.

5. Запропонована методика визначення розворотів кранів у горизонтальній площині на основі розробленого електромеханічного пристрою.

6. Розроблений, створений і досліджений апаратно-програмний комплекс, що дозволяє в процесі руху мостових, козлових і портальних кранів безперервно і автоматично контролювати їх розвороти в горизонтальній площині.

7. Запропоновані методи і прилади, впроваджені у виробництво.

Методи дослідження – порівняння, історичний (у аналізі відомих методів і приладів, розділ ), спостереження, вимірювання, експеримент (під час випробування пристроїв, розділи 3, 4), абстрагування і конкретизація (при вивченні факторів, зумовлюючих знос рейок, розділ 2), аналіз і синтез (розробка методів повірок і юстировок, розділ 4), індукція та дедукція (висновки).

Об’єкт дослідження – мостовий чи козловий кран, що рухається по рейках.

Предмет дослідження – фактори, що впливають на знос рейок, форма мосту, кут розвороту та траєкторія переміщення під час руху крана.

Наукова новизна одержаних результатів дисертаційних досліджень полягає у такому:

1. На основі статистичного багатофакторного аналізу встановлена залежність пошкодження підкранових колій від ряду негативних факторів і визначено їх значущість.

2. Розроблено і досліджено методику визначення перекосів мостів кранів на основі вдосконаленої мережі мікротрілатерації та її математичної обробки. На основі геометричного моделювання мережі встановлена необхідна точність вимірювання її параметрів.

3. Розроблено методику визначення розворотів мостових кранів під час руху в горизонтальній площині зі застосуванням лазерних приладів.

4. Розроблено і досліджено методику визначення розворотів мостових кранів під час руху за допомогою електромеханічного пристрою, принцип дії якого базується на порівнянні відстаней, пройдених соосними ходовими колесами.

5. Вперше розроблено, створено і досліджено автоматичний апаратно-програмний комплекс для безперервного визначення розворотів кранів під час руху, що дозволяє оцінювати стан крану в процесі його експлуатації з метою попередження аварій.

Практичне значення одержаних результатів полягає в розробці методів і приладів, які дають можливість:

- визначити перекоси мостів кранів в несприятливих умовах вимірювань з подальшою простою обробкою одержаних результатів;

- автоматично і безперервно визначати розвороти кранів в горизонтальній площині з подальшим аналізом і виявленням слабких місць у системі „кран – підкранові колії”.

Результати дисертаційної роботи впроваджено на Макіївському металургійному комбінаті ім. Кірова, на шахті ім. Батова, а також використано в навчальному процесі Донбаської державної академії будівництва та архітектури для студентів будівельних спеціальностей. Впроваджені методи та прилади дозволяють одержати економічний ефект, поліпшити умови праці і техніку безпеки.

Особистий внесок здобувача. В роботах, опублікованих у співавторстві, дисертанту належить: теоретично та експериментально обґрунтовані способи визначення геометричних параметрів і розворотів підйомно-транспортних машин], відібрані фактори пошкодження підкранових колій [5], алгоритм обробки даних на комп’ютері [8], аналітичні залежності для визначення діагоналей моста крана [11].

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідалися та обговорювались на науково-методичних конференціях Донбаської Державної академії будівництва і архітектури ("Академічні читання", присвячені 80-річчю НАН України), Київського Національного Університету будівництва і архітектури (60-та науково-практична конференція), Макіївського економіко-гуманітарного інституту.

Публікації. З теми дисертації опублікована одна монографія у співавторстві і десять статей у науково-технічних збірниках.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку літератури з 129 найменувань та чотирьох додатків. Повний обсяг роботи 153 сторінки, в тому числі 65 рисунків (28 стор.), 22 таблиці (16 стор.).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовані мета і завдання досліджень, наукова новизна і практичне значення одержаних результатів, наведено дані про структуру роботи, апробацію і впровадження розробок.

У першому розділі „Сучасний стан геодезичних методів контролю геометричних параметрів кранів” виконано аналіз існуючих методів геодезичного контролю геометричних параметрів підйомно-транспортних засобів у складних умовах експлуатації, без зупинки технологічного процесу і намічено шляхи їх вдосконалення.

