Українська інженерно-педагогічна академія

Дорохов Микола Юрійович

УДК 621.874-531.7

Динамічне гасіння коливань

мостових кранів із використанням

хвильових ланцюгових передач

Спеціальність 05.05.05 – “Піднімально-транспортні машини”

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків 2007

Робота виконана в Донбаській державній машинобудівній академії Міністерства освіти і науки України, м. Краматорськ Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: Крупко Валерій Григорович, кандидат технічних наук, доцент, Донбаська державна машинобудівна академія Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри „Підйомно-транспортні машини

Офіційні опоненти:

Дворніков Володимир Іванович, доктор технічних наук , професор, професор кафедри гірничозаводського транспорту та логістики Донецького національного технічного університету (м. Донецьк)

Колісник Микола Прокопович, кандидат технічних, професор, завідувач кафедри прикладної механіки Придніпровської державної академії будівництва та архітектури, м. Дніпропетровськ

Провідна установа – Одеський національний політехнічний університет, кафедра підйомно-транспортного і робототехнічного обладнання Міністерства освіти і науки України (м. Одеса)

Захист відбудеться в22.05.2007 р. о 12 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради к 64.108.02 в Українській інженерно-педагогічній академії за адресою: 61003, м.Харків, вул Університетська, 16

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Української інженерно-педагогічної академії за адресою: 61003, м.Харків, вул Університетська, 16

Автореферат розіслано 20.04.2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Н.М.Фідровська

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. За статистичними даними про характер руйнувань металоконструкцій мостових кранів, що накоплені дослідною лабораторією технічної діагностики Донбаської державної машинобудівної академії, які є результатом дослідження більш 1000 кранів, на процес утворення тріщин в металоконструкції кранового моста впливають, в тому числі, вертикальні навантаження, що виникають під час роботи механізму підйому вантажу.

Амплітуда деформації кранового моста при виконанні операцій підйому-опускання вантажу залежить від швидкісних характеристик механізму підйому та співвідношення жорсткостей кранового моста та канатів. Зменшення амплітуди можливо досягнути зменшенням характеристик привода механізму підйому, та жорсткості канатів, або збільшенням жорсткості моста, але це може негативно вплинути на швидкісні характеристики, габарити та масу крана.

Підвищення надійності кранових механізмів тісно пов’язане зі зменшенням коефіцієнта динаміки, чому присвячені роботи О.Ю.Парницького, М.М.Гохберга, Ф.К.Іванченка, М.О.Лобова, В.Ф.Гайдамаки, С.А.Казака, В.Ф.Семенюка, О.В.Григорова, В.С.Ловейкіна, А.П.Нестєрова, В.І.Дворнікова, Л.Я.Будікова, Л.М.Мамаєва та інших вчених.

Серед перспективних напрямків підвищення надійності кранів виділяється розробка способів динамічного погашення коливань металоконструкції, суть яких полягає в приєднанні до об’єкту віброзахисту допоміжних пристроїв з метою зміни його вібраційного стану шляхом корекції пружно-інерційних параметрів. Однак при використанні некерованих динамічних гасників можливе не тільки збільшення амплітуди коливань, а і виникнення резонансу. Тому найбільш удосконаленими є динамічні гасники з регулюванням, в яких при зміні параметрів збурюючої сили змінюються параметри гасника.

Аналіз стану питання показує, що для зміни стану системи достатньо одного короткочасного зовнішнього впливу збурюючої сили, наприклад, додаткового прискорення. Задачу можливо вирішити використанням у механізмі підйому вантажу хвильової ланцюгової передачі, яка надає можливість отримувати циклічний рух виконавчого органа з заданими параметрами, що дозволить керувати системою „вантаж - металоконструкція” на найбільш динамічних етапах процесу підйому та опускання вантажів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до наукового напрямку кафедри ПТМ ДДМА в рамках держбюджетної теми науково-дослідної роботи „Удосконалення методів розрахунку, проектування та експлуатації підйомно-транспортної та будівельної техніки” (№ державної реєстрації ДК-06-2003).

Метою дисертаційної роботи є підвищення технічного рівня мостових кранів шляхом розробки нової конструкції механізму підйому вантажу з динамічним погашувачем коливань на основі хвильової ланцюгової передачі та встановлення закономірностей його взаємодії із металоконструкцією кранового моста.

Об’єктом дослідження є динамічні процеси у металоконструкції мостового крана при виконанні операцій підйому вантажу.

Предметом дослідження є закономірності, що мають місце при роботі динамічного погашувача коливань на основі хвильової ланцюгової передачі, який входить в конструкцію механізму підйому вантажу, з металоконструкцією кранового моста при несталому русі.

