автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Разработка основ динамики передвижения кранов по рельсовому пути и методов повышения ресурса работы крановой системы

На правах рукописи

Лобов Николай Александрович

РАЗРАБОТКА ОСНОВ ДИНАМИКИ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ КРАНОВ ПО РЕЛЬСОВОМУ ПУТИ И МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ РЕСУРСА РАБОТЫ

КРАНОВОЙ СИСТЕМЫ.

Специальность 05.05.04. Дорожные, строительные и подъёмно — транспортные машины

Автореферат диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва -2006

Работа выполнена в Московском техническом университете имени

Н.Э.Баумана

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Гришин Д.К. доктор технических наук, профессор Зарецкий А. А. доктор технических наук, профессор Ряхин В.А. Ведущее предприятие — ОАО «Карачаровский механический завод».

Защита диссертации состоится «../Г».<Ру?.\ .......2006г. на

заседании Диссертационного Совета Д 212.141.67. МГТУ им. Н.Э.Баумана

по адресу: 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., дом 5. С диссертацией можно познакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э.Баумана

С

Автореферат разослан «Л...».......ТТ.........2006 г.

Отзыв, заверенный печатью, просьба высылать по указанному адресу.

Г.О. Котиев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы.

К объектам исследования настоящей. работы относятся мостовые и отчасти козловые краны, передвижение которых по рельсовому пути является технологическим и повторяющимся, как правило, каждый рабочий цикл.

В настоящее время наибольшее распространение имеют двухбалочные мостовые краны с опорной грузовой тележкой, с раздельным приводом механизма передвижения, с двухребордными ходовыми колесами.

Несмотря на то, что конструкции мостовых кранов совершенствовались многие годы, в настоящее время имеют место многочисленные преждевременные отказы крановой системы: кран —подкрановый путь. Причинами отказов являются конструктивное несовершенство ходовой части кранов, привода механизма передвижения, некоторых элементов металлоконструкций кранов, а также низкий урбвень существующих методов рас чета действующих на силовые элементы нагрузок.

Наиболее характерными ранними отказами являются: износ крановых колес и подкрановых рельсов, усталостные разрушения концевых балок в местах установки колес и их соединениях с главными балками, разрушение тихоходных валов механизмов передвижения, расшатывание и изменение колеи рельсового пути, поломки направляющих роликов в кранах с безребордными крановыми колесами и некоторые другие.

Выбраковка крановых колес происходит в основном из-за повышенного износа их реборд. Нередки случаи, когда крановые колеса служат 3-4 месяца при регламентированном сроке 5-12 лет, а срок службы подкрановых рельсов снижается до 40-50 % регламентированного.

Одна из главных причин малой долговечности ходовых колес -возникновение значительных поперечных (по отношению к направлению рельсового пути) нагрузок на колеса крана - изучалась мало, на низком научно-техническом уровне, без экспериментального подтверждения рекомендаций по совершенствованию ходовой части кранов.

Усталостные разрушения концевых балок в местах установки колес и в узлах их соединения с главными балками считались следствием циклического нагружения металлоконструкции крана только за счет работы механизма подъема груза. Нагрузки на концевые балки, возникающие при передвижении крана, определялись либо по упрощенным схемам, либо вовсе игнорировались.

Другой важной причиной инициации данной работы послужило наличие устаревших норм на установку крановых колес, регламентируемых ГОСТом, и использование в практике проектирования кранов нормативных коэффициентов, не имеющих теоретического или экспериментального обоснования, а также теоретического обоснования путей снижения динамических нагрузок и путей рационального конструктивного совершенствования ходовой части мостовых кранов.

Цель работы. Повышение ресурса работы крановых колес, подкранового рельсозого пути и металлоконструкции кранов, а также

снижения уровня крановых нагрузок на строительную часть здания, где работают краны и повышение безопасности их работы.

Задачи исследования: разработка динамических моделей крана, работающего в режимах стационарного и нестационарного движения, адэкватно отражающих его реальную работу; проведение экспериментальных исследований динамических процессов на реальных кранах; совершенствование методов расчета динамических нагрузок, возникающих при передвижении кранов; разработка технических мероприятий направленных ка снижение уровня динамических нагрузок крановой системы и увеличение ресурса её работы.

