Збірник праць «Машинобудування» № 14 (2015)


Губский С. А.

Автоматизация проверочных прочностных расчетов металлоконструкций мостовых кранов

Рассмотрено направление, которое позволит сократить время на проведение экспертизы грузоподъёмных машин.

Использованы научные исследования и разработки ведущих организаций и специалистов в области краностроения, а также нормативно-технические документы по расчету крановых конструкций.

Разработана компьютерная программа «Crane», которая позволяет проводить прочностные расчеты металлоконструкций мостовых кранов. В ее основу заложен алгоритм прочностных расчетов металлоконструкций мостовых кранов по предельным состояниям.

Применение программы «Crane» позволит автоматизировать и упростить прочностные расчеты металлоконструкций мостовых кранов. Наработана база с 95 расчетов.

Ключевые слова: металлоконструкция; мостовой кран; предельное состояние; расчет; программа.

Розглянуто напрямок, який дозволить скоротити час на проведення експертизи вантажопідіймальних машин.

Використано наукові дослідження і розробки провідних організацій і фахівців в області кранобудування, а також нормативно-технічні документи щодо розрахунку кранових конструкцій.

Розроблено комп’ютерну програму «Crane», яка дозволяє проводити розрахунки на міцність металоконструкцій мостових кранів. В її основу закладено алгоритм розрахунків на міцність металоконструкцій мостових кранів по граничним станам.

Застосування програми «Crane» дозволить автоматизувати і спростити розрахунки на міцність металоконструкцій мостових кранів. Напрацьована база з 95 розрахунків.

Ключові слова: металоконструкція; мостовий кран; граничний стан; розрахунок; програма.

The direction which will allow to reduce time for carrying out examination of load-lifting cars is considered.

Scientific researches and development of the leading organizations and experts in the field of a crane structure, and also normative and technical documents by calculation of crane designs are used.

The computer Crane program which allows to carry out strength calculations of a metalwork of bridge cranes is developed. In its basis the algorithm of strength calculations of a metalwork of bridge cranes for limit states is put.

Application of the Crane program will allow to automate and simplify strength calculations of a metalwork of bridge cranes. The base from 95 calculations is acquired.

Keywords: metal construction; bridge crane; limit state; calculation; program.

Ісьєміні І. І., Фесенко Г. І.

Визначення параметрів пневмогідравлічного буфера, що забезпечують безпечну зупинку крана

В результаті моделювання наїзду вантажопідіймального крана з пневмогідравлічними буферами на тупикові упори було визначено співвідношення гідравлічного та пневматичного опорів, що забезпечує найефективніше гальмування крана.

Моделювання здійснювалось за допомогою двомасової динамічної розрахункової схеми та системи рівнянь, що описують наїзд крана на тупикові упори. При моделюванні застосовувались мостові крани різної маси та вантажопідйомності.

Після аналізу результатів, отриманих в процесі моделювання, встановлено, що найефективніше гальмування відбувається, якщо співвідношення гідравлічного та пневматичного опорів на початку гальмування складає 40 % і 55 % відповідно.

Це дозволяє збільшити точність розрахунків параметрів пневмогідравлічного буфера та підвищити його ефективність під час експлуатації.

Ключові слова: пневмогідравлічний буфер; сила наїзду; вантажопідіймальний кран; регламентоване уповільнення; тупиковий упор.

В результате моделирования наезда грузоподъемного крана с пневмогидравлическими буферами на тупиковые упоры было определено соотношение гидравлического и пневматического сопротивлений, которое обеспечивает самое эффективное торможение крана.

Моделирование выполнялось при помощи двухмассовой динамической расчетной схемы и системы уравнений, которые описывают наезд крана на тупиковые упоры. При моделировании использовались мостовые краны разной массы и грузоподъемности.

После анализа результатов, полученных в процессе моделирования, установлено, что самое эффективное торможение происходит, если соотношение гидравлического и пневматического сопротивлений вначале торможения составляет 40 % и 55 % соответственно.

