Автоматизация проектирования и исследований систем грейферного подъема Кафа, Самир Нымр

Введение к работе

Актуальность работа. Качество продукции подъемно-транспортного машиностроения обусловливает эффективность функционирования производственной инфраструктуры - транспорта, связи, хранения материальных целностей. Основные направления стабилизации народного хозяйства отмечают, что "цынелнее их состояние не только мог.ет стать узким местом в Формировании рынка, но и связано с угрозой для Функционирования важнейших отраслей наоодного хозяйства. Инвестиции в эту сферу должны иметь приоритет наравне с производством потребительских товаров." В успешном решении задач повышения качества подъемно-транспортных машин ванное место отводится эффективному привлечению средств автоматизации проектных работ.

Одним из основных средств комплексной механизации и автоматизации погрузочно-раэгрузочных и транспортно-складсхкх работ с насыпными материалами во всех отраслях народного хозяйства являются установки, оснащенные грейферными механизмами. Они зироко применяйся на транспорте, в промышленности, строительстве. Грейферный режим работы грузоподъемных кранов является наиболее сложным для изучения, а следовательно, и для автоматизации проектирования и исследований. Производительность грейферных установок, их динамическая нагружен- ность, экономичность, надежность предопределяются процессом зачерпывания груза и последующего подъема заполненного грейфера. Вопроси исследования и совершенствования этого процесса не перестают "быть актуальными.

Э решение вопросов исследования, проектирования и расчета грейферных механизмов весоїлій вклад внесли работы Я.П.Крутикова, БЛ.Та-убера, ЛЛ.Малеева, .Л.Зенкова, А.Б.<Тилякова, Б.П.Румянцева, Л.Н. Городецкого, я.М.Ясиновского, Г.Г.Каракулина, А.С.Слюсарева, Д.К. Глебко, Н.А.Шевченко, О.Э.Карского, Р.Е.Горского, Ш.Цяньсаня, С.В. Пронина, Я, З.Тролкова, Б.!/.^рлавина и др. авторов. В большинстве этих исследований грейдер рассматривается автономно и такой подход ограничивает возможности анализа переходных процессов, сопровождавших работу лебедок при подъеме грей'ера после зачерпывания. Как следует из работ СЛ.Медведика, Л.".Степанова, И. 3.Виноградова, :\% Аграновского, К). З.Силикова, П.К.Мафиони, ЕЛ. Андрианова, М.Ше'Тлеоа и др. авторов, эти пронесен определяют динамическую нагруженность грузоподъемных кранов в грейферном режиме эксплуатации, исследование этих процессов требует комплексное рассмотрение системы грейферного

подъема в целом.

Автоматизация решения единого комплекса взаимосвязанных задач расчета, проектирования, анализа грузоподъемных кранов, их механизмов обусловливает постановку и решение оптимизационных задач. Рассмотрение скоростей рабочих движений не как исходных, априорно за-данних, а как проио г.-оцных, устанавливаемых при проектировании определяет актуальное.і. разработки теоретических основ оптимизации передаточных чисел краноиых механизмов, приводит к эффективному использованию кранового оборудования, к обоснованному назначению его эксплуатационных характеристик.

Цель диссертации - совершенствование создания и повышение_про-. изводительности грузоподъемных кранов за счет эффективного привлечения средств автоматизации проектных работ, разработка и практическая реализация совокупности теоретических положений автоматизации проектирования и исследований систем грейферного подъема, оптимизации крановых механизмов. Ота цель определила следующие задачи исследований.

1. предложить новое теоретическое описание силового взаимодействия грейферного механизма с насыпным грузом, допускающее возможность подключения поддерживающих канатов до окончания процесса зачерпывания. Разработать и реализовать алгоритмы расчета грейфера, достаточные для теоретического исследования системы грейферного подъема.

2. Сценить влияние электромагнитных переходных процессов в асинхронном приводе подъемных лебедок на величину динамических нагрузок, вызиваемых их работой, разработать и обосновать динамическую модель системы грейферного подъема.