Общая методика исследования. Для решения поставленных задач применялись общие методы теории колебаний, теории устойчивости движения, теории систем автоматического управления, теории удара деформируемых тел, методы математического моделирования динамических систем, а также основные методы экспериментального исследования электромеханических систем.

Научная новизна. Разработаны динамические модели мостового крана, работающего в режимах нестационарного и стационарного движения, позволяющие провести на стадии проектирования расчет динамических нагрузок, действующих на крановую металлоконструкцию, ходовую часть крана и рельсовый путь.

Показано, что за счет неидеальных поперечных связей ходовых колес с рельсовым путем в процессе движения крана, главным образом, в период его стационарного движения, происходит нагружение металлоконструкции крана, которое сохраняется при неподвижном кране. В период же нестационарного движения крана за счет упругих колебаний моста и маятниковых колебаний подвешенного на канатах груза металлоконструкция получает дополнительное нагружение по уровню, сопоставимое с предыдущим нагружением, полученным при выполнении краном предшествующего цикла работы. В связи с этим разработана методика расчета нагрузок, действующих на металлоконструкцию крана, состоящая из двух независимых друг от друга этапов расчета. На одном из них определяются нагрузки в режиме

стационарного движения крана (предварительное нагружение), а на другом-динамические нагрузки в режимах нестационарного движения крана (дополнительное нагружение).

Предложена схема установки крановых колес в горизонтальной плоскости, на которую получено авторское свидетельство, позволяющая существенно снизить уровень поперечных нагрузок, действующих на крановые колеса и рельсовый путь и повысить их рабочий ресурс.

Сформулированы условия, при каких сочетания возмущающих сил (сил вызывающих поперечное смещение и перекос крана) возникают максимальные поперечные нагрузки на рельсовый путь или направляющие ролики в случае использования безребордных колес, а также условия движений крана, яри которых происходит интенсивный износ колес и рельсов.

Разработана методика оценки работоспособности ходовой части краноз с раздельным и центральным приводом с использованием крановых колес с коническим профилем. Обосновано и введено понятие области существования устойчивых движений кранов с коническими колесами, на основе которого показана техническая и экономическая нецелесообразность применения на кранах с раздельным приводом конических колес и целесообразность их применения на кранах с центральным приводом.

Предложен принцип построения системы автоматической стабилизации прямолинейного движения крана, обеспечивающей в широких пределах изменения возмущающих воздействий, движение крана без касания реборд колес с рельсами.

Экспериментальными исследованиями показан уровень ударных нагрузок на крановое колесо и элементы металлоконструкции крана в момент наезда на уступ рельсового стыка. Произведена оценка влияния параметров системы крановое колесо - рельс - подкрановая балка на уровень силы удара. Приведены рекомендации, направленные на снижение ударных нагрузок.

Практическое значение результатов работы.

Основные положения теории передвижения кранов по рельсовому пути, методов расчета поперечных нагрузок, методов расчета динамических нагрузок кранов вошли составной частью в курс "Динамика ПТМ и роботов", читаемых автором в МГТУ им. Н.Э. Баумана в течение 20 лет.

Основные положения расчета динамических нагрузок вошли в учебное пособие Грузоподъемные машины /под ред. М.П.Александрова, -М: Высшая школа, 1973, 472 с. , учебник Грузоподъёмные машины. /Александров М.П., Колобов Л.Н., Лобов H.A. и др. М: "Машиностроение" - 1988- 400с и монографию Динамика грузоподъёмных кранов / Лобов H.A. М: Машиностроение — 1987 -157с. Существенная часть настоящего

исследования вошла в учебное пособие Динамика передвижения кранов по рельсовому пути / Н.АЛобов, М: изд. МГТУ им Н.Э.Баумана -2003-230 с.

Разработанная автором инструкция « Повышение долговечности ходовых колес мостовых кранов» используется на ряде предприятий (Череповецкий металлургический комбинат, Карачаровский механический завод, Северодвинский машиностроительный завод и др.).

Результаты диссертационной работы были реализованы на мостовом кране хрузоподъёмностью 10 т., пролетом 22,5 м, с раздельным приводом механизма передвижения, работающем в блоке заготовительных цехов Карачаровского механического завода в 1987г.

