Диссертация (Обоснование параметров металлоконструкций грузовых тележек кранов мостового типа на основе универсальной компоновочной схемы), страница 8

Использование данной схемы позволяет обеспечитьединство конструкции и расчётной схемы ряда грузовых тележек различной грузоподъёмности, облегчить реконструкцию и ремонт крановых тележек путём замены или восстановления отдельных несущих элементов, облегчить диагностикунесущей металлоконструкции тележек ввиду применения открытых профилей.3. Предложено новое техническое решение металлоконструкции грузовойтележки, на основе принципиальной универсальной компоновочной схемы модульной конфигурации [28]. Использование данной схемы позволяет сократитьвремя проектирования за счёт одновременной разработки различных модулей металлоконструкции, повысить скорость сборки тележки, так как сборка отдельныхмодулей может производиться параллельно, облегчить ремонт и реконструкциютележки путём замены и восстановления отдельных модулей, упростить транспортировку и монтаж грузоподъёмной машины.43ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕИССЛЕДОВАНИЕ НАГРУЖЕННОСТИ ГРУЗОВЫХ ТЕЛЕЖЕК КРАНОВМОСТОВОГО ТИПА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИСОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМАМИДВИЖЕНИЯ3.1 Особенности применения частотно-регулируемого электропривода вмеханизмах кранов мостового типа и его влияние на уровень действующихдинамических нагрузокВ процессе работы металлические конструкции и элементы механизмовгрузоподъёмных машин (ГПМ), испытывают воздействие нагрузок различнойприроды и интенсивности.

При перемещении грузов кранами мостового типанагрузки, воспринимаемые механизмами грузовой тележки, в первую очередьвоздействуют на её металлоконструкцию, формируя характерную для каждойконкретной компоновки схему распределения внешних действующих усилий [29].При проектировании тележки, металлоконструкция которой выстроена наоснове универсальной компоновочной схемы, значения нагрузок в различныхточках оказывают непосредственное влияние на расположение и итоговые геометрические параметры несущих элементов конструкции и дополнительных усиливающих элементов, обеспечивающих местную жёсткость, прочность и устойчивость. Данное обстоятельство в одинаковой степени распространяется на тележки с УКСКК и УКСМК.В ходе эксплуатации грузоподъёмной машины максимальные расчётныенагрузки рабочего состояния достигаются в период возникновения динамическихвоздействий, обусловленных работой механизмов движения и перемещениемтранспортируемого груза.

Динамические нагрузки проявляются в такие периодынеустановившейся работы механизмов, когда скорость движения изменяется повеличине или направлению, и появляются связанные с этим линейные и угловыеускорения – при пуске, разгоне, торможении и изменении режима работы меха-44низмов [29]. Как правило, даже в течение одного цикла действия грузоподъёмноймашины периоды неустановившейся работы могут повторяться многократно,формируя тем самым периодические нагрузки различной интенсивности. Такимобразом, при составлении расчётной схемы металлоконструкции тележки дляподтверждения её работоспособности необходимо иметь точную информацию обуровне действующих динамических нагрузок [44].Основные правила определения расчётных нагрузок и формирования комбинаций нагрузок для кранов мостового типа изложены в соответствующей технической [64, 65, 66, 67, 68] и нормативной [31, 32] документации.

Согласно указанным нормативным документам при проведении проектных и проверочныхрасчётов динамические нагрузки учитываются как дополнительные инерционныедобавки к основной эксплуатационной нагрузке и определяются количественно,как их доля, с помощью коэффициентов динамичности φi [64].Наибольшее влияние на напряжённо-деформированное состояние тележкиоказывают вертикальные нагрузки, действующие на её элементы со стороны перемещаемого груза при работе механизма подъёма. Величина возникающих вэтом случае динамических нагрузок, а, следовательно, и значение соответствующего им коэффициента φ2 зависит от скорости подъёма, жёсткости конструкции исистемы управления приводом.

При этом коэффициент φ2 определяется по зависимости [31]: 2   2 min   2 h(3.1)Значения коэффициентов β2 и φ2min выбираются в зависимости от принятогокласса подъёма HC1-HC4, который характеризует динамические свойства конструкции [31]. Класс подъёма назначается в соответствии с типом грузоподъёмной машины, её конструктивными особенностями, назначением и условиями эксплуатации [31]. Значения установившейся скорости подъёма νh определяются взависимости от типов привода механизмов подъёма. В нормативной документации [31] введено 5 типов привода (НD1-HD5) каждому из которых соответствуетсвой тип системы управления и значения установившейся скорости подъёма, ис-45пользуемой для нахождения коэффициента динамичности при различных комбинациях нагрузок.В настоящее время в конструкциях ПТМ распространены следующие типыэлектроприводов [7, 46, 47, 49, 75, 96, 98, 119].1.

