Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния вопросов проектирования грузоподъемных кранов и постановка задач исследования .
1.1. Характеристика объекта исследования 13
1.2 Обзор существующих приводов механизмов передвижения грузоподъемных кранов мостового типа 14
1.3 Анализ применения и свойства крановых асинхронных электродвигателей 17
1.4 Обзор основных направлений исследования решения задач динамики грузоподъемных кранов мостового типа 19
1.5 Этапы построения системы автоматизации проектирования крана 29
1.6 Актуальность применения систем автоматизации проектирования в краностроении 32
1.7 Выводы по обзору и постановка задач исследования 39
2. Математическая модель грузоподъемного крана мостового типа для исследования процессов передвижения 44
2.1 Обоснование расчетной схемы, основные допущения и положения принятые в работе 44
2.2 Динамическая модель крана с распределенной массой пролетного строения 47
2.3 Динамическая и математическая модель мостового крана для исследования процессов передвижения 51
2.4 Методика расчета коэффициентов дифференциальных уравнений движения 61
Выводы по 2 главе 68
3. Исследование процессов передвижения грузоподъемных кранов мостового типа 69
3.1 Теоретическое исследование и анализ процессов передвижения мостового крана 69
3.2 Механические характеристики асинхронного кранового электродвигателя 71
3.3 Методика экспериментальных исследований 79
3.4 Сравнение теоретических и экспериментальных данных 87
3.5 Обобщенный критерий оптимизации процесса разгона мостового крана 89
Выводы по 3 главе 103
4. Разработка алгоритмов и методики создания системы автоматизации проектирования механизмов передвижения мостовых кранов 104
4.1 Описание грузоподъемного крана как объекта проектирования 104
4.2 Анализ основных характеристик, исследуемых в процессе проектирования механизмов передвижения мостового крана 108
4.3 Разработка алгоритмов и средств автоматизации проектирования механизмов передвижения мостовых кранов 113
4.4 Методика проектирования механизмов передвижения мостовых кранов 122
4.5 Описание этапов работы программы моделирования при автоматизации
процессов передвижения мостовых кранов 133
Выводы по 4 главе 138
Общие результаты исследований и выводы 139
Список использованных источников 140
Приложения
- Обзор существующих приводов механизмов передвижения грузоподъемных кранов мостового типа
- Динамическая модель крана с распределенной массой пролетного строения
- Механические характеристики асинхронного кранового электродвигателя
- Анализ основных характеристик, исследуемых в процессе проектирования механизмов передвижения мостового крана
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время при проектировании грузоподъемных кранов сформировался подход, основанный на широком использовании комплексной компьютеризации при проектировании, испытаниях, производстве и эксплуатации, которые получили широкое распространение в мировой практике как CALS (ИЛИ) - технологии. Сложность конструкций грузоподъемных кранов и их потенциальная опасность при выполнении различных видов по-грузо-разгрузочных работ, а так же постоянное стремление конструкторов к увеличению грузоподъемности и рабочих скоростей при одновременном снижении металлоемкости кранов предопределяет широкое использование CALS-технологий с целью унификации и стандартизации спецификаций механизмов кранов на всех этапах жизненного цикла.
Повышение производительности кранов приводит к росту динамических нагрузок, увеличению динамических ошибок в законах движения рабочих органов и тем самым вызывает необходимость проведения всестороннего динамического анализа машины на стадии ее проектирования. Таким образом, в последнее время значительно возрос интерес к использованию систем автоматизации проектирования, конструирования и технологической подготовки производства. Это вызвано, прежде всего, необходимостью обеспечения высоких эксплутационных характеристик кранов при одновременном сокращении ресурсов необходимых для их серийного производства и эксплуатации, при повышении степени обоснованности принимаемых технических решений, особенно на ранних стадиях проектирования, что реально осуществимо лишь на основе сквозной автоматизации проектно-конструкторских и технологических работ.