Розробці і вдосконаленню геодезичних методів і приладів для визначення геометричних параметрів підкранових колій і перекосів ходових коліс присвячені роботи Барана П.І., Войтенка С.П., Ганьшина В.М., Репалова І.М., Потюхляєва В.Г., Кавунця Д.Н., Петровича Л.М., Лещенка Ю.К., Шевченка Т.Г., Литвина Г.М., Чернікова В.Ф., Мазикіної О.Б. та ін.

Аналіз праць показав, що недостатньо уваги приділено розробці методів визначення деформацій мостових кранів (перекоси мостів). Відсутні розробки методів визначення розворотів кранів в горизонтальній площині, а також наукового обґрунтування ступеня впливу різноманітних несприятливих факторів на пошкодження підкранових колій.

На основі проведеного аналізу наукових розробок сформульовано мету і завдання досліджень з вирішення нерозв’язаних проблем.

У другому розділі „Вагомість факторів пошкодження підкранових колій і мостових кранів” виконано аналіз дефектів і пошкоджень підкранових рейок. Встановлено, що дефекти і пошкодження підкранових рейок викликані, у першу чергу, їх експлуатаційними недоліками (скривлення в плані, звуження або розширення колії), а також недоліками кранів (перекоси і різниця діаметрів ходових коліс, деформації моста, недопустимі розвороти крана в горизонтальній площині, люфти та несинхронність приводів т.і.). Дефекти і пошкодження рейок проявляються у вигляді напливів на бокових гранях, злущування поверхні катання, місцевого викришення металу та утворення хвилястості поверхні катання. Більше 60% усіх дефектів підкранових колій складає зношення бокових граней головки рейок.

Проведено багатофакторний аналіз залежності пошкоджень підкранових колій від таких факторів:

X1 = Т – строк експлуатації підкранових колій;

X2 = Кт – узагальнений технологічний коефіцієнт;

X3 = Р – режим роботи мостових кранів;

X4 = Q – вантажопідйомність мостових кранів;

X5 = L/B – відношення прогону крана до його бази;

X6 = Пк – перекоси ходових коліс кранів, викликані горизонтальними деформаціями моста крана;

X7 = Ср – зміщення рейок від проектного положення;

X8 = DH – різниця рівнів підкранових колій;

X9 =Dк – деформативність підкранових колій у горизонтальній площині;

X10 = lб – прогін підкранових балок.

Дробовий факторний експеримент дозволяє одержати цільову функцію у вигляді рівняння регресії:

. (1)

Регресійна модель прогнозування пошкодження підкранових колій у залежності від Хі – факторів виражена рівнянням:

Y=0,0223+0,009X1+0,01X2+0,01X3+0,01X4+0,01X5+0,0095X6+0,0049X7+0,01X8 - 0,0054X9+0,01X10 (2)

Результати перевірки впливовості коефіцієнтів регресії за критерієм Ст’юдента (таблиця 1) показали, що вплив Х3, Х4, Х5 і Х8 незначний і їх можна не враховувати при аналізі.

Таблиця 1

Перевірка впливовості коефіцієнтів регресії

S2(y) | S2bi | Sbi | t1 | t2 | t3 | t4 | t5 | t6 | t7 | t8 | t9 | t10 | t0,95;5

0,4964.10-4 | 0,0311.10-4 | 0,0018 | 5 | 5,6 | 0,7 | 0,44 | 0,28 | 5,28 | 2,72 | 0,56 | 3 | 0,72 | 2,571

З врахуванням одержаних результатів рівняння регресії (2) має вигляд

Y=0,0223+0,009X1+0,01X2+0,0095X6+0,0049X7 - 0,0054X9. (3)

Перевірки за критерієм Кохрена і Фішера підтвердили однорідність дисперсій і адекватність аналітичної залежності (3).

У третьому розділі „Розробка методів визначення геометричних параметрів моста електричного крану” запропоновано вдосконалений метод визначення діагоналей мостового крана на основі мережі мікротрілатерації з застосуванням системи струн з висками, що дають можливість з необхідною точністю визначати базу, діагоналі та інші геометричні параметри мосту. Перевагою методу є закріплення системи струн, на конструкціях, на які не розповсюджується вплив об’єкту дослідження.