Ідея роботи полягає в побудові принципово нової схеми механізму підйому вантажу з динамічним погашувачем коливань з метою зменшення коефіцієнта динаміки мостових кранів.

Методи дослідження. В роботі використані фундаментальні положення і методи динаміки машин, диференціального обчислення, фізики, використані методи чисельного рішення систем диференціальних рівнянь, моделювання та подібності технічних систем, обробки даних експерименту, сучасні методи програмування та засоби виміру динамічних параметрів. Адекватність отриманих результатів оцінювалась шляхом порівняльного аналізу математичного та комп’ютерного моделювання з експериментальними даними.

Наукова новизна отриманих результатів, які виносяться на захист, складається в наступному:

- вперше встановлена область взаємодії динамічного погашувача коливань на основі хвильової ланцюгової передачі з металоконструкцією кранового моста при несталому русі;

- вперше встановлено, що використання регульованого динамічного погашувача коливань на основі хвильової ланцюгової передачі у механізмі підйому вантажу в періоди несталого руху надає можливості значно зменшити коефіцієнт динаміки мостових кранів;

- вперше розроблені математичні моделі мостового крана з динамічним погашувачем коливань на основі хвильової ланцюгової передачі для операцій підйому - опускання вантажу.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій, сформульованих в даній дисертаційній роботі, підтверджуються використанням сучасних математичних моделей для дослідження динамічних процесів, чисельного рішення систем диференціальних рівнянь методом Рунге-Кутта, методів моделювання й подібності технічних систем, перевіркою адекватності отриманих результатів шляхом порівняльного аналізу математичного та комп’ютерного моделювання з результатами експериментальних досліджень.

Наукове значення роботи полягає в подальшому розширенні та уточненні знань з теорії динаміки вантажопіднімальних машин шляхом використання розроблених та реалізованих математичних і натурних моделей мостового крана з динамічним погашувачем коливань та встановлених закономірностей його взаємодії з металоконструкцією кранового моста.

Практичне значення отриманих результатів полягає у використанні математичних моделей та експериментального обладнання для дослідження і удосконалення конструкцій вантажопіднімальних механізмів. Результати дисертаційної роботи дозволяють:

- визначити параметри хвильової ланцюгової передачі при певних конструктивних, силових та кінематичних параметрах крана;

- моделювати процес підйому вантажу при використанні у конструкції механізму підйому динамічного погашувача коливань на основі хвильової ланцюгової передачі, що дозволяє отримати потрібні динамічні параметри крана;

- розраховувати параметри динамічного погашувача коливань, що дозволяють впливати на термін служби кранового моста або його вагу;

- зменшити коефіцієнт динаміки кранового моста практично до 1,1.

Основні результати дисертаційної роботи передані АТ „Новокраматорський машинобудівний завод”, а також використані кафедрою ПТМ ДДМА в навчальному процесі.

Особистий внесок здобувача. Наукові результати, наведені в дисертаційній роботі, ґрунтуються на дослідженнях, проведених автором під час роботи на кафедрі ПТМ ДДМА. Автору належать основні ідеї роботи, розробка узагальнених математичних моделей для дослідження динамічних процесів взаємодії динамічного погашувача коливань з металоконструкцією крана, моделювання, проектування та виготовлення експериментальної установки, проведення досліджень, а також статистична обробка їх результатів. Автор розробив рекомендації щодо налагодження динамічного погашувача коливань в залежності від прольоту крана, висоти підйому та маси вантажу. Автором розроблено пакет прикладних комп’ютерних програм для дослідження впливу роботи динамічного гасителя коливань на металоконструкцію крана.

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи та її окремі розділи було докладено на науково-технічних конференціях професорсько-викладацького состава ДДМА, 2002...2005рр; міжнародних науково-технічних конференціях (ДНГУ, 2004, 2005рр; НТУ „ХПІ”, 2004р.), на секції „ПТМ” науково-методичної Ради інженерної механіки (Приазовський державний технічний університет, 2005р.). В повному обсязі дисертація доповідалась на засідання розширеного наукового семінару кафедри промислового та автомобільного транспорту УІПА 15 лютого 2006р.

Публікації. Основні положення та результати дисертації опубліковані в 12 наукових роботах, в тому числі: 6 - в фахових науково-технічних журналах, 1 - у збірнику матеріалів конференції, 5 - патентів на винаходи.

Структура дисертації. Дисертація складається із вступу, 4 розділів, висновків та додатків. Робота викладена на 111 сторінках основного тексту, містить 61 рисунок, 4 таблиці, перелік посилань із 128 найменувань і 9 додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, викладено основні положення, що визначають наукове та практичне значення роботи.