Обоснованы и внесены предложения по . изменению статьи ГОСТа на установку крановых колес и по изменению статей Госгортехнадзора на применение нормально-замкнутых тормозов механизмов передвижения кранов для рабочего торможения. Оба предложения направлены на снижение уровня нагружения кранов и на повышение безопасности их эксплуатации.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на следующих научных конференциях, семинарах и совещаниях: на Всесоюзной конференции "Научно-технический прогресс в машиностроении и

приборостроении" (М. 1980); на научно-технической конференции "Вопросы повышения эффективности эксплуатации и совершенствования конструкций подъемно-транспортной техники" (г. Алма-Ата, 1978 г.); на Всесоюзной конференции "Новое в подъемно-транспортной технике" (М: 1985 г.); на семинаре в институте строительных машин Варшавского политехнического института (г. Варшава, 1975 г.); на Всесоюзной научно-технической конференции "Новое в подъемно-транспортном машиностроении" - М: 1991 ; на научно-технической конференции "165 лет МГТУ им. Н.Э. Баумана" - М: 1995; на научно-технической конференции, посвященной 75-летию образования кафедры «Подъёмно-транспортные системы»-М:1999.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликованы в монографии, в учебнике, трех учебных пособиях, в 19 статьях, а также в материалах научно-технических конференций и 4 научно-технических отчетах по хоздоговорной тематике; по теме диссертации получено три авторских свидетельства.

Объём работы.

.Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Общий объем работы 294 стр, в том числе 236 страниц текста, 70 рисунков, 11 таблиц, список литературы из 183

наименований и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении указывается, что объектом исследования являются мостовые краны всех типов, отчасти козловые и мостовые перегружатели, передвижение которых по рельсовому пути являются, как правило, обязательной частью их рабочего цикла и обосновывается актуальность настоящей работы.

_В первой главе проводится критический анализ предшествующих работ и формулируются цели и задачи исследования.

В общем случае на кран в стационарных и нестационарных режимах движения, работающий в закрытом помещении, в горизонтальной плоскости действуют следующие нагрузки: Р1,Р2 - движущие (тяговые) или тормозные усилия приводных двигателей или тормозов соответствующей стороны крана; W1,W2 - силы сопротивления передвижению сторон крана; Т -горизонтальная составляющая усилий в канатах при маятниковых колебаниях груза; R1,R2,R3,R4- реактивные силы, действующие на ходовые колеса по дорожке их качения со стороны рельсов в поперечном направлении ; Ni (i=1,2,3,4) - контактные силы, действующие на реборды колес со стороны рельсов.

На каждое крановое колесо (рис.1) в общем случае в горизонтальном направлении действуют три силы: Ri, Ni и Fi (поперечная сила, действующая на колесо со стороны металлоконструкции крана и передаваемая через подшипники колес); причем они связаны соотношением Fi=Ri+Ni.

При отсутствии касания реборд колес головки рельса Ni=0.

Рис.1 Схема действующих на крановое колесо внешних нагрузок.

Наличие сил Ri и Ni или только Ri определяют поперечную связь кранового колеса с рельсом. Силы Ri имеют двоякую природу: при неподвижном кране - это обычные силы трения скольжения; при движущемся кране - это "силы упругого скольжения" колеса относительно рельса. Отличие от нуля сил Ri при неподвижном кране наиболее наглядно показывает внешнюю статическую неопределимостью крана, раскрыть которую возможно только в процессе решения уравнений движения крана.

В периодической литературе и некоторых монографиях рассматриваемым вопросам уделялось весьма пристальное внимание. Наиболее подробно и достаточно корректно изучение динамического нагружения механизма передвижения мостовых кранов было проведено С.А. Казаком. Впервые на необходимость расчета динамических нагрузок, действующих ка металлоконструкцию крана при работе механизма передвижения, обратил внимание проф. М.М. Гохберг. Определению боковых (поперечных) сил, действующих на крановые колеса в периоды пуска и торможения крана при крайнем положении грузовой тележки, посвящены работы В.П. Балашова, A.C. Конопли, П. Мертенса и некоторые другие. Однако, ни В.П. Балашов, ни другие авторы не учитывали составляющие боковых сил, возникающие вследствие внешней статической неопределимости металлоконструкции крана.