Внедрение систем автоматизации проектирования в промышленное производство, предполагает использование различных комплексных CAE/CAD/CAM-систем в виде многократного обращения к конструкторской документации в разных проектах, что позволяет существенно сократить и удешевить общий цикл проектирования и производства. Сложность использования комплексного подхода для решения задач автоматизации проектирования грузоподъемных кранов мостового типа заключается в освоении конструктором всех иногда малоиспользуемых инструментов, функций и возможностей программного обеспечения. Предложенные И.И. Абрамовичем, С.А. Казаком методы решения вопросов автоматизации проектирования мостовых кранов и разработанные ранее САПР в связи с высокими темпами развития компьютерной техники и технологий безнадежно устарели. Вопросы же разработки САПР, имеющих специализированные модули для решения основных задач проектирования грузоподъемных кранов мостового типа рассмотрены недостаточно и в настоящее время малоэффективно используются на производстве. Поэтому разработка алгоритмов создания САПР механизмов грузоподъемных кранов мостового типа и кранов в целом, а так же программ для расчета динамических характеристик является весьма актуальной проблемой.
Целью работы является повышение эффективности функционирования системы автоматизации проектирования мостового крана на основе разработанного алгоритма учета динамических характеристик, что позволяет совершенствовать процесс проектирования основных механизмов и крана в целом.
Анализ состояния научной проблемы и сформулированная цель определили наиболее важные задачи исследования:
Провести теоретические и экспериментальные исследования процесса передвижения для определения основных динамических характеристик (перемещений, скоростей, ускорений крана и груза).
Разработать новую математическую модель, учитывающую динамические характеристики механизма передвижения и исследовать существующие математические модели процесса передвижения крана мостового типа и методики для определения максимальных динамических нагрузок действующих на мост крана в горизонтальной плоскости и на грузовые канаты.
Выполнить анализ работы крана при передвижении с использованием математической модели с целью оценки влияния различных факторов на динамические характеристики, и решить задачу оптимизации переходных процессов.
Разработать методику автоматизации проектирования механизмов передвижения мостового крана с учетом динамических характеристик крана.
Для автоматизации процесса проектирования механизма передвижения и крана в целом разработать алгоритм, позволяющий создать САПР, которая в виде отельной программы позволит учитывать динамические характеристики крана при проектировании.
Объект исследования: механизм передвижения мостового крана. Предмет исследования: основные динамические характеристики механизма передвижения мостового крана.
Научная новизна работы заключается:
В предложенной математической модели сложной динамической системы крана для исследования переходных процессов передвижения, которая позволяет анализировать различные конструкторские решения и учитывает динамические характеристики механизма передвижения, т.е. начальное движущее усилие механизма передвижения, движение груза в горизонтальной плоскости и влияние этих параметров на величину максимальных динамических нагрузок которые сохраняются в базе данных и могут быть использованы на любом этапе проектирования крана, в том числе и при расчетах кранов на прочность и устойчивость.
В выявленных закономерностях и установлении для мостовых кранов оптимального соотношения динамических характеристик: перемещений, скоростей, ускорений крана и груза, а так же времени разгона, максимальных динамических нагрузок действующих на металлоконструкцию моста крана при передвижении.
В разработке методики и алгоритма автоматизации проектирования механизмов передвижения грузоподъемных кранов мостового типа с учетом динамических характеристик, отличающиеся тем, что позволяют дополнительно интегрировать в САПР крана разработанные программы для решения задач синтеза и анализа проектных решений мостового крана, которые отличаются от комплексных CAD/CAE систем меньшей трудоемкостью освоения конструктором и простым интерфейсом, что позволяет значительно сократить время проектирования.
Практическая ценность работы заключается в следующем: 1) Разработанный алгоритм и программа расчета оптимальных динамических характеристик позволяет автоматизировать процесс расчета и в результате по-
лучать такие параметры механизма передвижения и крана, которые являются исходными данными для обоснованного выбора рабочего оборудования механизма передвижения, т.е. для проектирования кранов мостового типа.