У першому розділі проведено аналіз сучасних конструкцій механізмів підйому вантажу та засобів зменшення коефіцієнта динаміки мостових кранів.

Аналіз стану питання показує, що для зміни вібраційного стану системи досить одного короткочасного зовнішнього впливу збурюючої сили, наприклад, додаткового прискорення. Цю задачу можливо вирішити використанням у механізмі підйому вантажу хвильової ланцюгової передачі, яка надає можливість отримувати циклічний рух виконавчого органа із заданими параметрами, що дозволить керувати системою „вантаж - металоконструкція” на найбільш динамічних етапах процесу підйому та опускання вантажів.

З проведеного аналізу витікають такі основні задачі дисертації:

- аналіз напрямків підвищення безпечної експлуатації мостових кранів, існуючих механізмів вантажопіднімальних машин і способів зменшення коефіцієнта динаміки металоконструкції;

- дослідження перспективних конструктивних рішень і розробка конструктивної схеми механізму підйому вантажу з регульованим динамічним погашувачем коливань на основі хвильової ланцюгової передачі;

- розробка та дослідження математичної моделі мостового крана з динамічним погашувачем коливань;

- дослідження закономірностей взаємодії динамічного погашувача коливань з металоконструкцією крана;

- створення та дослідження експериментальної моделі мостового крана з динамічним погашувачем коливань;

- проведення експериментальних досліджень.

У другому розділі проведено дослідження мостового крана з динамічним погашувачем коливань на основі хвильової ланцюгової передачі.

В результаті аналізу конструкцій та перспектив використання хвильових ланцюгових передач розроблено піднімальний механізм (рис. 1), до складу якого входять електродвигун 1, гальмо 2, редуктор 3, канатні барабани 4 та 8, канат 5, гакова підвіска 6, верхні блоки 7, електромагнітні муфти 9 та 22; датчик положення водила 10, роликові зупинники 10 та 11, хвильовий ланцюговий редуктор 12; багаторядний ланцюг 13, блок ведених зірочок 14, датчик тиску 15, блок керування 16, датчики положення барабанів 17, 18 та візка 19; ходові колеса 20; обмежувач висоти підйому 21.

Працює механізм наступним чином. При пуску електродвигуна 1 обертовий момент передається на барабан основного підйому 4, на який намотується або розмотується один кінець каната 5, при цьому другий кінець каната закріплено на барабані 8, який керується за допомогою електромагнітної муфти 9. На блок керування 16 подаються сигнали з датчика тиску 15, що реєструє масу вантажу та з датчика 19, що контролює положення візка відносно кранового моста. Датчики 17 и 18 контролюють довжину каната на барабанах 4 і 8. При пуску механізму підйому за заданою програмою на електромагнітну муфту 9 подається сигнал, через який приводиться в дію хвильовий ланцюговий редуктор 12, при обертанні водила якого переміщується багаторядний ланцюг 13, що обертає блок ведених зірочок 14 та барабан 8. Роликовий зупинник 11 призначений для термінового зупинення барабана 8 при раптовому розриві ланцюга 13, при цьому опускання вантажу не перевищує 5...7 мм. Електромагнітна муфта 22 дозволяє керувати канатним барабаном 8, що надає можливості використати тільки хвильовий ланцюговий привод, що забезпечує максимальну точність позиціювання вантажу, наприклад, при монтажних роботах. При підйомі вантажу з основи датчиком 15 контролюється провисання канатів.

Рис. 1. Піднімальний механізм Рис. 2. Хвильовий ланцюговий

редуктор

Функцію динамічного погашувача коливань в такому механізмі виконує хвильовий ланцюговий редуктор (рис. 2), який складається з корпуса 1, в якому жорстко встановлені нерухомі зірочки 2, між якими розташовані котки 3 водила 4, які переміщають багаторядний ланцюг 5 при обертанні вала 6.

Використання хвильової ланцюгової передачі надає можливість отримувати циклічний рух виконавчого органа з заданими параметрами (рис. 3).

Враховуючи, що прикладення зусилля до каната від хвильового ланцюгового привода має характер миттєвого поштовху, то рухоме зусилля змінюється за законом - функції Дірака (рис. 3).