Исследованию нагрузок, возникающих в периоды его стационарного и нестационарного движения кранов, посвящены работы Р.К. Алексеева, A.C. Конопли, А.Б. Патрикеева, В.М. Соболева, X. Ганновера, X. Маркварда, X. Хениса, М. Шефлера, Г. Пайера, И. Биллиха, X. Терша, Д.А. Щукина, С.П. Житницкого, В.А. Добровенского, М.Ф. Глушко, М.Н. Сухомлина и других.

Известно несколько работ (М.Ф. Барштейна. А.Н. Зубкова , A.C. Липатова), в которых предпринята попытка статистической сценки боковых сил, действующих на реборды ходовых колес, при случайном характере искривления рельсового пути в горизонтальной плоскости.

В числе двадцати двух обнаруженных в результате патентного поиска авторских свидетельств и патентов имеются предложения направленные, по замыслу их авторов, на уменьшение осевых нагрузок, действующих на ходовые колеса; на уменьшение сил трения в зоне контакта реборд с рельсами; на уменьшение нагрузок, действующих на реборды колес.

Исследованию вертикальных динамических нагрузок, возникающих при проходе ходовыми колесами крана рельсовых стыков, посвящены работы С.А. Казака, В.М. Кирпичникова, П.З. Петухова, В.Н. Богоявленского и В.Е. Дусье.

Отсутствие достоверных научно обоснованных методов определения поперечных и вертикальных динамических нагрузок привело к появлению мало обоснованных приближенных зависимостей, либо к так называемым нормативным коэффициентам, устанавливаемых стандартами, техническими условиями на проектирование кранов, отраслевыми стандартами и документами, имеющими рекомендательный характер. Как правило, эти нормы мало отражают реальную картину взаимодействия элементов крановой системы. На основании изложенного формулируются цели и задачи настоящего исследования.

Цель работы: повышение ресурса работы крановых колес, металлоконструкции крана и подкранового рельсового пути, а также снижение уровня крановых нагрузок на строительную часть здания.

Задачи исследования: -разработка динамических моделей кранов в

режимах их нестационарного и стационарного движения; -проведение

экспериментальных исследований нагрузок и кинематики поперечных и вращательных движений кранов, находящихся в условиях эксплуатации;

-разработка основ теории передвижения кранов по рельсовому пути и совершенствование методов динамического расчета крановой системы;

-разработка конструктивно- технологических и организационных мероприятий, направленных на снижение уровня динамических нагрузок крановой системы и увеличение ресурса работы её основных элементов.

_Вторая глава посвящена разработке динамических моделей крана передвигающегося по рельсовому пути. Главной особенностью механизма передвижения крана, которая до настоящего времени не учитывалась в теории, является наличие специфической фрикционной связи кранового колеса с рельсом. Специфика этой связи определяется эффектом упругого скольжения колеса по рельсу, играющего важнейшую роль в формирование процесса движения крана по рельсовому пути. Теория упругого скольжения стальных колес, катящихся по рельсовому пути, впервые разработана ф. Картером в 1926 г. Решая контактную задачу двух тел при наличии деформации сдвига методами теории упругости и корректируя ее результаты выводами натурного эксперимента, Ф. Картер получил приемлемую для инженерных расчетов зависимость между внешней силой, действующей на колесо, и скоростью упругого скольжения.

Решению контактных задач с трением посвящены работы Ишлинского А.Ю, Глаголева Н.И., Фромма X. и др. Анализ этих и других источников показал, что точного аналитического решения применительно к крановому (равно как и к железнодорожному) колесу не найдено.

Согласно теории упругого скольжения касательная сила в точке контакта колеса с рельсом определяется зависимостью: Б^К-г), (1)

где Г1=УС /V - относительная скорость упругого скольжения; Ус - скорость упругого скольжения, У-скорость качения колеса. Зависимость (1) справедлива

при действия силы Б как вдоль рельсового пути, так и в поперечном направлении. Коэффициент упругого скольжения К зависит от касательной силы и определяется, по данным Ф. Картера для стального колеса и рельса

формулой К=9,43(1) 4гЪё , (2)

где г- радиус колеса (в мм), Ь - ширина контактной площадки в поперечном сечении рельса (в мм); в - вертикальная нагрузка на колесо (в кН); я=Р/Рта.х ;

^-О; коэффициент трения скольжения; К-в кН.

