Автореферат (Обоснование параметров металлоконструкций грузовых тележек кранов мостового типа на основе универсальной компоновочной схемы), страница 3

Таким образом, температура нагрева тормозного резистора и отдельныхэлементов исследуемого механизма является показателем качества работы привода и может использоваться для оценки уровня его нагруженности при различныхнастройках системы управления. Для снятия тепловых характеристик (рисунок 3)работы привода использовался тепловизор Fluke Ti40.а)б)Рисунок 3 – Картины распределения теплового излучения: a – тормозного резистора;б – корпуса электродвигателяВ ходе эксперимента работа механизма моделировалась в лёгком (30 включений в час), среднем (90 включений в час), тяжёлом (180 включений в час) ивесьма тяжёлом режиме работы (360 включений в час). Эксперимент проводилсядля трёх случаев настройки системы управления, в рамках которых величинывремени разгона и времени торможении составляли 5с, 4с, 3с.

В итоге было сформировано 12 комбинаций исходных экспериментальных параметров.Диаграммы распределения максимальных температур, достигнутых в рамкаходного периода испытания, равного 5 минутам, с характерной комбинацией исходных параметров при работе механизма с различной инерционной нагрузкой,показаны на рисунке 4.а)б)Рисунок 4 – Диаграмма распределения максимальных температур тормозного резистора:а – при работе механизма с полной инерционной нагрузкой; б – при работе механизма безполезной нагрузки10Исходя из результатов эксперимента видно, что температура тормозного резистора при различных настройках системы управления значительно отличается.Более того, в ходе моделирования работы механизма в весьма тяжёлом режиме свременем торможения равным трём секундам произошла критическая перегрузкапо току.На основании результатов проведённого экспериментального исследованиясделаны следующие выводы:1.

Последовательность расчёта, приведённая в ГОСТ 32579.1-2013 и другихнормативных документах, не отражает в полной мере влияние настройки системыуправления на действующие динамические нагрузки.2. Для учёта динамических нагрузок в случае несоответствия настройки системы управления режиму работы грузоподъёмной машины (при расчётах попредлагаемой ГОСТ 32579.1-2013 методике) рационально задавать максимальноезначение установившейся скорости подъёма νh для получения некоторого запасапо коэффициенту динамичности φ2.3.

Технические параметры подбираемой системы управления должны обеспечивать бесперебойную работу грузоподъёмной машины в наиболее тяжёломрежиме из возможных с учетом конкретного сочетания классов использования инагружения.4. Настройка системы управления должна производиться на время неустановившегося движения, при котором динамические нагрузки, возникающие вэлементах грузоподъемных машин, будут иметь минимальное значение.В четвёртой главе разработаны математические модели структурнопараметрического синтеза металлоконструкций грузовых тележек кранов мостового типа общего назначения на основе УКСКК и УКСМК.Структурно диагональные элементы разбивают металлоконструкцию грузовой тележки на 4 сегмента (рисунок 5), которым присваиваются соответствующиеномера.

В свою очередь, хордовые элементы разбивают отдельно взятый сегментна несколько уровней, каждый из которых содержит некоторое количество радиальных элементов. Принято, что радиальный элемент следует относить к дальнемуот центра уровню из двух возможных. Для описания металлоконструкции тележкив рамках предлагаемой математической модели каждый тип используемых элементов компоновочной схемы обозначается соответствующей буквой с индексами,указывающими на его конкретное расположение.Так, хордовый элемент обозначается как Hi.j радиальный – Ri.j.k. Буквы индекса соответствуют i – номеру сегмента, в котором располагается элемент, j – номерууровня к которому относится элемент, k – номеру радиального элемента, которыйотсчитывается в соответствующих сегментах слева-направо и против часовойстрелки вокруг центра тележки.

Главные несущие элементы обозначаются по номеру принадлежащей ему вершины образованного прямоугольника Di. В качествеглавного принимается несущий элемент длиной, соответствующей расстоянию отвершины прямоугольника до его центральной точки О.11Структура и параметры элементов тележки описываются в матричном видедля каждого отдельного сегмента металлоконструкции.

Общий вид структурнойматрицы i-го сегмента (модуля) записывается следующим образом. Di H i. j Ri. j .k i   0 H i. j 1 00 H0i. j nRi. j .k 1Ri. j 1.k0Ri. j .k 2Ri. j 1.k 1Ri. j n.kRi. j .k 3Ri. j 1.k 2.....Ri. j .k 4.....Ri.

j n.k m.....Ri. j 1.k m0Ri. j .k m 0 0 (1)Количество строк матрицы для i-го сегмента соответствует числу его уровней j+n. В первом блоке матрицы сегмента записывается обозначение главногоэлемента, второй и третий блок матрицы содержит информацию о хордовых и радиальных элементах соответственно. Положение отдельного элемента матрицы втретьем блоке задается в соответствии с расположением элемента металлоконструкции в рамках рассматриваемого сегмента.Рисунок 5 – Структурное описание металлоконструкции грузовой тележки на основеУКСКК и УКСМКВ случае использования модульной металлоконструкции в первый блокматрицы заносятся условные обозначения образующих элементов отдельногосегмента OiI и OiII. Для описания разъёмных соединений сегментов вводятся матрицы вида: B11 2 ( х)...B1m 2 ( х)  1m B2  3 ( х)...B2  3 ( х) B 1B ( х)...B3m 4 ( х)  3 4 B1 ( х)...B m ( х)  4 14 1(2)где буквой m обозначается количество разъёмных соединений на одной плоскостисопряжения двух соседних модулей.