Это позволяет увеличить точность расчетов параметров пневмогидравлического буфера и повысить его эффективность во время эксплуатации.

Ключевые слова: пневмогидравлический буфер; сила наезда; грузоподъемный кран; регламентированное замедление; тупиковый упор.

As a result of simulation of the running of crane with pneumohydraulic buffers into end stops the correlation of hydraulic and pneumatic resistances that provides most effective braking of crane was estimated.

The simulation by means of two-mass dynamic design diagram and set of equations that describe running of crane into end stops was done. In-simulation the overhead cranes with different mass and load rating were used.

After analysis of results that in-simulation were got were established that the most effective braking occurs when the correlation of hydraulic and pneumatic resistances at the beginning of braking are 40 and 55 percent respectively.

It make possible to increase the accuracy of calculation of pneumohydraulic buffer parameters and to raise it efficiency during operation.

Keywords: pneumohydraulic buffer; impact force; hoist crane; regulate deceleration; end stop.


Ловейкін В. С., Голдун В. А.

Моделювання оптимальних режимів підйому та опускання вантажу

Проведено моделювання режимів підйому та опускання вантажу на транспортний засіб.

При проведенні моделювання прийнято, що частота та амплітуда напруги живлення приводного двигуна механізму підйому вантажу змінюються.

Встановлено, що зниження швидкості приводу, по відношенню до номінальної швидкості його руху, на етапах навантаження каната (підйом вантажу) та навантаження підвіски транспортного засобу (опускання вантажу) призводить до значного зниження динамічних навантажень у вказаних елементах.

Підвищення надійності механізму підйому вантажу та підвіски транспортного засобу, на який виконується посадка вантажу, забезпечується частотним керуванням двигуна механізму підйому вантажу при зміні частоти за оптимальними законами.

Ключові слова: вантаж; підйом; опускання; оптимізація; керування.

Проведено моделирование режимов подъема и опускания груза на транспортное средство.

При проведении моделирования принято, что частота и амплитуда напряжения питания приводного двигателя механизма подъема груза изменяются.

Установлено, что снижение скорости привода, по отношению к номинальной скорости его движения, на этапах нагружения каната (подъем груза) и нагружения подвески транспортного средства (опускание груза) приводит к значительному снижению динамических нагрузок в указанных элементах.

Повышение надежности механизма подъема груза и подвески транспортного средства, на которое выполняется посадка груза, обеспечивается частотным управлением двигателя механизма подъема груза при изменении частоты по оптимальным законам.

Ключевые слова: груз; подъем; опускание; оптимизация; управление.

The simulation of lifting and lowering of cargo on a vehicle has been carried out.

It is assumed that the frequency and the amplitude of the voltage of a mechanism lifting drive were changed.

It has been established the speed reduction reason, with respect to its nominal speed of movement in steps of loading a rope (cargo lifting), and the loading of the vehicle suspension (cargo lowering) leads to a considerable reduction in the dynamic loads of these elements.

Improving the reliability of cargo lifting mechanism and suspension of the vehicle is provided by frequency control of the cargo lifting mechanism engine. The frequency has variable by the optimal laws.

Keywords: load; lifting; lowering; optimization; control.


Осипова Т. Н., Нестеров А. П., Родионов Л. А.

Коэффициент диссипации резинометаллического демпфирующего устройства в канатах подъемников

Приведена конструкция и расчет демпфирующего устройства с резиновыми элементами шайбообразной формы, изготовленных из различных марок амортизационной резины.

Проведен анализ литературных источников и приведена методика определения коэффициентов диссипации резинометаллического демпфирующего устройства в канатах одноконцевого подъемника с целью уменьшения амплитуды колебаний системы «канат–концевой груз».

Проведен численный эксперимент по определению коэффициентов диссипации демпфирующего устройства от изменения угла наклона между резиновыми элементами.

