Кардаш Е.С., Зубов В.С., Никулин К.С., Ганшкевич А.Ю.
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ДИНАМИКИ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ НА ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ ГРУЗОПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ *
Аннотация:
при работе грузоподъемных машин в металлоконструкции возникают динамическая нагруженность из-за возникающих колебаний во время движения механизмов. В статье проводится анализ возникающих колебаний в разных режимах работы, полученных в результате экспериментальных исследований, на примере механизма передвижения электротали. Сделаны выводы по колебаниям механической системы и предложены пути дальнейших исследований.
Ключевые слова:
динамика, грузоподъемные машины, анализ колебаний механической системы
Вопросы безопасности эксплуатации грузоподъемных машин являются наиболее важными при расчетах металлоконструкций машин на усталостную прочность. Насколько точно будет определена динамическая нагруженность элементов конструкции машины, на столько точно можно будет определит накопление усталостных повреждений, ресурс и определит вероятность безотказной работы.В статье проводится анализ влияния возникающей динамической нагруженности при работе механизма передвижения на элементы конструкции ГПМ для разных упруго-гистерезисных параметров механической системы, что позволит оценить эффективность снижения динамики механизма с целью снижения рисков возникновения отказа в узлах и элементах конструкции ГПМ. Данная проблема является актуальной темой во всем мире и по сей день, что подчеркивает необходимость такого рода исследований, особенно для грузоподъёмных машин, эксплуатирующийся в конце или после срока службы.Для понимания природы возникновения механических колебаний нужно изучить динамические процессы, протекающие при эксплуатации реальной грузоподъемной машины. Для этого были проведены ряд экспериментов на имеющейся ГПМ – электрической тали с получением осциллограмм работы этой машины для разных упруго-гистерезисных параметров механической системы.Для проведения экспериментальной части исследования использовались:Электрическая таль грузоподъемностью 0,5 тонны, установленная на двутавровой балке 22, имеющую длину - 5,7 м., ширину 0,12 м., высоту – 0,22 м.Измерительная аппаратура: внешнее устройство аналогово-цифрового преобразования для IBMPC/AT-совместных компьютеров ЛА-50USB (структурная схема показана на рис 1), тиристорный датчик ускорения ZETLabBC 201, ноутбук с приложениями - электронный осциллограф с режимом анализа спектра и утилита непрерывного сбора данных на жесткий диск компьютера.Вставная пружина для изменения жесткости грузового каната и груз массой – 0,5 тонн.Рис. 1. Структурная схема подключения аналоговых датчиков к компьютеру с использованием АЦП ЛА-50USB.Было проведено несколько экспериментов с разными режимами механической системы и с разными упруго-гистерезисными параметрами, включающие передвижение электротали по горизонтальной балке с имеющимися на ней неровностями. Пружинная вставка обеспечивала изменение параметров механической системы и позволила оценивать влияние свойств системы на колебательные процессы в ней.Ниже представлены осциллограммы вертикальных колебаний тележки механизма передвижения и груза при ее движении по неровной балке, пересчитанные в усилия с учетом массы груза и самой элетротали.Рис. 2. Осциллограмма усилий на тележке механизма передвижения при движении по неровной балке при наезде на препятствие без демпфирующей пружины:FЭ1 – усилия, полученные с акселерометра на тележке механизма передвижения и рассчитанные с учетом полной массы электротали,FЭ1обр – усилия, полученные после сглаживания сигнала.Рис. 3. Осциллограмма усилий на тележке механизма передвижения при движении по неровной балке при съезде с препятствия без демпфирующей пружины:FЭ2 – усилия, полученные с акселерометра на тележке механизма передвижения и рассчитанные с учетом полной массы электротали,FЭ2обр – усилия, полученные после сглаживания сигнала.Как следует из осциллограмм, усилия, возникающие на тележке, имеют ярко выраженный динамический вид, его максимальное значение временами значительно превышает средние значения и достигают значения 8,7 кН. Данные колебания формируются переездом ходовых колес механизма передвижения неровностей балки и с учетом массы груза и самой тележки создают значительные усилия, имеющие колебательный характер, что может значительно повлиять на ресурс этой грузоподъемной машины.Рис. 4. Осциллограмма усилий на грузе механизма подъема при движении по неровной балке при наезде на препятствие без демпфирующей пружины:FЭ3 – усилия, полученные с акселерометра на грузе механизма подъема и рассчитанные с учетом массы груза,FЭ3обр – усилия, полученные после сглаживания сигнала.Рис. 5. Осциллограмма усилий на грузе механизма подъема при движении по неровной балке при съезде с препятствия без демпфирующей пружины:FЭ4 – усилия, полученные с акселерометра на грузе механизма подъема и рассчитанные с учетом массы груза,FЭ4обр – усилия, полученные после сглаживания сигнала.Как следует из осциллограмм, усилия, возникающие на грузе, имеют также хорошо выраженный динамический характер и их максимальные значения достигали значения 6,5 кН (значения усилий получены только с учетом массы груза). Данные колебания формируются, с одной стороны, переездом ходовых колес механизма передвижения неровностей балки, а с другой стороны – упруго-гистерезисными параметрами механизма подъема электротали.Для анализа влияния указанных выше упруго-гистерезисных свойств системы было предложено использование демпфирующей пружины. Ниже представлена осциллограмма усилий на грузе механизма подъема при движении по неровной балке с учетом демпфирующей пружины.Рис. 6. Осциллограмма усилий на грузе механизма подъема при движении по неровной балке при съезде с препятствия без демпфирующей пружины:FЭ2 – усилия, полученные с акселерометра на тележке механизма передвижения и рассчитанные с учетом полной массы электротали,FЭ2обр – усилия, полученные после сглаживания сигнала.Как следует из осциллограммы, усилия, возникающие на грузе, но с использованием демпфирующей пружины, как и следовало ожидать, достаточно хорошо снижают динамическую нагруженность механизма подъема, как по амплитуде (максимальные значения усилий не превышали 5 кН), так и по частоте колебаний. Однако, картина нагруженности тележки механизма передвижения менялась незначительно, что дает основания для проработки вопроса демпфирования колебаний на самом механизме передвижения.Для дальнейших исследований будет разработана математическая модель рассматриваемой технической системы и будут даны конструктивные предложения демпфирующего устройства для снижения динамики механизма передвижения грузоподъемной машины.Элементы конструкции и механизмов электротали, в частности механизм передвижения тележки, испытывает заметные динамические нагрузки, что снижает ресурс деталей машины и может вызвать отказ системы в целом. В дальнейшем планируется разработать методы снижения динамической нагруженности механизма передвижения для повышения его эксплуатационной надежности и снижение рисков отказа.
Номер журнала Вестник науки №2 (71) том 3
Ссылка для цитирования:
Кардаш Е.С., Зубов В.С., Никулин К.С., Ганшкевич А.Ю. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ДИНАМИКИ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ НА ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ ГРУЗОПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ // Вестник науки №2 (71) том 3. С. 524 - 532. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/13041 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+