За виміряними доступними лінійними параметрами (рис. ) сторін a, u, c, f, b, e та відрізків k, p, n, h від пунктів мережі O, С, В, А до центрів ходових коліс K, L, M, N можна обчислити недосяжні для вимірів діагоналі за формулами:

, , (4)

де

та (5)

У свою чергу

, , , , (6)

де SAOC, SAOB – площі трикутників ОАС і ОАВ, які обчислюють за формулою Герона.

Або використовуючи косинуси кутів

, (7)

де CM і KO – визначаються відповідно з трикутників COM і CKO.

Методом геометричного моделювання встановлено, що найбільш точно потрібно вимірювати діагоналі b і e відповідно для визначення шуканих діагоналей d1 та d2.

Показано, що контроль геометричних параметрів, особливо діагоналей мосту, повинно виконувати, починаючи з монтажу, під час експлуатації, а також після ремонту. Інтервали контролю повинні надати гарантовану відповідність паспортної геометрії, водночас не знижуючи горизонтальну жорсткість мосту.

Виконуючи вимоги, щодо точних вимірювань запропонована мережа не потребує зрівнювання, а отримані формули прості і дозволяють обчислити деформації крана без використання персонального комп’ютера. Алгоритм збору та обробки даних наведено у роботі.

Виконано розрахунок необхідної точності вимірювань параметрів мостового електричного крану. Одержана фактична геометрія необхідна для визначення сил, що діють на систему „кран – підкранова колія”, дослідження яких подано далі.

У четвертому розділі „Розробка методів і пристроїв для визначення розворотів крану в горизонтальній площині” викладені результати досліджень методик і пристроїв для визначення кутів розвороту підйомно-транспортних машин у горизонтальній площині.

Розроблені пристрої та прилади, які можна поділити на дві групи:

1. Візуальні: пристрої з використанням лазерного візира + відеореєстрування, та безпосередня відеореєстрація (реєстратор фото-, кіно- або відеокамера). Ця група базується на вимірюванні кута відхилення оптичної вісі (базової лінії) приладу від первісного напряму

2. Автоматичні: електромеханічна, оптоелектронна реєстрація з безпосередньою передачею даних у реальному часі на персональний комп’ютер. Засновані на зіставленні рівнянь синхронизованого руху точок на кожному з соосних коліс. Для чого застосовано еталонне рівняння руху точки, як одиниці виміру, що відповідає математичному апарату точечного обчислення.

Досліджені візуальні пристрої за такими трьома варіантами: 1. Лазер на мосту крана у вертикальній площині рейки, орієнтований на нерухому шкалу рейки для вимірювання, що закріплюється на протилежному кінці прогону біля якої встановлюється реєстратор для наступної обробки і визначення розворотів; 2. Нерухомий лазер встановлено жорстко над рейкою у вертикальній площині, промінь якого орієнтований на дзеркало, що повертає промінь на 90о. Дзеркало, встановлене на мосту також над рейкою, відлік величини розвороту беремо на шкалі, що знаходиться на протилежному боці мосту, біля якої розташований реєстратор для наступної обробки і визначення розворотів; 3. Реєстратор встановлено на мосту крану в вертикальній площині рейки орієнтований на нерухому шкалу рейки для вимірювання, що закріплюється на протилежному кінці прогону.

Від того, з якою частотою реєстратор буде фіксувати об’єкт або шкалу, залежить, на скільки отримана інформація щодо розворотів моста під час руху близька до дійсності. Фіксацію через певні інтервали часу з повною зупинкою крана багатьма авторами пропонується проводити фотокамерою.

Для одержання вичерпної інформації під час руху на етапі спостереження необхідно використовувати відеозасоби. Обробляти знятий відеокамерою матеріал пропонується приводячи до цифрового формату на комп’ютері, обладнаному АЦП (аналого-цифровий перетворювач).

Спеціальне програмне забезпечення дозволяє відображати в покадровому режимі послідовність знятих кадрів (рис. ). У результаті одержуємо цифрову модель (траєкторію) переміщення об’єкта в горизонтальній і вертикальній площинах. За відомою частотою кадрів та величиною переміщення крана можна визначити, через які інтервали в лінійній мірі проводилась зйомка. При довжині цеху 60 м, швидкості 0,5 м/с та кількості кадрів 30 кадрів/с цей інтервал дорівнює 60 м / 3600 =1,7 см. Тобто, через кожні 1,7 см фіксувалося положення крана під час руху. На рис. відображені характерні точки положення лазерної плями, одержані при обробці на комп’ютері.