Определено, что коэффициент диссипации демпфирующего устройства зависит от геометрических размеров резиновых элементов, упругих характеристик резины и увеличивается при изменении угла наклона между резиновыми элементами от 15° до 30°.

Ключевые слова: подъемник; демпфирующее устройство; модуль упругости; модуль сдвига; жесткость; коэффициент диссипации.

Наведена конструкція та розрахунок демпфувального пристрою з гумовими елементами шайбопобідної форми, виготовленими з різних марок амортизаційної гуми.

Проведений аналіз літературних джерел і наведена методика визначення коефіцієнтів дисипації гумового демпфувального пристрою в канатах однокінцевого підйомника з метою зменшення амплітуди коливань системи «канат–кінцевий вантаж».

Проведено чисельний експеримент по визначенню коефіцієнтів дисипації демпфувального пристрою від зміни кута нахилу між гумовими елементами.

Визначено, що коефіцієнт дисипації демпфувального пристрою залежить від геометричних розмірів гумових елементів, пружних характеристик гуми і збільшується при зміні кута нахилу між гумовими елементами від 15° до 30°.

Ключові слова: підйомник; демпфувальний пристрій; модуль пружності; модуль зсуву; жорсткість; коефіцієнт дисипації.

The design and calculation of the damping device with rubber elements puck image shape, made of various grades of rubber amortization are showed.

The analysis of the literature and the technique of determining the coefficients of dissipation rubber damping device in ropes of one-way lift to reduce the amplitude of the oscillations of the “rope–end load” is done.

A numerical experiment to determine the damping coefficient of the damper device inclination between the rubber elements is carried.

It is determined that the damping coefficient of the damping device depends on the geometric dimensions of rubber elements, the elastic characteristics of rubber and increases when the angle of inclination between the rubber elements of 15° to 30°.

Keywords: lift; damping device; elastic modulus; shear modulus; stiffness; coefficient of damping.


Ромасевич Ю. О., Ловейкін В. С.

Розробка програмного забезпечення для керування рухом вантажопідйомних кранів

Розглянуто основні програмні продукти у сфері керування рухом механізмів вантажопідйомних кранів.

Розроблено програми для керування роботою частотних перетворювачів, які використовуються у приводі вантажопідйомних кранів. Розроблені програми дозволяють виконувати сумісну роботу механізмів підйому вантажу та переміщення крана, що забезпечується розпаралелюванням потоків відправки команд на різні частотні перетворювачі по одному каналу зв’язку.

Програми дозволяють виконувати переміщення крана та підйом вантажу за оптимальними законами, що підвищує енергетичні та динамічні показники роботи крана.

Ключові слова: програма; порт; керування; потоки; команда.

Рассмотрены основные программные продукты в сфере управления движением механизмов грузоподъемных кранов.

Разработаны программы для управления работой частотных преобразователей, которые используются в приводе грузоподъемных кранов. Разработанные программы позволяют выполнять совместную работу механизмов подъема груза и передвижения крана, что обеспечивается розпаралеливанием потоков отправки команд на разные частотные преобразователи по одном каналу связи.

Программы позволяют выполнять перемещение крана и подъем груза по оптимальным законам, что повышает энергетические и динамические показатели работы крана.

Ключевые слова: программа; порт; управление; потоки; команда.

The main software products in the area of control movement of lifting cranes mechanisms are considered.

The software are developed to control the operation of inverters, which are used in the loading cranes drive.

Designed software allows to work together lifting mechanisms and movement of the crane. It is provided by creation of two independent streams of sending commands to the different inverters by the same channel.

The software allows to move a crane and to lift a cargo by the optimal functions, which increases the energy and the dynamic indexes of a crane.

Keywords: software; port; control; streams; command.


Смирнов И. П., Павлова А. А.

Оценка достоверности контроля при производстве ПТМ

Рассмотрены вопросы влияния погрешности измерительного средства на достоверность контроля при производстве подъемно-транспортных машин.