Разработанная инженерная методика расчета оптимальных динамических характеристик грузоподъемных кранов мостового типа и полученные выводы и рекомендации позволяют улучшать качество проектирования.
Разработана ЗБ-модель в программе Solid Works приложения Cosmos Motion, которая состоит из 1200 деталей, позволяет проводить машинный эксперимент.
Методы исследования: При проведении исследований и реализации поставленных задач использовались теоретические основы автоматизированного проектирования, методы математического моделирования, математического анализа, теории алгоритмов.
На защиту выносятся:
Методика и алгоритм автоматизации проектирования механизмов передвижения грузоподъемных кранов мостового типа.
Математическая модель грузоподъемного крана мостового типа для исследования процессов передвижения, и разработанная на ее базе программа расчета оптимальных динамических характеристик.
Методика расчета оптимальных динамических характеристик (перемещений, скоростей, ускорений крана) и максимальных динамических нагрузок действующих на металлоконструкцию и грузовые канаты крана при передвижении.
Реализация работы. Разработанная программа расчета оптимальных динамических характеристик мостовых кранов при передвижении, а так же алгоритм автоматизации проектирования механизмов передвижения мостовых кранов используются в практике проектирования НПО «Мостовик», Крановый завод и в учебном процессе кафедры «Детали машин и инженерной графики» ФГОУ ВПО ОмГАУ.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и получили одобрение на 6-ой Международной научно-технической конференции, посвященной 65-летию ОмГТУ «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, ОмГТУ, 2007 г.); на 2-ой Всероссийской научно-практической конференции «Управление качеством образования, продукции и окружающей среды» (Бийск, БТИ АлтГТУ, 2007 г.); на III Международной научной конференции «Проблемы динамики и прочности исполнительных механизмов и машин» (Астрахань, 2007 г.); на Международном конгрессе посвященном 45-летию факультета «Транспортные и технологические машины» (Омск, СИБАДИ, 2007 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, из которых 1 из перечня рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка литературы из 96 наименований и приложения. Основной текст изложен на 149 страницах, содержит 7 таблиц и 47 рисунков, приложение на 2 страницах.
Автор выражает благодарность кандидату технических наук, доценту Кирасирову Олегу Михайловичу за научные консультации по теме диссертационной работы.
Обзор существующих приводов механизмов передвижения грузоподъемных кранов мостового типа
В мостовых кранах общего назначения используют, как правило, электрический привод.
В настоящее время к приводам механизмов передвижения грузоподъемных кранов предъявляются следующие требования: повышение производительности и надежности перегрузки, быстрота и точность перемещений, экономичность и возможность интеграции в автоматизированные системы управления.
При выборе системы электропривода крановых механизмов предполагается учитывать следующие особенности их работы: широкий диапазон изменения моментов сопротивления; необходимость реверсирования; обеспечение работы- на пониженной скорости; ограничение ускорений
Если электропривод не удовлетворяет предъявляемым к. нему требованиям, то это приводит к значительному снижению технико-эксплутационных показателей кранов.
В большинстве случаев используются асинхронные электроприводы. Для качественного регулирования крановых механизмов ранее применялись электроприводы постоянного тока по системе тиристорный преобразователь-двигатель. Такие электроприводы применялись на мостовых перегружателях и других крановых установках с высокой производительностью мощностью 300-600 кВт.
Достоинства электропривода постоянного тока: хорошие регулировочные характеристики и высокая перегрузочная способность; малые габариты и масса управляемого выпрямителя; высокое быстродействие. К его недостаткам относится: низкая надежность электродвигателя.1 и необходимость постоянного ухода в процессе эксплуатации за коллекторно-щеточным аппаратом; неработоспособность привода при отказе выпрямителя; худшие в 1,5-2 раза удельные показатели электродвигателя постоянного тока (вес, габариты, стоимость)ш сравнении с асинхронным короткозамкнутым ротором; необходимость применения для защиты привода от стопорных нагрузок муфты предельного момента из-за высокого момента инерции двигателя; трудность создания надежной защиты от утечки на землю из-за постоянной утечки на корпус через графитовую пыль, образующуюся внутри замкнутой оболочки двигателя.
