Система управления мостовым краном, построенная с учетом систем демпфирования колебаний груза и ограничения перекоса моста

• Автор: Коврыжкин, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 180 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕКОСА ФЕРМЫ МОСТА И РАСКАЧИВАНИЯ
ГРУЗА
1.1 Влияние перекоса моста и раскачивания перемещаемого груза на работу мостового крана
1.2 Системы ограничения колебаний груза
1.3 Системы ограничения перекоса фермы моста крана
Выводы
2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭМС МОСТОВОГО КРАНА
2.1 Математическая модель ЭМС моста и тележки крана
2.2 Нагрузки
2.2.1 Нагрузки на привод подъема
2.2.2 Нагрузки приводов передвижения моста и тележки
2.3 Функциональные схемы модели ЭМС мостового крана
2.3.1 Функциональные схемы модели ЭМС мостового крана при использовании регулируемого электропривода постоянного тока
2.3.2. Функциональные схемы электропривода переменного тока
2.4 Математическая модель груза
Выводы
3 АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ МОСТОВЫМ КРАНОМ
3.1 Системы ограничения колебаний груза
3.1.1 Система ограничения колебаний груза на основе математической модели системы «точка подвеса - груз»
3.1.2 Система ограничения колебаний груза на основе фаззи-регулятора
3.2 Система ограничения рассогласования перемещений опор моста
3.2.1 Система ограничения рассогласования перемещений опор моста на основе сравнения их линейных перемещений

3.2.2 Система ограничения рассогласования перемещений опор моста на основе сравнения положения опор моста относительно подкранового пути
3.3 Исследование совместной работы систем ограничения перекоса моста
и систем ограничения колебаний груза
Выводы
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕКОСА МОСТА КРАНА
4.1 Построение экспериментальной установки
4.2 Исследование на экспериментальной установке влияния стыков
рельсов на работу системы ограничения перекоса моста
4.3 Сравнение результатов эксперимента и математического моделирования мостового крана
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Износ колес и рельсов
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Параметры исследованных мостовых кранов
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Фрагменты математической модели ЭМС мостового
крана в среде МАТЬАВ-ЗтиНпк
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Экспериментальная установка
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Результаты эксперимента
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Расчет экономической эффективности применения системы ограничения перекоса мостового кра

ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Акты внедрения результатов, полученных в диссертационной работе

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Перемещение грузов в промышленности, на транспорте и в строительстве осуществляется разнообразными подъемнотранспортными машинами, среди которых широкое распространение получили мостовые краны. Мостовые краны являются- сложными объектами, управления. При их эксплуатации возникают проблемы, связанные с раскачиванием груза и перекосом фермы моста. Раскачивание транспортируемого груза появляется в каждом переходном процессе пуска или торможения механизмов передвижения. Эти колебания мешают работе оператора, затрудняя установку груза.в намеченное место, и увеличивают нагрузку на механизмы. Существует класс мостовых кранов, при эксплуатации которых для повышения производительности и безопасности по технологическому процессу требуется демпфировать колебания груза в заданном диапазоне. Перекос фермы моста приводит к повороту крана в горизонтальной плоскости и его поперечному смещению; увеличивает нагрузку на конструкции механизмов опор моста, а также износ подкранового пути и реборд колес; ухудшает динамические свойства крана; создает опасные условия работы персонала. Основными причинами возникновения перекоса фермы моста являются: раздельное управление многодвигательным электроприводом перемещения моста; не-идентичность деталей и передаточных механизмов электроприводов; переменный характер взаимодействия системы «колесо-подкрановый путь»; переменная нагрузка на приводы-передвижения, вызванная изменяющимся положением тележки с грузом; нерегламентируемое обслуживание и нарушение техники эксплуатации мостовых кранов; конструктивные несовершенства крановых узлов и погрешности применявшихся методов их расчета.
Одним из способов эффективного снижения динамических нагрузок механизма передвижения кранов является применение систем синхронизации, которые формируют сигнал, прямо пропорциональный величине перекоса, и используют его для ускорения отстающего и торможения опережаю-

сіпт.

где М1 — момент двигателя; М12 — упругий момент без учета сил внутреннего трения; Мс - статический момент; .Гц ,Т2 - моменты инерции двигателя и механизма первой опоры моста; С12 - эквивалентная жесткость передач; о,)ь <х>2 — угловые скорости вращения двигателя и исполнительного механизма.
Для приводов перемещения моста и тележки эквивалентная жесткость передач С12 определяется жесткостью выходного вала редуктора и рассчитывается по формуле [34]:
где 0=78 ГПа - модуль упругости стали при сдвиге кручением; с1 - диаметр вала; /„ - длина вала. При последовательном соединении валов приводят не жесткости, а податливости с учетом передаточного числа редуктора.
На основании структурных схем составляем функциональные схемы ЭМС мостового крана для построения математической модели.
Командоконтроллер
321в ’
СУЭП
передвижения
тележки
Механизм
Рис. 2.3. Структурная схема электропривода передвижения тележки.
Мдз -электродвигатель; 1, - моменты инерции электродвигателя; Д - приведенный момент инерции тележки с грузом; із - передаточное число редуктора.