Из формул (1) и (2) получаем Ртах=9,43 4гШ •(Ус.тахА^), (3)

где Ус.тах -максимальная скорость упругого скольжения.

Из выражений (1)-(3) находим (1+ лА ) "8» (4)

где 8=Ус А^с.шах -График этой нелинейной зависимости показан на рис. 2 сплошной линией. Учитывая, что в большом диапазоне изменения е функция я остается приблизительно линейной, ее можно заменить выражением 4-1,5 е. (5)

<? 0.3 0,6 м е.: з^г-

у \ \

А ! !

/> 1 1

/им

0 0.2 0.-4 0.9 0,3 1.0 Е

Рис.2 Зависимость силы упругого скольжения от относительной скорости упругого скольжения I ;

После линеаризации график зависимости е) имеет вид, показанный на рис.2 штриховой линией. На участке 0 ^ 0,667 имеет место упругое скольжение, а при е>0,667 наступает обычное скольжение., В необходимых случаях при использовании зависимости (5) вместо (4) можно всегда внести поправку на то, что скольжение наступает в действительности при

е> 1. Используя выражение (5), получаем К=14,1 \гЬС (6)

Тяговые усилия приводных колес. В четырехколесных кранах с раздельным приводом тяговые усилия приводных колес Р] ,2 - номер колеса) являются функциями скорости центра колеса, определяемыми видом механической характеристики определенного типа двигателя. Если двигатель работает на линейной ветви механической характеристики, то

РГР0ГВ; , (7)

где Рог приведенное к перемещению крана усилие двигателя при неподвижном роторе; В^ коэффициент жесткости механической

характеристики двигателя; У у -окружная скорость приводного колеса.

Задача о составлении зависимости тяговых усилий колес крана с центральным приводом решалась М.Шефлером и Р.К. Алексеевым.

С целью решения поставленной задачи разработана динамическая модель крана с учетом конечной жесткости металлоконструкции крана, трансмиссии механизма передвижения, а также упругого продольного скольжения колес крана. Получена система дифференциальных уравнений восьмого порядка. На основании этих уравнений получаем формулу для установившейся угловой скорости приводного двигателя (приведенной к валу ходового колеса):

соо= (М0+К, г,+К2г2)/В-(К, г,+К2 г2)-(\У,+\У2+К1+К2)/(В-(К1 г,+К2 г2) установившейся скорости передвижения крана:

У(г=соо (К, Г]+К 2 г2)/(\У| +\У2+К,+К2) и для установившихся величин тяговых усилий приводных колес: Р^К^Г] о0 /У0-1);Р2=К2(г2соо/Уо-1), (8)

где К] , К2- коэффициенты упругого скольжения, определяемые по формуле (5); г1? г2- радиусы качения колес.

При разработке динамической модели крана, передвигающегося по рельсовому пути, учитывалась главная особенность металлоконструкции крана - её внешняя статическая неопределимость, для раскрытия которой учитывался эффект поперечного упругого скольжения колес по рельсам и упругая податливость металлоконструкции. Кроме того, учитывался тот факт, что при нагружении крана поперечными силами крановые колеса получают дополнительный перекос за счет упругой деформации моста. С этой целью вводится два специальных параметра: коэффициент поперечной жесткости металлоконструкции в точках установки крановых колес С=Р/Х ,М/т , где Р -поперечная сила, X - перемещение колеса; и коэффициент податливости металлоконструкции £ = ц/ где у - угол поворота плоскости колеса.

С целью отработки динамических моделей кранов, последующей проверки результатов теоретического расчета горизонтальных нагрузок по тем или иным моделям, а также для выбора общей концепции методики расчета динамических нагрузок, проводилась серия экспериментальных исследований на кранах, находящихся в реальных условиях эксплуатации. Измерение процессов нагружения силовых элементов проводилось на мостовом кране грузоподъемностью 20/5 т., и на магнитном кране грузоподъемностью 15 т.

Анализируя результаты проведенного эксперимента на кране г/п 20/5 т. были сделаны следующие выводы:

1. Характер изменения ускорений середины обеих главных балок, а также тележки в середине пролета, совершенно одинаковы.