Механизмы передвижения электрических мостовых кранов преимущественно имеют привод от асинхронных двигателей с фазовым ротором. В кранах грузоподъемностью менее 5 тонн используют так же привод от асинхронных двигателей с ко- роткозамкнутым ротором.
В настоящее время большинство кранов на рельсовом ходу и их механизмы передвижения преимущественно имеют привод от асинхронных двигателей с фазовым ротором. При этом регулирование частоты вращения осуществляется ступенчатым изменением сопротивления резистора в цепи ротора. Асинхронный электропривод с регулированием сопротивления резистора в цепи ротора имеет следующие недостатки: низкий КПД, из-за потери электрической энергии в резисторах ротора; недостаточную плавность регулирования скорости перемещения груза, приводящую к усложнению операции точной установки груза; наличие контактных колец и щеток, требующих постоянного ухода за ними при эксплуатации привода.
Для модернизации механизмов передвижения грузоподъемных кранов оборудованных асинхронным электродвигателем с фазным ротором используется способ замены релейно-контактной аппаратуры и пуско-тормозных резисторов в роторной цепи на пусковые дроссели. Дроссель представляет собой активно-индуктивное сопротивление, зависящее от частоты и величины тока ротора, значение которого автоматически уменьшается в процессе пуска (разгона крана), вплоть до омического сопротивления меди обмоток по окончании пуска, при этом пуск и торможение происходит с ограничением токов.
Наиболее перспективным для приводов механизмов передвижения мостовых кранов является частотно-регулируемый асинхронный электропривод.
Достоинством частотно-регулируемого электропривода является: экономичность; регулирование в широком диапазоне частот; применение надежного, дешевого, бесколлекторного асинхронного электродвигателя, позволяющего уменьшать габариты и массу механизма передвижения; высокое быстродействие; более высокая технологическая надежность за счет возможности работать с пониженной скоростью при питании непосредственно от сети; хорошие регулировочные характеристики и высокая перегрузочная способность.
К недостаткам привода следует отнести более сложный, имеющий большую стоимость и габариты преобразователь частоты в сравнении с управляемым выпрямителем. Однако с развитием силовой полупроводниковой техники стоимость и габариты преобразователей частоты снижаются с одновременным повышением надежности.
Из анализа характеристик различных типов приводов механизмов передвижения грузоподъемных кранов следует, что наиболее перспективным является частотно-регулируемый асинхронный электропривод, использующий надежный и неприхотливый в эксплуатации асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором и обладающий минимальными потерями электрической энергии при регулировании частоты в широком диапазоне.
Динамическая модель крана с распределенной массой пролетного строения
Для разрабатываемой динамической и математической модели учитывающей основные параметры реальной конструкции мостового крана для исследования переходных процессов, принимаем следующие допущения: грузоподъемный кран представлен как система с сосредоточенными параметрами; модель голономна и стационарна; кран рассматривается в инерциальной системе координат ОХУ, начало которой совпадает с центром грузовой тележки, которая движется вместе с краном; главные и концевые балки моста крана представляют собой абсолютно жесткие тела с равномерно распределенной массой; гибкая подвеска груза заменена упругой связью с условной горизонтальной жесткостью. В соответствии с работой С.А. Казака такое упрощение приводит к завышению динамических нагрузок металлоконструкции на 4-5% [31]; не учтены зазоры в приводе. Пренебрежение соударениями из-за зазоров приводит к уменьшению максимальных динамических нагрузок металлоконструкции на 2-5% [31]; сила сопротивления передвижению крана принята постоянной; соединение главных и концевых балок рассматривается как шарнирное; грузовая тележка мостового крана находится в середине пролета моста.
