Диссертация (1173130), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

– числоиспользуемых линейных электродвигателей [25];– сопротивления передвижению от уклона путиWУ   (G ГР  G M  FD n Л . Д . ),(3.4)где α – уклон ходового пути [25].Сила Fдв определяется механической характеристикой электродвигателя.Дляполученияаналитическоговыраженияфункциимеханическойхарактеристики с достаточной точностью её можно аппроксимировать прямыми[25, 45, 49]. Вид механической характеристики зависит от типа линейногоэлектродвигателя (рисунок 3.15) [25, 129].а)б)Рисунок 3.15 – Механические характеристики линейных электродвигателей:а – характеристика линейного синхронного электродвигателя SL2 производствафирмы SEW Eurodrive; б – характеристика линейного асинхронногоэлектродвигателя DLD производства фирмы SEW Eurodrive [25]64Рассмотрим процесс разгона подвесной грузовой тележки мостового кранагрузоподъёмностью15тоннсприводомотлинейногосинхронногоэлектродвигателя SL2-150ML Basic производства фирмы SEW Eurodrive [25, 102].Примем следующие начальные условия:– в начале разгона груз находится в подвешенном состоянии в нижнемвозможном положении;– тележка движется вверх по уклону ходового пути с наличием тренияреборд [25].Динамический анализ проведён с помощью одномассовой динамическоймодели и двухмассовой модели с учётом раскачивания груза [25] по рекомендациям, изложенным в [13, 52, 55, 74, 125, 131, 134, 135, 143].В ходе динамического анализа проведено сравнение характеристик приводамеханизма передвижения тележки при разгоне электродвигателя до номинальнойскорости υном = 1,1 м/с и до нормальной рабочей скорости υp = 0,4 м/с,реализуемой с помощью частотно-регулируемой системы управления [25].Исходное уравнение одномассовой динамической модели с учётом функциимеханической характеристики двигателя имеет видmd Ai  Bi  WC ,dt(3.5)где Ai и Bi – постоянные функции участка механической характеристики (рисунок 3.16).Рисунок 3.16 – Механическая характеристика линейного синхронногоэлектродвигателя SL2-150ML Basic производства фирмы SEW Eurodrive [25]65Достижение скорости 1,1 м/с происходит при работе линейного электродвигателя на номинальной механической характеристике (1-2-4, рисунок 3.16).

Нормальная рабочая скорость привода, равная 0,4 м/с, достигается при работе электродвигателя на механической характеристике 1-5-7 (рисунок 3.16), которая реализуется с помощью системы управления на основе преобразователя частоты.Графики, полученные в результате расчётов, представлены на рисунке 3.17.Рисунок 3.17 – Графики разгона тележки мостового крана [25]: 1 – до номинальной скорости электродвигателя; 2 – до нормальной рабочей скорости.Сплошнойлиниейобозначенразгондономинальнойскоростиэлектродвигателя, пунктирной – до нормальной рабочей скорости тележки.В результате расчётов в первом случае (υном = 1,1 м/с) получено: ускорениепри разгоне тележки a Р.Т .  0,21 м/с2, время разгона t Р.Т .

 5,315 с, длина путиразгона S Р.Т .  2,97 м [25]. Найденное ускорение превышает рекомендуемоезначение для ГПМ заданной грузоподъёмности a Д  0,15 м/с2 [6], а полученнаядлина разгона допустима только для кранов с пролётом более 20 м [25].Во втором расчётном случае (υp = 0,4 м/с) получены следующие значения:ускорение при разгоне тележки a Р.Т .  0,103 м/с2, время разгона t Р.Т .  3,865 с,длинна пути разгона S Р.Т .  0,77 м. Также анализ показал, что максимальнаярабочаяскорость,которуюможетреализоватьданныйлинейный66электродвигатель без превышения допускаемого ускорения равна υд = 0,7 м/с,причём переход двигателя с ветви механической характеристики 1-2 (рисунок3.16) должен происходить при скорости 0,57 м/с [25].Для оценки гибкости подвеса груза и его влияния на динамику механизмапередвижения тележки примем в качестве расчётной схемы двухмассовуюсистему (рисунок 3.18) [6, 13, 25, 52, 74, 143].Рисунок 3.18 – Расчётная схема механизма передвижения с учётом гибкостиподвеса груза [25]Система уравнений двухмассовой модели примет видm2 gmx( x1  x2 )  Ai  Bi x1  WC ;11lm x  m2 g ( x  x )  0,21 2 2l(3.6)где m1 – приведённая к поступательному движению масса тележки, кг; m2 – массагруза, кг; x1 – горизонтальное перемещение тележки, м; x 2 – горизонтальноеперемещение груза, м; l – длина подвеса груза, м [25].Графики перемещений тележки и груза на гибком подвесе, полученные врезультате решения системы уравнений при разгоне до номинальной скоростиэлектродвигателя υном = 1,1 м/с, представлены рисунке 3.19 [25].

Графики,описывающие колебание скоростей тележки и груза, представлены на рисунке 3.20.Точка примыкания сплошной и пунктирной линий соответствует моментуперехода электродвигателя с одной ветви механической характеристики надругую (рисунок 3.16) [25]. Через 0,625 секунд с момента начала движенияскорость тележки меняет своё направление, падая с 0,744 до -0,002 м/с. Подобные67явления недопустимы для нормальной работы ГПМ и приводят к возникновениювысоких динамических нагрузок [25].