2. Изменение ускорений обеих концевых балок и точек главных балок в середине пролета имеют почти одночастотный характер и происходят , в противофазах.

3. Первый пик динамических нагрузок быстроходного вала, возникает, как правило, в самый первоначальный момент после включения двигателя ( через 0,0б с).

4. Второй максимум нагружения валов трансмиссии наблюдается преимущественно в момент максимального отклонения канатов от вертикали.

5. При пуске и торможении крана с грузом для динамических процессов нагружекия трансмиссии механизма передвижения характерно наличие по меньшей мере трех колебаний существенно различных частот: 0,18; 4,5 и 18 Гц, весьма близких к собственным частотам трех парциальных динамических систем крана.

Экспериментальные исследования крана г.п. 15т проводились путем записи осциллограмм полного цикла передвижения крана с грузом 9,14 т и без него при положении тележки в среднем и двух крайних положениях. Перед началом движения крана " вперед" его металлоконструкция освобождалась ст остаточных нагрузок, вызванных предшествующим движением крана.

По результатам проведенного эксперимента были сделаны следующие выводы:

1. Поперечные нагрузки, действующие на крановые колеса, в общем случае имеют двоякую физическую природу. Во-первых, они являются обычными реакциями рельсового пути, возникающими в результате продольных колебаний кранового моста в периоды нестационарных движений крана. Во-вторых, поперечные нагрузки крановых колес возникают вследствие статической неопределенности моста за счет поперечного смещения крановых колес на разные величины и в разные стороны. Соответственно напряженно-деформированное состояние

металлоконструкции крана определяется двумя составляющими: "остаточной'* нагруженностью, возникшей в результате предшествующего движения крана, и динамической нагруженностью, возникающей в периоды его нестационарного движения.

2. Поперечные смещения колес происходят сравнительно медленно и достигают предельных значений (к моменту касания реборд колес рельса), как правило, в период установившегося движения крана после его перемещения на значительные расстояния.

3. В многочисленной серии опытов по измерению поперечных нагрузок при интенсивном пуске и его торможении никогда не наблюдалось поперечного юза холостых колес и пробуксовки приводных колес.

На основе критического анализа предшествующих работ, экспериментального исследования характера физических процессов на реальных кранах, а также путем сопоставления предварительных расчетов, динамическая модель двухбалочного мостового крана с раздельным приводом в общем случае может быть представлена в виде, показанном на рис.3. Рассматриваемая система характеризуется следующими

динамическими параметрами: шпр - массой вращающихся частей механизма передвижения одной стороны крана, приведенной к перемещению крана (в направлении оси у); тк - приведенной массой концевых частей моста вместе с массой механизма передвижения; т.,- - массой тележки; тф - массой груза; Цг массой единицы длины одной главной балки; Сп- приведенным коэффициентом жесткости механизма передвижения; Е1] - жесткостью на изгиб одной главной балки; Е1к - жесткостью на изгиб концевой балки; С1р -

аналогом жесткости системы подвески груза на канатах; Эп - коэффициентом демпфирования трансмиссии.

Рис.3 Обобщенная динамическая модель крана, передвигающегося по рельсовому пути.

На кран при его передвижении действуют следующие внешние силы: Р1,Р2 -движущие или тормозные усилия приводных колес;\У1,\У2-силы сопротивления передвижению соответствующей стороны крана; Ш ,1*2,113,114-поперечные раеакции рельсов, действующие на колесо по дорожке катания; Ы1,Ш,№,Н4 - силы, действующие на реборды колес со стороны рельсов.

Разработанная дискретно-континуальная модель крана с неидеальными поперечными связями, число которых меняется при его передвижении, учитывает все основные происходящие в системе процессы: упругие колебания трансмиссии механизма передвижения, продольные и поперечные колебания металлоконструкции крана, маятниковые колебания груза, а также поперечные и вращательные движения крана. Однако, есть все

возможности, без ущерба в достоверности расчета, разделить решение общей системы на две самостоятельные, сделав следующее важное допущение: в периоды пуска и торможения крана не учитывать поперечные смещения колес.

На первом этапе производится расчет динамических нагрузок периода ' " пуска и торможения крана, предполагая поперечные связи колес с рельсами идеальными. На втором этапе производится расчет нагрузок, действующих на кран в режиме движения с постоянной скоростью его центра масс.