Теоретически динамическая система крана представляет собой систему с бесчисленным числом собственных частот колебаний [58].
низшая собственная частота системы практически совпадает с частотой маятниковых колебаний груза на канатах, вычисленной в предположении абсолютной жесткости моста и механизма передвижения крана;
вторая собственная частота системы незначительно отличается от низшей собственной частоты крановой металлоконструкции;
третья собственная частота системы практически совпадает с собственной частотой колебаний абсолютно жесткого моста крана без груза относительно вращающихся частей привода механизма передвижения, т.е. с собственной частотой механизма передвижения.
Учитывая первую особенность, соотношение между частотами крановой системы при расчете динамических нагрузок металлоконструкции и механизма передвижения крана действие на мост подвешенного на канатах груза оценивается с помощью горизонтальной составляющей натяжения канатов, которая принимается-известной функцией времени. Горизонтальная составляющая сил натяжения в канатах определяется с помощью простейшей двухмассовой динамической схемы с одной «упругой связью» в предположении, что в период пуска крана движущие силы приводных двигателей равны постоянной среднепусковой силе [22].
Анализ мостовых кранов стандартных пролетов показывает [57], что низшая частота собственных колебаний моста во много раз (порядка 10) меньше частоты собственных колебаний привода относительно моста. Вследствие этого упругие колебания механизма передвижения мало влияют на динамические нагрузки, действующие на металлоконструкцию, и при их расчете можно не учитывать податливость трансмиссии механизма передвижения. Однако это не означает, что при расчете динамических нагрузок механизма передвижения можно не учитывать упругие колебания металлоконструкции крана.
Предлагаемая динамическая модель крана должна учитывать все основные происходящие в системе процессы: упругие колебания трансмиссии механизма передвижения, продольные и поперечные колебания крановой металлоконструкции, маятниковые колебания груза, а так же поперечные и вращательные движения кранового моста. При этом определение всех внешних и внутренних нагрузок на силовые элементы крана по рассматриваемой модели нецелесообразно по следующим причинам.
Во-первых, общее решение данной системы не должно быть достаточно сложным и может легко поддаваться анализу. Таким образом, не должно затрудняется решение задачи динамического расчета: разработки конструктивных и технологических мероприятий, направленных на снижение уровня динамической нагруженности крана и увеличение срока службы его основных элементов - металлоконструкции, ходовых колес и подкрановых рельсов.
Во-вторых, возможно, без ущерба в достоверности расчета подразделить решение общей системы на две самостоятельные, сделав следующее важное допущение: в периоды пуска и торможения крана считать поперечные связи колес с рельсами идеальными, т.е. не учитывать поперечные смещения колес.
В соответствии с этим целесообразно использовать следующую методику расчета всех основных динамических характеристик грузоподъемных кранов мостового типа. На первом этапе рассчитываются динамические нагрузки процессов пуска и торможения крана в предположении, что боковые силы, действующие на крановые колеса равны нулю. На втором этапе рассчитываются нагрузки, действующие на крановую металлоконструкцию в режиме движения крана с постоянной скоростью его центра масс. При этом определяются как максимальные поперечные нагрузки на крановые колеса, так и остаточные нагрузки металлоконструкции крана, возникающие вследствие его статической неопределимости. Оба этапа расчета выполняются независимо друг от друга.
Механические характеристики асинхронного кранового электродвигателя
В этой главе представлены результаты исследований процесса передвижения мостового крана г/п. 20/5 т пролетом 28,5 м производства НПО «Мостовик».
В результате исследований переходных процессов будут определены следующие параметры: скорости и ускорения средних частей моста; скорости и ускорения концевых частей моста; горизонтальная инерционная нагрузка на металлоконструкцию; сила натяжения грузовых канатов; амплитуда отклонения грузовых канатов от вертикали. Приведенные массы согласно расчетам, выполненным в главе 2, по формулам (2.9-2.12). ш п= 3500 кг; ш к= 20500 кг; Ш м= 26000 кг; ш г= 20000 кг. Коэффициенты жесткости, рассчитанные по формулам (2.13 — 2.20). сгп = 9600 кН/м; с[{ = 6900 кН/м; с к = 20 кН/м.