Таким чином, згідно з одержаними результатами (рис. 3) можна зробити висновок, що досліджуваний кран на ділянках не налагодженого руху (початкові та кінцеві 10-ти метрові відрізки шляху) має кути розвороту, що не перебільшують нормативів. На частині налагодженого руху відхилення в межах 12 – хвилин складають 10 – % від дозволеного максимального відхилення у два градуси.

Номер

кадру

Час,

с.

Відстань,

м.

Відхилення променя,

мм.

Розворот, хв.

…

…

…

…

…

346

61

25,3

83

27,03

353

62

26

120

22,07

359

63

26,7

100

20,26

368

64

27,4

90

20,01

379

65

28,1

92

22,72

387

66

28,8

60

22,71

394

67

29,5

108

21,98

402

68

30,2

97

21,44

…

…

…

…

…

Рис. 3. Реєстрація розворотів крана під час руху з лазерною фіксацією за допомогою відеореєстрації. Кран 2 механічного цеху, довжина шляху 60 м

Сутність відеореєструючого методу полягає у визначенні відхилень характерних точок відносно базової лінії, що виходить із центру прямокутної системи координат.

Положення базової лінії в просторі може бути описане рівнянням лінії перетину двох площин, що є дотичними до базових поверхонь напрямних.

Вважаючи, що точність визначення відхилення точок від прямолінійності повинна бути , при незалежному вимірюванні змінних 0...і =0.... Похибку вимірювання кута та шляху знайдемо зі співвідношень:

, . (8)

У зв’язку з тим, що точність визначення відхилення від початкового напряму залежить від точності вимірювання кутів та реєстрації шляху x, припускається дискретне вимірювання шляху в межах заданої точності. Для визначення частоти дискретизації потрібно визначити точність відхилення точок від прямолінійності.

Аналіз точності відеореєструючих пристроїв. Перенос зображення від відеокамери до екрану монітора складається із таких процесів.

1. Відеореєстрація – запис аналогового сигналу на носій (стрічку або диск).

2. Аналого – цифрове перетворення (АЦП), яке може бути реалізоване платою розширення ПК.

3. Камеральна обробка – виконування вимірів з екрану монітора.

Визначення положення точки растру залежить від інтенсивності тону в заданій ячейці та її розміру. Інтенсивність тону (так звану світлоту) поділяють на 256 рівнів. Збільшення кількості градацій не сприймається зором людини і є надмірним.

Для вибору необхідної точності вимірювань треба визначитись з роздільною здатністю оригіналу, частотою растру та інтенсивністю тону, використовуючи залежність:

, (9)

де N – кількість градацій рівнів тону; dpi (точок на дюйм ) – роздільна здатність пристроїв відображення; lpi (ліній на дюйм) – лініатура растру. Одиниця в рівнянні відповідає абсолютно білому кольору, коли ячейка растру зовсім не заповнена.

Перед обробкою на комп’ютері потрібно додатково підготувати зображення, застосувавши фільтри для підвищення контрасту та світлоти. Перевага одержаних після запропонованої обробки зображень, полягає в збереженні місцезнаходження вузлових, тобто найбільш цільних з яскравості елементів зображення, які можуть бути базисними точками для вимірювань.

Якість цифрованих зображень залежить від двох факторів, а саме, від кількості окремих точок, на які можна розкласти зображення, та якості, з якою проводиться вимірювання яскравості або співвідношення кольорів у точках зображення. Досліджені відеостандарти є найбільш розповсюдженими тобто: стандарт домашнього відео – VHS (компанія JVC), супер SVHS та цифровий 8 мм – D8 (компанія Sony).

Точність визначених координат за даною методикою залежить від похибки запису зображення відеокамерою (рис. 4) (верхня трійка кривих), перенесення
зображення на комп’ютер АЦП (нижня трійка кривих); похибки визначення координат по монітору (трійка співпадаючих ліній на позначці 0,015 мм).