Данное обстоятельство подтверждаетнеобходимость регулирования скорости, причём, как видно из графика (рисунок3.20, а), переключение между прямыми механической характеристики линейногоэлектродвигателя должно происходить в момент времени, соответствующийэкстремуму первой гармоники колебания скорости тележки [25].а)б)Рисунок 3.19 – Графики перемещений при разгоне до номинальных характеристиклинейного двигателя: а – тележки; б – груза на гибком подвесе [25]а)б)Рисунок 3.20 – Графики колебания скоростей при разгоне до номинальныххарактеристик линейного двигателя: а – тележки; б – груза на гибком подвесе [25]68Графики перемещений, колебания скоростей тележки и груза при разгоне донормальной рабочей скорости (υp = 0,4 м/с) представлены на рисунках 3.21, 3.22.а)б)Рисунок 3.21 – Графики перемещений при разгоне до нормальной рабочейскорости с применением частотного регулирования: а – тележки; б – груза нагибком подвесе [25]а)б)Рисунок 3.22 – Графики колебания скоростей при разгоне до нормальной рабочейскорости с применением частотного регулирования: а – тележки; б – груза нагибком подвесе [25]69При реализации определённой механической характеристики с помощьюнастраиваемой частотно-регулируемой системы управления приводом передвижения грузовой тележки удаётся значительно снизить колебания самой тележки иподвешенного груза (рисунок 3.21, 3.22), за счёт чего достигается уменьшениединамических воздействий на металлоконструкцию тележки [25].

Это обстоятельство ещё раз подтверждает важность обеспечения правильной настройки системы управления для безопасной и безаварийной работы грузоподъёмной машины [25].3.5 Выводы по третьей главеСогласно результатам проведённых исследований, можно сделать следующие выводы.1. Последовательность расчёта, приведённая в [31] и других нормативныхдокументах, не отражает в полной мере влияние настройки системы управленияна действующие динамические нагрузки.

Неправильная настройка параметров работы механизма может приводить к повышению динамической составляющейдействующей нагрузки даже в системах с бесступенчатым плавным регулированием скорости. В этом случае эксплуатационные преимущества подобных системсводятся к минимуму, а значения выбранных коэффициентов динамичности несоответствует реальному уровню нагруженности ПТМ [29].2.

Для учёта динамических нагрузок в случае несоответствия настройки системы управления режиму работы грузоподъёмной машины (при расчётах попредлагаемой в [31] методике) рационально задавать максимальное значениеустановившейся скорости подъёма νh для получения некоторого запаса по 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 при определении ГРР.

Это позволит избежать возникновения крити-70ческих перегрузок при разгоне и торможении механизмов. В противном случаеперегрузки по току могут возникать даже в тех системах, где все элементы полностью соответствуют друг другу по мощности, что было продемонстрировано врамках проведённого эксперимента [29].4. Настройка системы управления должна производиться на время неустановившегося движения, при котором динамические нагрузки, возникающие вэлементах грузоподъемных машин, будут иметь минимальное значение.

С другойстороны, длительность рабочего цикла с учётом выбранного времени неустановившегося движения должна обеспечивать требуемую производительность работы. Оптимальное время неустановившегося движения может определяться исходяиз результатов численного моделирования работы механизма [29].71ГЛАВА 4 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТРУКТУРНОПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИГРУЗОВОЙ ТЕЛЕЖКИ КРАНА МОСТОВОГО ТИПА НА ОСНОВЕУНИВЕРСАЛЬНОЙ КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ4.1 Общие принципы построения математических моделей структурнопараметрического синтеза металлоконструкций на основе универсальнойкомпоновочной схемыПод математической моделью структурно-параметрического синтеза металлоконструкций грузовых тележек на основе универсальной компоновочной схемыбудем понимать совокупность основных зависимостей и условий, позволяющихопределить положение и параметры несущих элементов металлоконструкции тележки в рамках общей структуры применяемой универсальной компоновочнойсхемы с учётом картины распределения внешних действующих усилий согласнонормативным требованиям к надёжности и работоспособности металлоконструкций грузоподъёмных машин.Математическая модель структурно-параметрического синтеза несущей металлоконструкции грузовой тележки крана мостового типа общего назначения наоснове УКСКК формируется из четырех взаимосвязанных структурных матриц (иформируемых в дальнейшем на их основе матриц параметров), соответствующихчетырем сегментам металлоконструкции тележки.

Структурные матрицы объединены диагональными несущими элементами, синтез параметров которых производится взаимодействием структурных и параметрических матриц всех четырехсегментов [21].Математическая модель структурно-параметрического синтеза несущей металлоконструкции грузовой тележки крана мостового типа общего назначения наоснове УКСМК оперирует отдельными структурными матрицами модулей, которые могут как взаимодействовать между собой, так и рассматриваться отдельнопри формировании матриц параметров. В данном случае отсутствует жесткаяпривязка к диагональным несущим элементам, в связи с чем, отдельные модули72тележки могут иметь отличную друг от друга итоговую конфигурацию при соблюдении геометрических условий соединения друг с другом [21].Матричная форма описания металлоконструкции позволяет при построенииматематической модели структурно-параметрического синтеза оперировать не отдельными конкретными значениями, а массивом значений, структурированным согласно расположению элементов универсальной компоновочной схемы, представляя процесс расчёта и полученные результаты в наиболее наглядном виде [21].На первых этапах построения математической модели (рисунок 4.1) производится синтез металлоконструкции тележки с определением положения её отдельных элементов в плане в зависимости от типов и компоновки устанавливаемых механизмов, параметры которых должны соответствовать [33, 34].

Характеристики

Список файлов диссертации