Электропривод с асинхронным короткозамкнутым электродвигателем ирелейно-контакторным управлением.2. Электропривод с асинхронным электродвигателем с фазным ротором иуправлением от силового контроллера.3. Электропривод с асинхронным электродвигателем с фазным ротором иуправлением от низковольтных комплектных устройств.4. Электропривод с асинхронным короткозамкнутым электродвигателем иуправлением от преобразователя частоты (ПЧ) [46].Асинхронные короткозамкнутые двигатели с релейно-контакторным управлением применяются для электропривода крановых механизмов, не требующихрегулирования скорости – приводы механизмов передвижения кранов с малой интенсивностью работы имеющие низкие номинальные скорости [7, 46, 96].Электропривод с управлением от силового контроллера благодаря простотеконструкции и эксплуатации находит широкое применение в кранах мостовоготипа.

Однако механические характеристики, формируемые таким электроприводом, наименее приближены к желаемым. Регулирование скорости в приводахданного типа происходит дискретно, что способствует возникновению резкихрывков, вызывающих возникновение дополнительных динамических нагрузок.Качество регулирования скорости и безопасность проводимых работ зависят отквалификации оператора грузоподъёмной машины [7, 46, 96, 98].Механические характеристики двух последних приводов наиболее близки коптимальным, обладающим необходимой жёсткостью [96]. При этом системауправления с применением преобразователя частоты допускает более плавное регулирование скорости, что согласно [31] позволяет принимать при расчёте механизма подъёма груза меньшее значение коэффициентов динамичности.

Применение системы управления на основе преобразователя частоты в приводах подъёма46и передвижения грузоподъёмных машин позволяет увеличить производительность работы за счёт повышения скорости передвижения и точности остановкигруза, обеспечить отсутствие резких толчков при старте и остановке, увеличитьсрок службы основных механических узлов: тяговых канатов, тормозных колодок, редукторов, канатных блоков [46, 99, 104]. Наличие на российском рынкеширокого выбора частотных преобразователей различной мощности, их постоянное удешевление и расширение номенклатуры в зависимости от требований потребителейпредопределяютдальнейшееразвитиекрановыхчастотно-регулируемых приводов [46, 88, 96, 99].Преимущественно частотно-регулируемая система управления приводамикранов мостового типа настраивается на несколько характерных фиксированныхскоростей работы с заданным временем разгона и торможения для получениятребуемых ускорений с сохранением постоянного значения номинального крутящего момента.

В комплексе с датчиками скорости данная система управленияпозволяет задавать момент срабатывания тормоза, время смыкания и размыканияколодок, а также ряд дополнительных параметров, отвечающих за качество работы привода [46, 88, 96, 99, 104]. Адаптивность электроприводов с преобразователем частоты позволяет создавать на их основе системы успокоения колебаниягруза, перемещаемого на гибком подвесе [78, 79, 123].Для обеспечения правильной работы всех приводов перед началом эксплуатации грузоподъёмной машины и во время её ремонта частотно-регулируемаясистема управления должна проходить наладку с целью настройки и контролявсех установленных параметров при работе с грузами различной массы.

Выборпараметров настройки системы управления необходимо производить в соответствии с условиями эксплуатации и режимом работы крана. Согласно [38] каждаягруппа классификации режима работы объединяет широкий спектр сочетанийклассов использования и классов нагружения. Так, к группе А3 в одинаковой степени относятся грузоподъёмные машины, работающие нерегулярно (класс использования U1) с грузами, близкими к номинальным (класс нагружения Q5), и регулярно используемые краны (класс использования U5), поднимающие грузы ма-47лой массы (класс нагружения Q1) [38]. В связи с этим достаточно сложно выделить типовые настройки систем управления, подходящие для всех кранов однойклассификационной группы режимов работы.

Данный подход может привести квозникновению ситуации, в которой система управления механизмами крана, работающего кратковременно с грузами, близкими к номинальным, будет настроенана долговременную работу с небольшими грузами, и наоборот, что теоретическиможет приводить к значительному повышению динамических нагрузок, действующих на металлоконструкцию грузовой тележки и всего крана в целом. Такимобразом, в случае использования современных частотно-регулируемых приводоввеличина динамических нагрузок определяется как правильностью выбора, так иособенностями настройки параметров системы управления. Данный факт ненашёл отражения в методиках, представленных в действующих на данный моментнормативных документах [31, 32].В связи с этим необходимо достоверно оценить степень влияния настроексистемы управления на величину динамических нагрузок, возникающих при работе грузоподъёмной машины.