Рис. 4. Результати розрахунку похибок

для методу відеореєстрації | Рис. . Роздільна здатність

відеосистем

Одержані результати демонструють можливість використання для спостерігання приладів, що базуються на різних стандартах відеозапису. Вибираючи стандарт, треба керуватися необхідною точністю та роздільною здатністю, а також і вартістю приладдя.

Методика тестування зображення як масиву точок проводилась згідно зі стандартом ISO 12233 (09/01/2000 р.), що визначає методи вимірювання роздільної здатності нерухомих зображень, одержаних електронними камерами. Головним інструментом ISO 12233 є тестова таблиця роздільної здатності або міра. Використовуючи приведену методику, одержуємо інформацію про те, наскільки добре системи камер передають дрібні деталі зображення (рис. 5).

У роботі розроблено і досліджено апаратно-програмний комплекс (АПК) – пристрій для визначення кута повороту крана під час руху. Вимірювання проводилося шляхом визначення різниці довжин шляху, пройденого ходовими колесами, що розташовані на протилежних підкранових рейках. Різниця обігових швидкостей та довжини пройденого шляху визначалася завдяки реєструючому обладнанню зі записом результатів на різні носії (самописець, комп’ютер).

Розроблений, виготовлений та досліджений АПК для визначення розворотів мостових, козлових, портальних та інших підйомно-транспортних засобів дозволяє під час руху в цифровому або графічному вигляді (рис. 6) одержати розвороти з необхідною точністю, швидко без зупинки крана на підготовчі та знімальні роботи, ще й без переміщення технічного персоналу по підкрановій колії. Відфільтровані коливання мосту крана зображені на рис. (жирна лінія) на ділянці налагодженого руху.

Рис. 6. Дослідження козлового крану ВАТ шахта ім. А. Б. Батова

АПК містить: відліковий пристрій, контролер та персональний переносний комп’ютер, що оброблює одержані дані.

Приведена в будівельних нормативних документах методика розрахунку діючих навантажень зводиться до визначення вертикальних статичних, а також сил тертя ковзання. На наш погляд важливим є визначення бокових динамічних сил.

Рівняння коливання підкранової рейки в точці прикладення приведеної маси має вигляд

, (10)

де R – бокова сила, діюча на рейку в момент часу t. Бокова сила R, діюча на рейку, визначається як

(11)

На рис. . наведений графік залежності R(t).

Аналіз одержаної кривої дозволяє визначити максимальні значення бокової сили, яка досягає 20 - 30 кН, що може стати основою для визначення фактично діючих навантажень при порушеннях в плановому розміщенні підкранових балок, рейок. Це дає можливість перевірити навантаження в підкранових балках та рейках і одержати вірогідний результат відносно можливості майбутньої експлуатації крана.

Виконані дослідження показали, що кожна група приладів (або їх комбінація) може бути використана в різних умовах для одержання оперативної та різноманітної інформації про стан обладнання.

При систематичному проведенні досліджень буде накопичена база даних, що дозволить прогнозувати аварийно-небезпечні ділянки.

Рис. 7. Розрахункові навантаження, що діють на систему

„кран – підкранова колія” під час руху

Практичне використання результатів досліджень та їх економічна доцільність. Використовуючи результати теоретичних та експериментальних досліджень стану підкранових рейок у різних умовах експлуатації, моста крана різноманітних типів, приведених в дисертації, розроблена методика комплексного геодезичного контролю підйомно-транспортних засобів, яка дозволяє підвищити якість і ефективність геодезичного обслуговування промислових підприємств (таблиця 2). При впровадженні цієї методики значно скорочується час зйомки, покращуються умови праці та зменшуються витрати на виконання польових та камеральних робіт.

Витрати на сучасні цифрові методи спостережень і контролю за станом обладнання дозволяють не тільки ефективно вкладати кошти, а й отримувати багатогранну інформацію про досліджений об’єкт, що дозволяє прогнозувати критичні ситуації на підприємстві.