3. Исследовать работу грейферных лебедок при зачерпывании насыпного груза и последующем подъеме заполненного грейфера, автоматизировать выявление и анализ путей снижения динамических нагрузок при грейферном подъеме.

4. формулировать, обосновать и реализовать теоретические поло-, жения, позволяющие путем оптимизации передаточных чисел механизмов добиваться наивысшей производительности грузоподъемного крана на перемещениях, составляющих типовые циклы его работы.

На защиту выносятся следующие результаты, полученные лично автором и обладающие научной новизной.

I. Модель взаимодействия грейферных механизмов с зачерпываемым насипним грузом при произвольном управлении замыкающей и поддержива-2

щей лебедками, определяемая этой моделью методика автоматизированного построения кривой зачерпывания, силовой характеристики грейфера, оценки его кинематики.

2, Описание закономерностей протекания переходных процессов в
системе грейферного подъема и реализация этого описания в методике
моделирования работы грейдерных лебедок при зачерпывании насыпного
груза и последующем подъеме заполненного грейфера, обоснования воз
можных путей повыяения производительности грейдерных кранов.

3. Постановка и метод решения задач оптимизации передаточных
чисел механизмов грузоподъемных кранов.

Достоверность основных научных положений и зыводоз по работе базируется на доведении приложений до урозня их использования в практике создания .грузоподъемных краноз, на сопоставлении результатов автоматизированного проектирования с реализованными проектами, выполненными без привлечения средств автоматизации проектных оабот. Развитые положения автоматизированного проектирования систем грейдерного подъема основаны на разработке и исследовании математических моделей,адекватно отражающих современные представления о процессах зачерпывания насыпного груза и последующего подъема заполненного грейфера. Результаты теоретического анализа динамических нагрузок при грейдерном подъеме, эффективности возмояных путей их снижения подтверждены данными натурных испытаний портальных кранов. Постановка оптимизационных задач базируется на приложениях методов математического программирования, численное решение этих задач апробировано на примерах реальных крановых механизмов.

Практическая ценность работы заключается в создании и реализации условий повыяения качества проектных решений по системам грейферного подъема, в совершенствовании методов анализа и оптимизации крановых механизмов. На основе выполненных исследований грейферных вариантов переработки насыпных грузов даны рекомендации по повышению производительности кранов, снижению динамических нагрузок при грейферном подъеме, проектированию привода ггей<Терннх лебедок. Оптимизация передаточных чисел механизмов открывает новые возможности для учета при проектировании или выборе крана условий его эксплуатации, для достижения более полного соответствия параметров крана типовым циклам переработки грузов.

Реализация работы. Предложения по развитию теории грузоподъемных кранов реализованы в соответству">:;;;:х подсистемах автоматизированного проектирования. Эти подсистемы предназначены для оценки за-

черпиваквдей способности грейдерных механизмов, для моделирования процесса грейдерного подъема, для оптимизации крановых механизмов. Результаты автоматизации проектных работ внедрены в Санкт-Петербургском ПО "Подьемтрансмаш". При написании диссертации учтены задания отраслевых программ по автоматизации проектирования подъемно-транспортного оборудования. Основные положения диссертации использованы в учебной работе кафедры подъемно-транспортных и строительных машин Санкт-Петербургского технического университета, данное направление приложений работы реализовано в рамках программы по созданию учебно-исследовательских систем автоматизированного проектирования.

Апробация работы. Основные результаты исследований и диссертация в целом докладывались и обсуждались на чЗ-ой научной конференции Санкт-Петербургского инженерно-строительного института (1992 г.), Республиканской научно-технической конференции "Актуальные проблемы -механизации дорожного строительства" (Санкт-Петербург, I^l>9

Объем работы. Диссертация изложена на -f/»3 стр. и включает 5 таблиц на %, стр. и 4t иллюстраций на ЗД- стр., список использованных источников на {? стр.; состоит из введения, 4 глав, заключения.