Коэффициенты демпфирования металлоконструкции крана, определяемые в соответствие с формулами (2.21-2.22). К[ =17.9 кНс/м. Скорость передвижения крана в конце процесса разгона: V к=125 м/мин.
Разгон крана - это неустановившийся, или переходный, процесс. Наиболее характерным неустановившимся процессом является процесс трогания и разгона.
Под процессом разгона следует понимать способность механизма передвижения сообщить мосту (грузовой тележке крана) некоторую скорость движения, начиная с нулевой. Возможно использование двух подходов к оценке процессов разгона: 1) возможность разгона по критерию запаса мощности электродвигателя с учетом с отслеживанием значений угла отклонения грузовых канатов от вертикали; 2) длительность и путь разгона, определяющие производительность при работе мостового крана.
Трогание и разгон моста или грузовой тележки мостового крана может осуществляться, если суммарный движущий момент, больше суммарного момента сопротивления.
Целью теоретического исследования является анализ процессов передвижения грузоподъемных кранов мостового типа и определение рациональных параметров механизма передвижения.
В качестве примера предлагается, рассматривать трехмассовую динамическую модель мостового крана, движение которой описывается системой дифференциальных уравнений (2.8).
Вид механической характеристики асинхронных двигателей с фазным ротором (естественных и искусственных) в целом объясняется способами ограничения тока и момента двигателей, которые получаются за счет усложнения схемы управления. Согласно расчетам подбираются такие активные и реактивные сопротивления, при которых двигатель дает одинаковый пониженный пусковой момент. Наиболее благоприятной считается такая характеристика, которая дает наименьший рост момента.
Далее в расчетах учтены механические характеристики асинхронного электродвигателя с фазным ротором.
В настоящее время основная часть приводов грузоподъемных кранов оснащается асинхронными электродвигателями с фазными роторами. Статические механические характеристики привода передвижения мостового крана грузоподъемностью 3=20/5 т показаны на рис. 3.1 [9].
Для исследования динамических характеристик грузоподъемных кранов мостового типа следует учитывать только те свойства двигателей, которые определяют характер их взаимодействия с другими функциональными частями машины. Эти свойства определяются механическими характеристиками, которые по существу, являются динамическими моделями двигателей [51].
Для кранов мостового типа с раздельным приводом механизма передвижения тяговые силы приводных колес PJ являются функциями скорости центра колеса, определяемыми видом механической характеристики, где у = 1,2 - номер колеса.
Движущая сила асинхронного двигателя с фазным ротором при любом значении сопротивления ротора на основании уравнения Клосса имеет вид [8, 9, 57], и представлена формулой (3.2):
Анализ основных характеристик, исследуемых в процессе проектирования механизмов передвижения мостового крана
Основной задачей процесса автоматизированного проектирования является всестороннее использование вычислительных систем и ЭВМ для оказания помощи проектировщику при разработке, модификации? и анализе и оптимизации проектных решений. Под автоматизацией процесса проектирования следует понимать применение методов и систем при освобождении человека частично или полностью от непосредственного участиям процессе получения информации по основным параметрам необходимых для процесса проектирования. Сущность проектирования заключается в принятии проектных решений на научно-обоснованном уровне, обеспечивающих выполнение предъявляемых к разрабатываемому механизму передвижения требований.
Предполагается-разработать алгоритмы, позволяющие создавать систему автоматизации проектирования механизмов передвижения с учетом динамических характеристик мостового крана, работающих в повторно-кратковременных режимах пуска и торможения.