Таблиця 2

Оцінка економічної ефективності

методів визначення розворотів крана |

Геодезич-ний | Лазер +

фото-реєстрація | Лазер +

відео-реєстрація | Відео- реєстрація | Апаратно-програмний комплекс

Стан досліджуємого об’єкту | Нерухомий | Нерухомий | Рухомий | Рухомий | Рухомий

Витрати на комплект

обладнання х10000, грн. | 0,504 | 0,401 | 0,928 | 0,614 | 0,424

Коефіцієнт зайнятості | 0,30 | 0,30 | 0,84 | 0,84 | 0,84

Людино/годин | 42 | 25 | 5 | 2,5 | 1,25 | Обробка та оформлення | 6 | 3 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | Годин у цеху | 6 | 5 | 2 | 1,5 | 0,5 | Годин за ПК | 0,5 | 0,5 | 0,25

ВИСНОВКИ

Згідно з виконаними дослідженнями головні теоретичні обґрунтування і розв’язання наукового завдання, що наведені в дисертації, мають вигляд:

1. Удосконалена методика визначення геометричних параметрів підйомно- транспортних засобів за допомогою розробленої та дослідженої системи струн на прикладі мостових та козлових кранів. Наведені, одержані вперше, математичні залежності точного визначення діагоналей моста по лінійних, кутових залежностях за допомогою прямокутної системи координат та точечним рівнянням прямих в умовах, коли сторони мосту паралельні та не паралельні сторонам побудованої математичної моделі. Створено алгоритм та програма обчислення діагоналей моста.

2. Виявлені значущі фактори, які адекватно відображують напружений стан підкранових колій та їх пошкодження в умовах експлуатації.

3. Вперше розроблена і теоретично обґрунтована модель комплексного і безпечного визначення розворотів моста крана під час руху без зупинки крана на довгий час, одним виконавцем, з одержанням результатів одразу після закінчення зйомки в цифровому та графічному вигляді з достатньо високою точністю.

4. Вперше розроблені та досліджені прилади: візуальні – пристрої з використанням лазерного візира + відеореєстрування, та безпосередня відеореєстрація; автоматичні – електромеханічна, оптоелектронна реєстрація з безпосередньою передачею даних у реальному часі на персональний комп’ютер. Розроблені методи повірок та юстировок приладів та пристроїв, що досліджені у дисертаційній роботі.

5. Запропоновано використовувати теорію точечного обчислення при зіставленні рівнянь синхронізованого руху точки на кожному із коліс для визначення розвороту крана в горизонтальній площині.

6. Використовуючи результати теоретичних та експериментальних досліджень стану підкранових колій в різних умовах експлуатації, мосту кранів різноманітних типів, що наведені в дисертації, розроблена методика комплексного геодезичного
контролю підйомно-транспортних засобів, яка дозволяє підвищити якість та ефективність геодезичного обслуговування промислових підприємств. При впровадженні цієї методики значно скорочується час, покращуються умови праці та зменшуються витрати на виконання польових та камеральних робіт.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Горохов Е.В., Ламбин Н.Е., Ламбин В.Н. Методы и средства измерений при строительстве и эксплуатации подкрановых путей: Монография. – Макеевка: ДонГАСА, Графити, . – 234 с.

2. Ламбин Н. Е., Ламбин В. Н. Устройство для определения угла разворота крана мостового типа Проблемы экологии в геодезии и картографии.– М, 1992.– С. 78–80.

3. Ламбин В.Н. Расчет точности измерения параметров моста электрического крана // Вестник Донбасской государственной академии строительства и архитектуры.– Макеевка, 1998.– № .– С. 158–160.

4. Ламбин В.Н.Определение диагоналей мостового электрического крана косвенным способом // Вестник Донбасской государственной академии строительства и архитектуры.– Макеевка, 1998.– № 6.– С. 161–163.

5. Ламбин Н.Е., Петросян О.М., Марченко Д.Н., Ламбин.В.Н. Влияние эксплуата-ционных факторов на состояние подкрановых путей // Вестник Донбасской государственной академии строительства и архитектуры.– Макеевка.– 1999.– № .– С. 52–57.

6. Ламбин В. Н. Аппаратно-программный комплекс для определения в динамике разворотов подъемно-транспортных машин в горизонтальной плоскости // Вестник Донбасской государственной академии строительства и архитектуры.– Макеевка.– .– №1.– С. –141.

7. Ламбин В. Н. Точность и методика определения геометрических параметров подъемно-транспортных машин Інженерна геодезія.– К.: КНУБА, 2000.– № 42.– С. .

8. Ламбин Н.Е., Ламбин В.Н. Лазерно-зеркальная система для определения
разворотов подъемно-транспортных средств // Інженерна геодезія.– К.: КНУБА, 2000.– № 42.– С. 117-124.

