Лекция № 9 –2ч. Тема: Динамика грузоподъемных кранов. Динамика подъема груза.

План: 1. Расчетные динамические схемы.

2. Подъем груза мостовыми кранами.

3. Режимы работы двигателей механизмов и кранов.

1. Расчетные динамические схемы.

С позиции динамического расчета грузоподъемный кран (ГПК) представляет собой единую динамическую систему, состоящую из механизмов, несущей металлоконструкции, приводов и строительной части здания, в котором работает кран. Учесть все разнообразие взаимодействующих элементов крана в динамическом расчете весьма сложно, а во многих случаях в этом нет необходимости, поскольку не все факторы одинаково влияют на формирование динамических нагрузок. При переходе от реальной машине к ее динамической схеме пренебрегают теми физическими факторами, которые для данного расчета имеют несущественное значение.

В общем случае при составлении расчетных динамических схем ГПК следует учитывать количество сосредоточенных (дискретных) масс, распределение масс по длине силового элемента; податливость силового элемента и возможность ее изменения в конкретной ситуации; зависимость движущих и тормозных усилий приводных двигателей от частоты вращения ротора или якоряя4 переходные электромагнитные процессы в приводных электродвигателях или термодинамические процессы в пневмодвигателях; изменение тормозных усилий механических тормозов во времени; изменение приведенных масс механизмов и т.д. В каждом конкретном случае динамического расчета одни физические факторы являются главными, определяющими, а другие – второстепенными.

Расчетная динамическая схема, т.е. модель реальной системы, должна удовлетворять двум главным требованиям: во-первых, она должна быть в известной мере адекватна реальной системе и, насколько это возможно, отражать основные физические свойства исследуемой системы, во-вторых, она должна быть не очень сложной, чтобы решение динамической задачи оказалось не слишком трудоемким. Всякое усложнение расчетной схемы должно быть оправдано получением более точного решения. В тоже время упрощение расчетной схемы не должно приводить к искажению реального физического процесса.

Критерием достоверности принятой расчетной схемы является совпадение результатов, полученных теоретическим и экспериментальным путями. Следует подчеркнуть, что сам эксперимент должен быть поставлен правильно, т.е. отражать те условия работы машины, которые изучаются и сравниваются с результатами теоретического решения. Это касается, например, режимов управления механизмами ГПК, физических параметров поднимаемых краном грузов, действительных параметров кранов и т.д.

Динамические нагрузки, действующие на элементы механизма подъема и кривую металлоконструкцию, возникают при пуске двигателя дя подъема ли опускания висящего на канатах груза; при торможении поднимающегося или опускающегося груза; при подъеме груза с основания и при опускании его на основание (землю, пол и т.д.). Кроме того для некоторых стреловых кранов, например, плавучих с гибкой оттяжкой стрелы, необходимо учитывать обрыв каната или быструю разгрузку крана, при которой возможен переход стрелы в вертикальное положение и ее запрокидывание. Динамические нагрузки иногда возникают и при подъеме груза с постоянной скоростью, когда работе какого- либо механизма горизонтального перемещения груза возрастает амплитуда маятниковых колебаний последнего. Однако этот случай имеет лишь теоретические значения, так как не представляет собой наиболее неблагоприятного сочетания нагрузок, действующих на металлоконструкцию крана при совместной работе двух механизмов подъема.

Расчетная схема, отражающая динамику подъема груза, в общем случае зависит от исследуемого периода движения груза, типа крана, расположения в пролете грузовой тележки кранов мостового типа или от вылета крана стрелового типа во время работы механизма подъема. Если грузовая тележка находится вблизи опоры крана, то упругими колебаниями крановой металлоконструкции пренебрегают и механизм подъема рассчитывают по наиболее простой схеме (как механизм, стоящий на жестком основании). При расположении грузовой тележки в середине пролета в расчетной схеме учитывают вертикальные упругие колебания пролетного строения. Расчетная схема получается наиболее сложной, когда грузовая тележка находится в крайнем положении на консоли крана мостового типа или когда кран стрелового типа работает при максимальном вылете. В этих случаях надо учитывать как вертикальные, так и горизонтальные упругие колебания крановой металлоконструкции.

Сложной является и расчетная схема однобалочного крана мостового типа с консольной тележкой при ее расположении в середине пролета, когда необходимо принимать во внимание как вертикальные изгибные, так и крутильные колебания пролетного строения крана.

Для практических расчетов кранов по первой группе предельных состояний (расчет на прочность и устойчивость) необходимо знать и учитывать, в какие периоды движения механизмов, при каких режимах управления и при каком состоянии крановой системы суммарные нагрузки(статические и динамические ) достигают максимальных значений.