При этом определяются как максимальные нагрузки на крановые колеса и рельсовый путь, так и "остаточные" нагрузки металлоконструкции крана, возникающие вследствие ее внешней статической неопределимости.

_В третьей главе рассматриваются динамические нагрузки кранов в режимах их пуска и торможения. В соответствии с общей концепцией принятой методики, динамическая модель крана для расчета нагрузок,

действующих на его металлоконструкцию в периоды пуска и торможения для левого крайнего положения грузовой тележки в пролете, может быть представлена в виде, показанной на рис.4, где : 1 - пролет крана; ц=2р,1 ; Е1=2Е.Ь; т1=тк +тпр ;ш2=тк +т„р +тТ; а- половина базы крана; Т(Х>-горизонтальная составляющая усилий канатов, принимаемая в виде известной функции времени.

Рис.4 Динамическая модель для расчета нагрузок металлоконструкции крана при положении тележки в левом крайнем положении.

Представленная динамическая модель разработана с учетом, основанных на результатах экспериментальных исследований и реальных соотношениях между собственными частотами крана.

Рассматривая пуск крана при расположении грузовой тележки в левом крайнем положении (см. рис.4), для определения перемещения любой точки балки введены две системы координат: неподвижная О' X' У, в которой рассматривается движение абсолютно жесткого моста (переносное движение), и подвижная X О 2, в которой рассматриваются упругие колебания заменяющей мост эквивалентной балки (относительное движение), причем Ъ отсчктывается от некоторого деформированного состояния, которое балка приобрела к моменту пуска крана.

Расчет начинается с определения внешней нагрузки Т(1) по схеме, где абсолютно жесткий кран соединен эквивалентной гибкой связью с массой полезного груза. Принимая, что при пуске, также как и при торможении, в начальный момент груз неподвижен относительно моста, горизонтальная составляющая усилий в канатах, действующая на тележку, будет изменяться по закону Т(г)=Та(1-соз ©г), (9)

' где та=(р1+р2-луг\у2) тГР /(шкр + шГР ), со= + mгp)g ¡(т^Н) ,

g - ускорение свободного падения, Н - расстояние между осью барабана и центром массы груза.

Уравнение переносного движения эквивалентной балки будет

ткр У = Р,+Р2-\УГ \\г2-ТА(1-созсог).

Отсюда получаем ускорение переносного движения: У —у .м соэоЛ,

где .)-(Р1+Р2-^1-\У2-Та) ткр, ]л=ТА/тКр . Считая в относительном движении силы инерции переносного движения внешними, уравнение вынужденных колебаний балки без учета действия на балку сил внутреннего трения можно записать в виде:

д4г д2г

Е1 Л 4 + |д. "ТТ"=-}1 (З^А созш1)+(81+8з со5Ю1)а1(х)+ сх от

(Б2 -Б4 соэсоОст^х-!), (10)

где: Ст](х), СТ)(х-1) - импульсивные функции первого порядка, имеющие размерность 1/м. Б^Рг^Урт!.); 52=Р2-\У2-ТА-га2}; Б3=ТА-т,|Л; 84=т2]А.

Применяя метод главных координат, ищется общее решение уравнения

(10) в виде 2(х,0= £ ик(х^к(0, (11)

где Цк(х) - амплитудная функция или прогиб балки при К-ом колебании; Чк - обобщенная координата; к=1,2,3,...

Функцию ик(х), определяющую формы изгибных колебаний пролетных балок крана, находим из решения уравнения :

^^-а4и(х)=0 (12)

где: р2/(Е1), р - частота собственных колебаний

рассматриваемой балки. Общее решение уравнения (11) можно представить в виде

и(х)С! К[( ах)+С2 К2(а х)+С3 К3(сс х)+С4 Ю,(а х), (13) где СьСг,Сз,С4- постоянные интегрирования, определяемые из условий закрепления балки на ее концах; К!(а х),К2(а х), К3(а х^КДа х)- функции А.Н. Крылова.