9. Ламбин В.Н Исследование траектории движения подьемно-транспортных средств с помощью видеокамеры и последующей компьюторной обработки // Інженерна геодезія.– К.: КНУБА, 2001.– № 45.– С. 117-121.

10. Ламбин В.Н. Особенности определения разворотов мостовых кранов аппаратно-программным комплексом // Інженерна геодезія.– К.: КНУБА, 2002.– № 46.– С. 124-131.

11. Ламбин Н.Е., Ламбин В.Н., Наумчук Д.А. Аналитические зависимости для определения взаимного положения центров колес мостовых кранов // Інженерна геодезія.– К.: КНУБА, 2002.– № 47.– С. 59-64.

АНОТАЦІЯ

Ламбін В. М. Обґрунтування і розробка методики визначення геометричних параметрів підйомно - транспортних засобів.– Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.24.01 – Геодезія.– Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, 2003.

Дисертація присвячена розробці, вдосконаленню і дослідженню ефективних методів і приладів для визначення геометричних параметрів мостових, козлових і портальних кранів у складних умовах експлуатації без зупинки технологічного процесу, у гранично короткий термін.

На підставі проведеного аналізу значної кількості факторів, які визначають умови експлуатації підкранових колій, показано, що об’єктом дослідження може бути вибрано деякій з 10 сформульованих факторів.

Запропонована система струн з висками, яка дозволяє легко і швидко без зупинки крана та з необхідною точністю визначити геометричні параметри крана. Відмінність системи – в закріпленні її на конструкціях, непіддатних впливу об’єкта дослідження. Вимірювання усіх параметрів здійснюється без переміщення об’єкта дослідження.

Одержані залежності, які дозволяють визначити недоступні для вимірювання діагоналі моста.

Для визначення розворотів мостового крана в горизонтальній площині розроблені пристрої, які можна поділити на дві групи: візуальні (засновані на відереєстрації) і автоматичні (електромеханічні, оптоелектронні з безпосередньою передачею даних на персональний компьютер).

Різницю довжини пройденого шляху запропоновано визначати під час безперервного переміщення крана по рейковій колії розробленою апаратурою, яка реєструє результати вимірювань

Вперше завдання вирішується під час руху, в тому числі здійснюється запис на відеокамеру з наступним перенесенням інформації на комп’ютер та апаратно-програмний комплекс з безпосереднім записом на комп’ютер. Розроблені методи повірок і юстировок запропонованих приладів і пристроїв, які входять до конструкції лазерно-дзеркальних пристроїв, апаратно-програмного комплексу, що служить метрологічним забезпеченням точності вимірювань.

Ключові слова: геометричні параметри, геодезичний контроль, розворот крану, мостові та козлові крани, моделювання, система струн, програмний комплекс.

АННОТАЦИЯ

Ламбин В.Н. Обоснование и разработка методики определения геометрических параметров подъемно транспортных средств. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.25.01– Геодезия.– Киевский национальный университет строительства и архитектуры, Киев, 2003.

Диссертация посвящена изучению значимости факторов повреждения подкрановых путей; определению с необходимой точностью фактической формы моста крана и траектории его движения.

На основании существующих закономерностей установлена значимость факторов повреждаемости подкрановых путей и мостовых кранов. Приведены качественные характеристики процессов износа и нормы износа подкрановых рельсов. Установлено, что дефекты и повреждения подкрановых рельсов вызваны, в первую очередь, их эксплуатационными недостатками, а также недостатками кранов.

В диссертации предложен метод определения диагоналей моста крана путем создания усовершенствованной струнной системы с отвесами, что позволяет повысить точность и эффективность определения недоступных для измерения диагоналей моста, базы и других геометрических параметров. Метод базируется на основе сети микротрилатерации, отличающейся тем, что закрепление осуществляется на конструкциях, не подверженных воздействию объекта исследования.

На основании предложенной модели получены математические зависимости, в том числе и с помощью прямоугольной системы координат, которые позволяют определить недоступные для измерения диагонали моста с необходимой точностью.

Для автоматизации процесса определения разворота крана в горизонтальной плоскости разработаны приборы и устройства, которые можно разделить на две группы: визуальные (основанные на видеорегистрации) и автоматические (электромеханические, оптоэлектронные с непосредственной передачей данных на персональный компьютер).