При цьому функція існує при , и дорівнює „0” при и :

(1)

де

Рис. 3. Діаграми руху веденої ланки хвильового ланцюгового редуктора

Моделювання мостового крана з динамічним погашувачем коливань виконано для етапів підйому вантажу з основи (рис. 4. а), з вісу (рис. 4. б), та гальмування (рис. 4. в), де - приведена до середини прольоту маса кранового моста з візком; , - приведені до канатів маси частин механізмів підйому, що обертаються, відповідно з хвильовим ланцюговим приводом та класичного; - маса вантажу. Також на схемах: , - коефіцієнти жорсткості кранового моста і каната; , - коефіцієнти демпфірування кранового моста і каната; , - приведені до вантажу рухомі зусилля двигунів механізмів підйому відповідно з хвильовим ланцюговим приводом та класичного; - динамічна складова гальмового зусилля; - переміщення маси від дії привода механізму підйому з хвильовим ланцюговим редуктором; - переміщення маси від дії привода класичного механізму підйому; - переміщення маси ; - переміщення вантажу.

При побудові математичних моделей мостового крана з динамічним погашувачем коливань використовувались наступні припущення: завдяки тому, що канатні барабани мають можливість обертатися незалежно, жорсткість канатів враховується роздільно; жорсткість кранового моста враховано змінною в залежності від положення візка; жорсткість каната враховано як функцію від вертикального положення вантажу; приведене до канатів рухоме зусилля двигунів визначене за рівнянням Клосса.

Враховуючи, що при роботі механізму підйому вантажу швидкість вертикального пересування канатів може бути різною, у зв’язку з конструктивними особливостями хвильової ланцюгової передачі (рис. 3), швидкість підйому вантажу визначається за формулою , де - кратність поліспаста.

Рис.4. Математичні моделі мостового крана з динамічним

погашувачем коливань: а - підйом з основи; б - підйом з вісу;

в - гальмування.

При підйомі вантажу з основи (рис. 4. а) рівняння руху мають вигляд:

(2)

де - зміна рухомого зусилля від хвильового ланцюгового привода згідно з рис. 3 та системою рівнянь 1.

Початкові умови: при : .

Для післявідривної стадії (рис. 4. б):

(3)

Початкові умови: при а значення відповідають кінцевим параметрам попереднього етапу.

Стадія гальмування (рис. 4. в) описується системою рівнянь:

(4)

де - при роботі механізму підйому з хвильовим ланцюговим приводом на підйом; при опусканні - .

При цьому відповідають параметрам попереднього етапу.

Теоретичні дослідження математичних моделей (2...4) проводились для кран-балки (рег. № 6399) із параметрами: висота підйому - 6м; проліт - 9м; вантажопідйомність - 2т; =437,4кг; =104,9кг; =132,5кг; =550кг; =

=3460Нс/м;=2000Нс/м; =27721Н; =0,133м/с; =0,01м/с.

Рішення виконано числовим методом, для чого автором була розроблена спеціалізована комп’ютерна програма у середовищі „Visual С++6”, яка містить ряд діалогових вікон для визначення параметрів крана. При внесенні параметрів хвильового ланцюгового привода передбачена можливість роздільного вмикання приводів від початку етапу. Результати отримані у вигляді графіків (рис. 5), на яких показано тонкою лінією - коливання металоконструкції, що виникають при роботі тільки класичного механізму, вертикальною лінією - час роботи динамічного гасителя коливань, товстою лінією - при використанні динамічного погашувача коливань.

Встановлено, що при підйомі вантажу з основи (рис. 5. а) коефіцієнт динаміки зменшується на 12,7% з 1,45 для класичного привода до 1,12 для привода з динамічним погашувачем коливань, при підйомі з вісу (рис. 5. б) - на 22,6%, - відповідно 1,46 до 1,13, при гальмуванні - на 21,3% з 1,41 до 1,11, що підтверджує можливість використання хвильового ланцюгового привода у якості динамічного погашувача коливань.

а б

в

Рис. 5. Графіки коливань у металоконструкції при роботі динамічного

погашувача коливань для підйому вантажу з основи (а), з вісу (б) та при

гальмуванні (в) при розташуванні візка у середині прильоту

Також встановлено, що для зменшення коефіцієнта динаміки досить однієї короткочасної дії збурюючої сили, що відповідає переміщенню однієї хвилі багаторядного ланцюга, або обертанню водила на 180°. Найбільший ефект при підйомі з основи досягається, якщо основний привод вмикається через 0,25с (при підйомі з вісу - 0,16с) після вмикання хвильового ланцюгового привода, причому тривалість імпульсу останнього складає 0,25с.

При гальмуванні обидва приводи вмикаються разом, причому привід з хвильовим ланцюговим редуктором вмикається на опускання, а тривалість імпульсу також дорівнює 0,25с.