К разрабатываемым механизмам передвижения предъявляются следующие требования: для повышения производительности грузоподъемных кранов следует стремиться к снижению времени переходных процессов, т.е. механизм передвижения должен по возможности обеспечивать максимально допустимое и постоянное на основном участке пуска ускорение, а так же обеспечивать высокую плавность пуска и остановки, регулирование скорости передвижения в широких пределах.
Подавляющее большинство грузоподъемных кранов изготавливаемых отечественной и зарубежной промышленностью, имеет электрический двигатель механизмов, и потому эффективность действия и производительность этих машин в значительной степени зависит от качественных показателей используемого кранового электрооборудования [16]. Создание конкурентоспособных грузоподъемных кранов с эксплутационными характеристиками, отвечающими современным требованиям экономичности, безопасности, надежности и эргономичности, требует совершенствования устройств обеспечивающих плавный пуск и остановку механизмов, а так же выбор оптимальных рабочих скоростей крана.
Грузоподъемные краны работают в режиме повторно-кратковременного включения механизмов, характеризующиеся частыми пусками и остановками механизмов передвижения. Поэтому одним из основных способов повышения эксплутаци- онных показателей работы кранов является решение задачи оптимизации переходных процессов. Особенно актуальной с точки зрения повышения эффективности, надежности и безопасности грузоподъемных кранов является задача оптимизации процессов разгона [38, 41].
В связи с этим предварительно в процессе проектирования требуется проводить исследования процессов передвижения с целью определения таких параметров, при которых основные характеристики переходного процесса (время разгона, максимальная амплитуда отклонения грузовых канатов от вертикали, нагрузка на металлоконструкцию и. др.) принимают наиболее приемлемые значения. И далее разработать алгоритмы процесса проектирования механизмов передвижения мостовых кранов с учетом динамических характеристик.
При неблагоприятном разгоне крана увеличивается время рабочего цикла, усложняются погрузо-разгрузочные работы, что приводит к снижению производительности и, кроме того, неоптимальный процесс разгона ускоряет износ ходовой части крана, привода и элементов металлоконструкции. При работе крана должна обеспечиваться высокая плавность пуска и остановки всех механизмов крана, регулирование скоростей подъема, опускания и перемещения груза в широких пределах.
При проектировании механизмов передвижения кранов возникает задача выбора такого оборудования, которое обеспечивало бы максимальное быстродействие с одновременным демпфированием возникающих колебаний груза.
В соответствие с вышеизложенным, необходимо решать задачу определения таких параметров механизмов передвижения, которые обеспечивали бы реализацию идеального переходного процесса. В свою очередь идеальный переходной процесс разгона мостового крана характеризуется тем, что некоторые основные величины такие как: максимальная амплитуда отклонения груза; максимальная динамическая нагрузка на металлоконструкцию; интенсивные упругие колебания в приводе и металлоконструкции при работе электродвигателя на неустойчивой ветви механической характеристики [46]; время разгона и некоторые другие принимают наиболее приемлемые значения.
В результате исследований [18, 31, 56, 57], было выявлено, что движущая сила механизма передвижения оказывает значительное влияние на характер переходных процессов и на эксплутационные показатели работы кранов. Совершенно очевидным является то, что именно электродвигатель механизма передвижения оказывает решающее значение на характер протекания переходных процессов в электромеханической системе мостового крана.
В настоящее время большая часть эксплуатируемых крановых электроприводов составляют электроприводы с асинхронными двигателями с фазным ротором. Традиционные способы управления моментом и скоростью с помощью резисторов в цепи ротора и силовых контактных аппаратов не позволяет получать плавного регулирования, устойчивых пониженных скоростей, и главное, при напряженной работе контактной аппаратуры приводит к частому выходу из строя [38].
Преобразователи частоты позволяют получать требуемый процесс разгона способом изменения частоты подводимого напряжения, таким образом, изменяя частоту вращения и момент.
Похожие диссертации на Разработка системы автоматизации проектирования мостового крана с учетом динамических характеристик