Проведен анализ зависимости двумерного нормального распределения контролируемого параметра и погрешности измерения, характеризующих риск поставщика и риск заказчика.

В результате проведенных исследований выявлена зависимость между вероятностью ошибок при контроле и погрешностью изготовления и даны рекомендации по повышению качества контроля продукции.

Полученные результаты будут полезны при проектировании технологических процессов контроля при производстве подъемно-транспортных машин.

Ключевые слова: погрешность измерения; нормальный закон распределения; вероятность ошибок I и II рода; риск поставщика и риск заказчика.

Розглянуто питання впливу похибки вимірювального засобу на вірогідність контролю при виробництві підйомно-транспортних машин.

Проведено аналіз залежності двовимірного нормального розподілу контрольованого параметра і похибки виміру, що характеризують ризик постачальника і ризик замовника.

В результаті проведених досліджень виявлено залежність між імовірністю помилок при контролі і похибкою виготовлення та надано рекомендації щодо підвищення якості контролю продукції.

Отримані результати будуть корисні при проектуванні технологічних процесів контролю при виробництві підйомно-транспортних машин.

Ключові слова: похибка вимірювання; нормальний закон розподілу; ймовірність помилок I і II роду; ризик постачальника і ризик замовника.

The questions of the impact of the error on the accuracy of the measurement means control in the manufacture of material handling machines.

The dependence of the bivariate (two-dimensional) normal distribution of the controlled parameter and measurement uncertainty characterizing the supplier's risk and the risk of the customer.

The studies revealed the relationship between the probability of errors in the control and accuracy of production and recommendations for improving the quality control of products.

The results will be useful in the design process control in the manufacture of material handling machines.

Keywords: measurement error; normal distribution; the probability of error types I and II; the risk of the supplier and the customer's risk.


Фидровская Н. Н., Ломакин А. А.

Давление витков каната на оболочку барабана

В статье рассмотрено поведение оболочки барабана под влиянием витков каната. Для этого оболочка была разбита на элементарные участки и представлена нагруженной, сосредоточенными кольцевыми нагрузками от действия витков каната.

Проведен анализ 8 литературных источников по вопросу давления витков каната на оболочку барабана. Поэтапно описано выведение расчетной формулы для коэффициента снижения натяжения каната. Сделано сравнение результатов, полученных из расчетных формул и данных из экспериментов М. П. Артеменко. Введен поправочный коэффициент в расчетную формулу для более точного решения. Построена эпюра давления витков каната на оболочку барабана.

Введенный поправочный коэффициент дал возможность более точно определять коэффициент снижения натяжения для i-того витка каната. Построенная эпюра показала, что максимальное давление возникает на середине пролета между лобовинами и кольцом жесткости, а своё минимальное значение давление приобретает возле лобовин и кольца жесткости.

Ключевые слова: натяжение витков каната; оболочка барабана; кольцо жесткости; лобовина; витки каната; прогиб оболочки.

У статті розглянуто поведінку оболонки барабана під впливом витків канату. Для цього оболонка була розбита на елементарні ділянки і представлена навантаженою, зосередженими кільцевими навантаженнями від дії виток каната.

Проведено аналіз 8 літературних джерел з питання тиску витків канату на оболонку барабана. Поетапно описано виведення розрахункової формули для коефіцієнта зниження натягу канату. Зроблено порівняння результатів, отриманих з розрахункових формул і даних з експериментів М. П. Артеменко. Введено поправочний коефіцієнт в розрахункову формулу для більш точного рішення. Побудована епюра тиску витків канату на оболонку барабана.

Введений поправочний коефіцієнт надав можливість більш точно визначати коефіцієнт зниження натягу канату для i-того витка канату. Побудована епюра показала, що максимальний тиск виникає на середині прольоту між лобовиною і кільцем жорсткості, а свого мінімального значення тиск набуває біля лобовини і кільця жорсткості.