Третій розділ присвячено розробці моделі мостового крана з механізмом підйому вантажу, який має в своєму складі динамічний погашувач коливань. Для цього було визначено основні параметри процесу взаємодії динамічного погашувача коливань і механізму підйому вантажу з металоконструкцією, та на основі теорії моделювання і подібності розроблена конструкція моделі мостового крана (рис. 6) із механізмом підйому вантажу (рис. 7) який має у своєму складі два піднімальні механізми - класичний та з хвильовим ланцюговим редуктором.

Експериментальну установку розроблено та виготовлено автором самостійно на кафедрі ПТМ ДДМА. Дослідження навантажень проводилось встановленням тензодавачів на металоконструкцію у середині прольоту при довірчій імовірності 0,95.

Рис. 6. Експериментальна установка

Рис. 7.Механізм підйому вантажу з хвильовим

ланцюговим редуктором

У четвертому розділі наведено результати експериментальних досліджень роботи мостового крана з динамічним погашувачем коливань, які було проведено на моделі (рис. 6-7).

Розроблено методику проведення експериментальних досліджень та обробки результатів.

При експериментальних дослідженнях встановлено зменшення коефіцієнта динаміки мостового крана при підйомі з основи (рис. 8. а) на 18% з 1,42 до 1,16, при підйомі з вісу (рис. 8. б) - на 14% з 1,48 до 1,28, а при гальмуванні вантажу (рис. 8. в) - 18% з 1,49 до 1,22.

а б

в

Рис. 7. Копії осцилограм експериментального дослідження

металоконструкції мостового крана при підйомі вантажу з основи (а),

з вісу (б), та гальмуванні (в) при розташуванні візка в середині прольоту

Розбіжність результатів у визначенні коефіцієнта динаміки при теоретичних та експериментальних дослідженнях складає в середньому 10...12%.

Отримано рекомендації щодо налагодження динамічного гасителя коливань в залежності від положення візка відносно кранового моста, висоти підйому та маси вантажу.

При підйомі з основи:

де - час запізнення вмикання класичного приводу відносно приводу із хвильовим ланцюговим редуктором;

- прольот крану;

- відстань від лівої рейки крана до центра ваги візка;

- висота розташування вантажу в даний момент;

При підйомі з вісу:

де - номінальна вантажопідйомність крана;

- маса вантажу, що підіймається.

При гальмуванні вантажу обидві приводи вмикаються одночасно, причому привод із хвильовим ланцюговим редуктором вмикається на опускання, а тривалість імпульсу в усіх випадках дорівнює 0,25с, що відповідає переміщенню однієї хвилі багаторядного ланцюга, або обертанню водила на 180°.

При розташуванні візка на відстані, менш ніж 1,5м від кранових рейок використання хвильового ланцюгового привода не потрібно.

ВИСНОВКИ

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної задачі - підвищенню технічного рівня мостових кранів на основі розробки нової конструкції механізмів підйому вантажу з керованим динамічним погашувачем коливань на основі хвильової ланцюгової передачі та встановлення закономірностей його взаємодії із металоконструкцією, що дозволяє зменшити коефіцієнт динаміки.

Вперше встановлена область взаємодії динамічного погашувача коливань на основі хвильової ланцюгової передачі із металоконструкцією мостового крана при несталому русі.

Реалізація запропонованої конструкції надасть можливість зменшити коефіцієнт динаміки кранового моста практично до 1,1, що дозволить збільшити термін його експлуатації в середньому на 15…18%, або зменшити його масу на 10…12%.

Використання хвильової ланцюгової передачі також із зменшенням коефіцієнту динаміки значно розширює технологічні можливості мостового крана, наприклад, можливо його використання в якості монтажного обладнання у зв’язку з високою точністю позиціювання при використанні тільки привода с хвильовим ланцюговим редуктором

Основні висновки, наукові та практичні результати, отримані в роботі:

1. Одним із перспективних напрямків підвищення надійності кранів є розробка динамічних способів гашення коливань металоконструкції, суть яких є в зміні співвідношення між власною частотою системи та частотою збурюючої сили.

Аналіз стану питання показує, що у принципову у схему механізму підйому вантажу можливо введення нового елемента - хвильової ланцюгової передачі, яка дозволяє отримувати циклічний рух виконавчого органа із заданими параметрами.

2. Вперше запропонована та розроблена конструктивна схема механізму підйому вантажу мостового крана із динамічним погашувачем коливань на основі хвильової ланцюгової передачі.