Применение разработанных средств позволяет определять развороты мостовых, козловых и др. кранов в движении за один проход при полной безопасности персонала с предоставлением информации в цифровом и графическом виде, непосредственно после окончания съемки.

Доказано на примере использования эталонного уравнения движения точки как единицы измерения, что разворот крана будет выявляться при сравнении уравнений синхронизированных движений точки на каждом из колес. Этим условиям отвечает математический аппарат точечного исчисления.

Приборы первой группы основаны на том, что лазерный излучатель устанавливается на самом кране и его луч разворачивается вместе с мостом, и по рейке, установленной на противоположном конце пролета, берется отсчет, отображающий величину разворота. При установке лазерного излучателя в одном из концов подкранового пути, вдоль рельса, на котором прибор установлен, и установке на пути луча зеркала, поворачивающего луч на 90°, на шкале, установленной в противоположной стороне моста, берется отсчет величины разворота. И в первом и во втором случаях отсчеты предложено фиксировать видеокамерой, что позволяет моделировать развороты на мониторе компьютера и получать их в движении.

При непосредственной видеорегистрации съемка ведется видеокамерой, укрепленной на кране и направленной на марку, установленную в противоположной стороне пролета относительно моста крана. Снятый материал переносится на компьютер, где выполняется обработка и собственно измерения.

Аппаратно- программный комплекс (АПК) позволяет за один проход через одну-две минуты после окончания записи получить в цифровом и графическом виде развороты мостовых, козловых или портальных кранов. Комплекс включает: считывающее устройство, контроллер и автономный компактный персональный компьютер.

Разработанные методики и приборы для измерения разворотов крана обеспечивают: высокую надежность; уменьшают влияние субъективных ошибок; автоматически компенсируют погрешности прибора (АПК); простые и удобные в обращении; безопасны при выполнении работ; значительно экономят время и позволяют измерять развороты моста при непрерывном технологическом процессе. Погрешность определения разворотов моста по предложенным методикам согласуется с теоретическими расчетами и требуемой точностью измерений.

Алгоритм определения разворотов крана реализован на персональном компьютере и выполнены исследования точности компьютерной обработки полученных результатов съемки.

Успешная и безаварийная работа крана зависит от своевременного выявления отклонений в геометрии крана и причин их вызывающих, поэтому интервалы между измерениями должны быть оптимальными.

Разработанные методы и средства геодезического контроля параметров моста внедрены в производство. Экономический эффект значителен и подтверждается соответствующими расчетами.

Ключевые слова: геометрические параметры, геодезический контроль, разворот крана, моделирование, система струн, программный комплекс.

ABSTRACT

Lambin V. N. Substantiation and development of the technique of defining the geometrical parameters of lifting travel facilities. – The manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of Candidate of Engineering Science on a speciality 05.24.01 – Geodesy.– The Kiev National University of Construction and Architecture, Kiev, 2003.

The dissertation is devoted to the study of the most important factors of damage of cranes way; to definition the actual form of the bridge and trajectory of its movement.

Basing on the analysis carried out the factors determining the working conditions were estimated. It was shown that any of the ten factors determined could be chosen as an object of investigations.

The system of strings with plumbs was proposed to define the geometrical parameters of the crane easily and quickly. The distinguishing feature of the system is its fixing on the construction independent on the research object. The obtained dependencies allow to determine the diagonals of the bridge inaccessible for measuring.

Two groups of devices were developed for the determination of travelling crane turning in the horizontal plane using laser sighting device electromechanical and electronic video registration with digital processing of the results. It was suggested to define the way length during the continued movement of the crane along the railway track with the given devices for registration of the results of the measurements. It is the first time when the task is decided during the movement including video recording and digitizing the data. The procedure of verification of the suggested devices and appliances was developed. The requirements are given, at which performance the ideal conditions of operation of cranes and its ways will be supplied.

As to practical application of results of work – the new special devices and methods for definition turnings of cranes in horizontal and vertical planes are developed.

It is suggested, a program complex including VCR, computer and analogy digital transformation.

Key words: geometrical parameters, geodesic control, turning, overhead travelling cranes and gantry cranes, simulation, the system of strings, program complex.