Ключові слова: натяг витків канату; оболонка барабану; кільце жорсткості; лобовина; витки каната; прогин оболонки.

The paper considers the behavior of the shell of the drum under the influence of turns of the rope. To do this, the shell was divided into elementary sections and presented loaded concentrated loads from the action of the ring coil of rope. The analysis of 8 references on pressure coils of rope on the drum shell. Phased elimination described calculation formula for the coefficient of reduction of tension of the rope. Made a comparison of the results obtained from the calculation formulas and data from experiments M. P. Artemenko. Introduced a correction coefficient in the calculation formula for a more accurate solution. Built diagram of pressure coils of rope on the drum shell.

Introduced by the correction factor given the opportunity to more accurately determine the coefficient for reducing the tension of the ith wirerope wrap. Built diagram showed that the maximum pressure occurs at the midspan between forehead and ring stiffness, and its minimum value near forehead and stiffening ring.

Keywords: tension turns of rope; the shell of the drum; the ring stiffness; forehead; turns of rope; deflection of the shell.

Фідровська Н. М., Краснокутська Т. Б.

Визначення напружень в підкрановій рейці

Розглянуто процес пересування вантажного візка по мосту крана і навантаження, які виникають в рейках. При цьому не приймаються допущення, що навантаження постійне і діє тільки в момент контакту колеса і розглянутого перерізу рейки. Міцність і зносостійкість рейок визначається напругами в місцях передачі навантаження від коліс на рейку і напругами, які виникають при згині і крученні під дією нормальних, подовжніх і поперечних навантажень. Визначено, що на динаміку руху впливає метод укладки кранових рейок і прийняті при цьому допущення, на наш погляд, не завжди виправданні, а модуль основи потрібно визначати не властивостями баласту, а пружними властивостями матеріалу шпал. Проведені розрахунки дали змогу визначити, що зміни значення моментів згину, тиску і напружень згину при врахуванні функції  приводять до динамічних навантажень і передаються на металоконструкцію крана, викликаючи його коливання.

Ключові слова: рейка; напруження; балка; момент згину; колесо ходове; модуль основи; міцність; навантаження.

Рассмотрен процесс передвижения грузовой тележки по мосту крана и нагрузки, возникающие в рельсах. При этом не принимаются допущения, что нагрузка постоянна и действует только в момент контакта колеса и рассматриваемого сечения рельса. Прочность и износостойкость рельсов определяется напряжениями в местах передачи нагрузки от колес на рельс и напряжениями, которые возникают при изгибе и кручении под действием нормальных, продольных и поперечных нагрузок. Определено, что на динамику движения влияет метод укладки крановых рельсов и принятые при этом допущения, на наш взгляд, не всегда оправданы, а модуль основания необходимо определять не характеристиками балласта, а упругими свойствами материала шпал. Проведенные расчеты позволили определить, что изменения значения моментов изгиба, давления и напряжений изгиба при учете функции приводят к динамическим нагрузкам и передаются на металлоконструкцию крана, вызывая его колебания.

Ключевые слова: рельс; напряжения; балка; изгибающий момент; колесо ходовое; модуль основания; прочность; нагрузка.

The process of movement trolley on bridge crane and load arising in the rails. It is not accepted assumption that constant load and is only valid at the time of contact of the wheel and the rail section considered. The strength and durability of rails in areas determined by the voltage transfer loads from the wheels on the rail and stresses that occur in bending and torsion under normal longitudinal and transverse loads. It was determined that the momentum method affects laying crane rails and accepted with approval, in our opinion, does not always justify and module bases need not determine the properties of ballast and sleepers elastic properties of the material. Calculations made it possible to determine the changes mentioned points bending, pressure and bending stresses when accounting functions lead to dynamic loads and transferred to the metal structure of the crane, causing oscillations.

Keywords: rail; strain; beam; moment of crook; walking wheel; durable; loading.