Гашення коливань металоконструкції досягається при вмиканні приводу піднімального механізма із хвильовим ланцюговим редуктором при виконанні операцій основним приводом в перехідні періоди роботи механізма (пуск - гальмування) за рахунок періодичної дії на систему „вантаж - канат - привід” з боку хвильової ланцюгової передачі. Термін впливу є керованим і залежить від параметрів хвильової ланцюгової передачі. Таке рішення науково-технічної задачі дозволило зменшити коефіцієнт динаміки крана на 15...20%, що позитивно впливає на працездатність металоконструкції.

3. Вперше розроблені узагальнені математичні моделі мостового крана із динамічним погашувачем коливань для випадків підйому-опускання вантажу.

4. Розроблено пакет прикладних комп’ютерних програм для дослідження мостового крана з динамічним погашувачем коливань на основі хвильової ланцюгової передачі. Доведено, що для зменшення коефіцієнту динаміки металоконструкції досить однієї короткочасної дії збурюючої сили, що відповідає повороту водила на кут 180°.

5. Для експериментальної перевірки математичних моделей та результатів теоретичних досліджень на основі теорії моделювання і подібності автором самостійно розроблено та виготовлено експериментальну установку, для чого було визначено основні параметри процесу взаємодії динамічного погашувача коливань і механізму підйому вантажу з металоконструкцією, та проведено серію досліджень, які підтвердили достовірність розроблених математичних моделей. Похибка при цьому не перевищила 12 %, що дозволяє рекомендувати використання запропонованої схеми при проектування та реконструкції мостових кранів загального призначення із вантажопідйомністю до 250 т.

6. Запропоновано конструктивне рішення механізму підйому вантажу із системою автоматичного керування динамічним погашувачем коливань, що позволяє управляти динамічним станом системи при збільшенні навантаження на металоконструкцію, а також методика його налагодження в залежності від положення візка відносно кранового моста, висоти підйому та маси вантажу.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Крупко В.Г., Дорохов Н.Ю. Разработка конструкции кантователя ковочного крана с волновым цепным приводом // Подъемно-транспортная техника. - Днепропетровск: ДІІТ, 2004. - № 1 (9). - С. 68-73.

Автором розроблено циклограму взаємодії кантувача з хвильовим ланцюговим редуктором та пресом.

2. Дорохов Н.Ю., Алешичев П.В. Разработка конструкций исполнительных механизмов землеройных машин с волновым цепным приводом // Вестник ХНАДУ. - Харьков: ХНАДУ, 2004. - Вып. 27. - С. 27-29.

Авторові належить розробка кінематичної схеми натискного механізму екскаватора з хвильовим ланцюговим редуктором.

3. Крупко В.Г., Дорохов М.Ю. Розробка приводів сучасних підйомно-транспортних машин із хвильовим передаточним механізмом // Подъемно-транспортная техника. - Днепропетровск: ДІІТ, 2004. - № 2 (10). - С. 41-45.

Автором розроблена кінематична схема піднімального механізму крана з хвильовим ланцюговим редуктором.

4. Дорохов Н.Ю., Крупко В.Г. Динамический анализ грузоподъемного механизма с волновым цепным приводом // Збірник наукових праць НГУ. - Дніпропетровськ: НГУ, 2005. - № 21. - С. 81-86.

Автору належить розробка математичної моделі хвильового ланцюгового редуктора та ідея його використання у якості динамічного погашувача коливань.

5. Дорохов Н.Ю., Крупко В.Г., Койнаш Е.А. Оптимизация геометрических параметров волнового цепного привода // Подъемно-транспортная техника. - Днепропетровск: ДІІТ, 2005. - № 2 (14). - С. 33-37.

Автором розроблена методика вибору раціональних геометричних параметрів хвильового ланцюгового привода та отримана діаграма, що визначає параметри його працездатності.

6. Дорохов М.Ю. Теоретичні та експериментальні дослідження динамічного погашувача коливань мостового крана на основі хвильової ланцюгової передачі // Підйомно - транспортна техніка. - Дніпропетровськ: ДІІТ, 2005. - № 3(15). - С.72-81.

7. Пат. 63227 А Україна, МКВ7 В66С9/14. Піднімальний механізм / П.В. Альошичев, М.Ю. Дорохов, В.Г. Крупко (Україна). - № 2003032581; Заявл. 25.03.2003; Опубл. 15.01.2004, Бюл. № 1.

Автор запропонував кінематичну схему піднімального механізму крана з хвильовим ланцюговим редуктором.

8. Пат. 68716 А Україна, МКВ7 F16G13/02. Хвильовий ланцюговий редуктор / М.Ю. Дорохов, В.Г. Крупко (Україна). - № 2003109006; Заявл. 06.10.2003; Опубл. 16.08.2004, Бюл. № 8.