В скобках после обозначения разъёмного соединения записывается координата его центра тяжести x.12Структурная матрица служит основой для формирования матриц параметров, описывающих геометрические, прочностные, жёсткостные и другие параметры элементов и соединений металлоконструкции тележки. Для получения матрицы параметров необходимо заменить условное обозначение элемента в структурной матрице на числовое значение соответствующего параметра. Необходимыепроектные расчёты производятся с помощью математических действий над данными, записанными в сходных ячейках различных матриц параметров.Математическая модель структурно-параметрического синтеза несущейметаллоконструкции грузовой тележки крана мостового типа общего назначенияна основе УКСКК включает в свою структуру четыре взаимосвязанные структурные матрицы (1) (и формируемые в дальнейшем на их основе матрицы параметров), соответствующие четырем сегментам металлоконструкции тележки.

Совместно структурные матрицы образуют базовую архитектуру математической модели структурно-параметрического синтеза металлоконструкции с УКСКК (рисунок 6), которая показывает, что отдельные сегменты, описанные с помощьюструктурных матриц, взаимодействуют между собой через главные диагональныеэлементы, синтез параметров которых производится взаимодействием структурных и параметрических матриц всех четырех сегментов.Рисунок 6 – Базовая архитектура математической модели структурно-параметрическогосинтеза металлоконструкции с УКСКК.Математическая модель структурно-параметрического синтеза несущейметаллоконструкции грузовой тележки крана мостового типа общего назначенияна основе УКСМК оперирует отдельными структурными матрицами модулей (1),образующих её базовую архитектуру (рисунок 7), которые могут как взаимодействовать между собой через соответствующие структурные матрицы соединений(2), так и рассматриваться отдельно при формировании матриц параметров.

Вданном случае отсутствует жесткая привязка к диагональным несущим элемен13там, в связи с чем, отдельные модули тележки могут иметь отличную друг от друга итоговую конфигурацию при соблюдении геометрических условий соединениядруг с другом.Рисунок 7 – Базовая архитектура математической модели структурно-параметрическогосинтеза металлоконструкции на основе УКСМКВ ячейках матриц параметров могут содержаться не только числовые значения, но и математические взаимосвязи, соответствующие формулам, неравенствам и расчётным схемам, с помощью которых данные значения были получены.Математические модели структурно-параметрического синтеза несущей металлоконструкции грузовой тележки крана мостового типа общего назначения наоснове УКСКК и УКСМК включают несколько расчётных модулей, каждый изкоторых обеспечивает выполнение требуемых условий надёжности и работоспособности.

Процесс структурно-параметрического синтеза металлоконструкциигрузовой тележки происходит по следующему алгоритму:1. Определяются конфигурации механизмов, устанавливаемых на грузовойтележке.2. Формируется компоновочная схема металлоконструкции тележки:a) определяется положение главных диагональных несущих элементов;б) производится размещение хордовых элементов внешнего контура металлоконструкции, определяется база и колея тележки;в) определяется положение связующих элементов различных секторов тележки.3. Определяются начальные параметры элементов металлоконструкции.4. Производится формирование сочетаний нагрузок, действующих на металлоконструкцию тележки. Определяются величины приложенных нагрузок сучётом требований нормативный документов.5.

Производится подтверждение надёжности и работоспособности металлоконструкции согласно условиям базового модуля определения прочности.146. Производится подтверждение надёжности и работоспособности металлоконструкции согласно условиям сравнительного модуля определения упругойустойчивости.7. Производится подтверждение надёжности и работоспособности металлоконструкции согласно условиям сравнительного модуля определения жёсткости.8. Производится подтверждение надёжности и работоспособности металлоконструкции согласно условиям сравнительного модуля определения сопротивления усталости.9.

При невыполнении условий, содержащихся в расчётных блоках, производится уточнение геометрических параметров элементов металлоконструкции споследующим повторением расчёта.Матрицы параметров каждого расчётного модуля математической моделиобъединяются в группы по их функциональному назначению в рамках проводимого расчёта (рисунок 8).Операционные матрицы отдельного модуля содержат данные, которые были получены в результате действий над значениями матриц входных параметрови, в свою очередь, предоставляют исходные данные для формирования контрольных матриц. Значения контрольных матриц сравниваются с допускаемыми величинами матриц ограничений, на основании чего делается вывод о выполнении того или иного условия работоспособности и надёжности металлоконструкции.Пятая глава посвящена разработке методики проектирования металлоконструкции грузовой тележки крана мостового типа общего назначения на основеуниверсальной компоновочной схемы комплексной и модульной конфигурации.По предлагаемой методике общий порядок проведения проектных процедурв фазе определения параметров несущих элементов и реализации базовых расчётовосуществляетсясогласнозаявленнымалгоритмамструктурнопараметрического синтеза металлоконструкции.Дополнительно разработанная методика проектирования включает следующие пункты:1.