Автор запропонував конструктивну схему хвильового ланцюгового редуктора із можливістю регулювання передатного числа.

9. Пат. 67476 А Україна, МКВ7 F16G13/02, B66D5/02. Пристрій для зменшення розгойдування вантажу при пуску та гальмуванні / Дорохов М.Ю., Крупко В.Г. (Україна). - № 2003109007; Заявл. 06.10.2003; Опубл. 15.06.2004, Бюл. № 6.

Автор запропонував конструктивну схему хвильового ланцюгового редуктора із використанням останнього у якості допоміжного привода механізму пересування в системі для зменшення розгойдування вантажу.

10. Пат. 8593 Україна, МКВ7 7B66D1/00. Механізм підйомний / Дорохов М.Ю., Крупко В.Г., Туник Е.В. (Україна). - № u2005 00240; Заявл. 11.01.2005; Опубл. 15.08.2005, Бюл. № 8.

Автор запропонував конструктивну схему з використанням хвильового ланцюгового редуктора для зменшення динамічних навантажень при роботі механізму підйому вантажу.

11. Пат. 9089 Україна, МКВ7 7F16G13/02. Редуктор хвильовий ланцюговий / Дорохов М.Ю. (Україна). - № 20041210580; Заявл. 22.12.2004; Опубл. 15.09.2004, Бюл. № 9.

12. Крупко В.Г., Дорохов Н.Ю., Койнаш Е.А. Выбор рациональных геометрических параметров привода с волновым цепным редуктором // Матер. ІІІ Між нар. наук. - техн. конф. „Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку”. - Краматорськ: ДДМА. - 2005. -С. 61-62.

Автором визначені геометричні параметри хвильового ланцюгового привода, що найбільш впливають на його працездатність.

АНОТАЦІЯ

Дорохов М.Ю. Динамічне гасіння коливань мостових кранів із використанням хвильових ланцюгових передач. Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.05 - „Піднімально-транспортні машини”. - Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 2007.

Захист відбудеться на засіданні спеціалізованої вченої ради К64.108.02 в Українській інженерно-педагогічній академії за адресою: 61003, м. Харків, вул. Університетська, 16.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної задачі - підвищенню технічного рівня мостових кранів на основі розробки нової конструкції механізмів підйому вантажу із керованим динамічним погашувачем коливань на основі хвильової ланцюгової передачі та встановлення закономірностей його взаємодії із металоконструкцією, що дозволяє зменшити коефіцієнт динаміки.

Вперше встановлена область взаємодії динамічного погашувача коливань на основі хвильової ланцюгової передачі із металоконструкцією мостового крана при несталому русі.

Реалізація запропонованої конструкції надасть можливість зменшити коефіцієнт динаміки кранового моста практично до 1,1, що дозволить збільшити термін його експлуатації в середньому на 15…18%, або зменшити його масу на 10…12%.

Використання хвильової ланцюгової передачі також із зменшенням коефіцієнту динаміки значно розширює технологічні можливості мостового крана, наприклад, можливо його використання в якості монтажного обладнання у зв’язку із високою точністю позиціювання при використанні тільки привода с хвильовим ланцюговим редуктором

Одним із перспективних напрямків підвищення надійності кранів є розробка динамічних способів гашення коливань металоконструкції, суть яких є в зміні співвідношення між власною частотою системи та частотою збурюючої сили. Аналіз стану питання показує, що принципову у схему механізма підйому вантажу можливо введення нового елемента - хвильової ланцюгової передачі, яка дозволяє отримувати циклічний рух виконавчого органа із заданими параметрами.

Вперше запропонована та розроблена конструктивна схема механізма підйому вантажу мостового крана із динамічним погашувачем коливань на основі хвильової ланцюгової передачі. Гашення коливань металоконструкції досягається при вмиканні приводу піднімального механізма із хвильовим ланцюговим редуктором при виконанні операцій основним приводом в перехідні періоди роботи механізма (пуск - гальмування) за рахунок періодичної дії на систему „вантаж - канат - привід” з боку хвильової ланцюгової передачі. Термін впливу є керованим і залежить від параметрів хвильової ланцюгової передачі. Таке рішення науково-технічної задачі дозволило зменшити коефіцієнт динаміки крана на 15...20%, що позитивно впливає на працездатність металоконструкції.

Вперше розроблені узагальнені математичні моделі мостового крана із динамічним погашувачем коливань для випадків підйому-опускання вантажу.

Розроблено пакет прикладних комп’ютерних програм для дослідження мостового крана с динамічним погашувачем коливань на основі хвильової ланцюгової передачі. Отримано, що для зменшення коефіцієнту динаміки металоконструкції досить однієї короткочасної дії збурюючої сили, що відповідає повороту водила на кут 180°.

Для експериментальної перевірки математичних моделей та результатів теоретичних досліджень на основі теорії моделювання і подібності автором самостійно розроблено та виготовлено експериментальну установку, для чого було визначено основні параметри процесу взаємодії динамічного гасителя коливань і механізму підйому вантажу із металоконструкцією, та проведено серію досліджень, які підтвердили достовірність розробленої математичних моделей. Похибка при цьому не перевищила 12 %, що дозволяє рекомендувати використання запропонованої схеми при проектування та реконструкції мостових кранів загального призначення із вантажопідйомністю до 250 т.

Запропоновано конструктивне рішення механізму підйому вантажу із системою автоматичного керування динамічним погашувачем коливань, що позволяє управляти динамічним станом системи при збільшенні навантаження на металоконструкцію, а також методика його налагодження в залежності від положення візка відносно кранового моста, висоти підйому та маси вантажу

Ключові слова: коефіцієнт динаміки мостового крана; хвильова ланцюгова передача; динамічний погашувач коливань.

АННОТАЦИЯ

Дорохов Н.Ю. Динамическое гашение колебаний мостовых кранов с применением волновых цепных передач. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.05 - “Подъемно-транспортные машины”. - Донбасская государственная машиностроительная академия, Краматорск, 2007.

Защита состоится на заседании специализированного ученого совета К64.108.02 в Украинской инженерно-педагогической академии по адресу: 61003, г. Харьков, ул. Университетская, 16.

В диссертационной работе получено новое решение актуальной научно-технической задачи повышения технического уровня мостовых кранов путем разработки конструкции механизма подъема груза с управляемым динамическим гасителем колебаний на основе волновой цепной передачи и установления закономерностей его взаимодействия с металлоконструкцией, что позволяет снизить коэффициент динамики.

Впервые установлена область взаимодействия динамического гасителя колебаний на основе волновой цепной передачи с металлоконструкцией мостового крана при неустановившемся движении.

Применение волновой цепной передачи наряду со снижением коэффициента динамики практически до 1,1 дает значительное расширение технологических возможностей мостового крана, например, его использование в качестве монтажного оборудования в связи с высокой точностью позиционирования при включении только привода с волновым цепным редуктором

Впервые предложена и разработана конструктивная схема механизма подъема груза мостового крана с динамическим гасителем колебаний на основе волновой цепной передачи. Гашение колебаний металлоконструкции достигается при включении привода подъемного механизма с волновым цепным редуктором при осуществлении операций подъема или опускания груза основным механизмом.

Впервые разработана обобщенная математическая модель мостового крана с динамическим гасителем колебаний на основе волновой цепной передачи для случаев подъема-опускания груза.

Самостоятельно разработана и изготовлена физическая модель мостового крана для исследования влияния динамического гасителя колебаний на основе волновой цепной передачи на металлоконструкцию.

Экспериментально выполненая проверка дает основание рекомендовать использование предложенного способа динамического гашения колебаний при проектировании и реконструкции мостовых кранов общего назначения грузоподъемностью до 250т.

ANNOTATION

Dorokhov N.JU. Decrease of factor of dynamics of the bridge crane application dynamic extinguisher of fluctuations on the basis of wave chain transfer to the mechanism of lifting of loads. The manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of Cand.Tech.Sci. on a speciality 05.05.05 - " Hoisting-and-transport machines ". - the Donbass state machine-building academy, Kramatorsk, 2007.

In dissertational work the new decision of an actual scientific and technical problem of increase of a technological level of bridge cranes by development of a design of the mechanism of lifting of loads with dynamic extinguisher of fluctuations on the basis of wave chain transfer and an establishment of laws of its interaction with metal construction of the crane’s bridge, bridge cranes providing rational dynamic parameters with flight 35 m and height of lifting of loads to 20 m. is received.

The constructive scheme of the loads lifting mechanism of the bridge crane with dynamic extinguisher of fluctuations into which the new element - the wave chain transfer for the first time is entered is developed, allowing to receive cyclic movement with the set parameters, and function of dynamic weight is carried out with weight of a cargo.

Mathematical models dynamic extinguisher of fluctuations are received at lifting of loads from the basis and from weight. It is theoretically proved, that use of the offered design gives increase in service life metal construction on 18 %, or reduction of weight of the bridge by 12 %.

Experimental check of theoretical positions on specially created installation has proved mathematical models dynamic extinguisher of fluctuations.

Keywords: factor of dynamics of the bridge crane; a wave chain reducer; dynamic extinguisher of fluctuations.