Уравнение (12) должно решаться при следующих граничных условиях

¿3и , с1ги аЬг

<-£Г )х=о =ш2р2и(0)/(Е1) ; Е1( "Г )х=о )х=о ;

(~Т")х=1=_т]р2и(1)/(ЕД); Е;(^)х=1 С (~т~ )х=1 • (14)

ах ах ах

где С- угловая жесткость концевой балки в точках присоединения к ней главных балок, Н м/рад.

Составляя частотное уравнение и решая его численным методом находим несколько наименьших его корней, после чего определяем частоты собственных колебаний рассматриваемой балки : рк

Амплитудную функцию получаем в виде

ик(х)=К,(акх)-у^какК2(акх)-акК3(акх)+р2ХкК4(акх). (15)

Главная координата qk(t) определяется из дифференциалього уравнения qk + рк2^к = СШ /шк+. (16).

где - обобщенная сила; шк*- обобщенная масса.

Согласно допущению о постоянстве усилий Р] и Р2 обобщенная сила будет иметь вид: СШ)=Ак+Вксозсо (17)

где АК, Вк- постоянные коэффициенты.

Обобщенная масса: mk* =mi Uk2(0)+ni2 Uk2(l)J Uk2 dx. (18)

0

При нулевых начальных условиях решение уравнения (16) будет иметь вид: qk =Ак( 1 -coscot)/(mk*pk2)+Bk(cos cot- cos pkt)/(mk*(pk2-co2)). (19)

Используя уравнение изгиба балки, находим изгибающие моменты в любом

ОС

ее сечении: M(x,t)= ]Г Мк(х) qx (t), (20)

v-i

где Mk(x) - амплитудная функция изгибающего момента; MK(x)=EJ-aK2 [К3(ак х)-уХкак К4(ак х)-ак 1м(ак х)+р2^кК2(акх)3. (21) Поперечные силы, действующие на ходовые колеса со стороны концевых балок, соответственно равны F2=M(0,t)/B , Fl=M(l,t)/B, где В -база крана.

По уравнению (20) построены графики изменения изгибающего момента на левом конце балки в период пуска крана Ml5т (рис.5) с учетом первых трех членов ряда M(Q,t) , а также его отдельных составляющих Mi(0,t), Мг(ОД) и Мз(ОД). На этом же рисунке показан график изгибающего момента M/0,t), построенного на основе экспериментально определенного поперечного усилия R4 по зависимости M3(0,t)=R4 В .

Д/?(О-102,1сН-м

• - •- . 1,0 0.3

о

-0,3

Рис.5. Графики изменения изгибающего момента на левом конце балки М(0Д), трех его составляющих М!1М2,Мз и экспериментально определенного момента Мэ(О^).

Анализируя графики этого рисунка, делаются следующие выводы:

- характер изменения экспериментальной кривой изгибающего момента достаточно хорошо совпадает с характером теоретически определенного суммарного (из трех членов ряда) момента;

- низкочастотная составляющая изгибающего момента очень мало отличается от огибающей суммарного момента.

Отсюда следует, что в выражении (20) достаточен учет только первого члена ряда. Анализируя (19), с учетом того, что рк< со , можно утверждать, что максимум изгибающего момента возникает в момент времени 1о когда

1 -м, Л/,

ш мС •^J/r г/\1 ¥ И\1

V Л м пШг т \1 V Л, л •■ Г»,

Н; №\ п U 1 и / НА* \ Г\1 2.1U 2.4 \1\1 2,43/ Ь \!\

1 V V 11 \J\ v \j \ V \J \ \J V j \Л 1 .V: 1 1

со5(р^о)=-1 и со8(о1о)=-1 , что согласуется с результатами эксперимента. Это возможно, когда р] =(21+1) ,где 1=1,2,3.. ., т.е. при соответствующей длине отвеса канатов.

Анализируя результаты расчета динамических нагрузок металлоконструкции крана по изложенной методике, а также оценивая влияние условий эксплуатации кранов и их конструктивных особенностей на уровень нагружения металлоконструкции, делаются следующие выводы:

1. В периоды пуска и торможения крана наибольшие нагружения получают места сопряжения главных балок с концевыми балками и сами концевые балки в случае крайнего положения тележки с грузом. Усугублению нагружения в этом случае способствуют такие факторы, как неисправность цепей контроллеров управления двигателями и использование для рабочего торможения нормально-закрытых механических тормозов. Для нейтрализации последнего фактора следует отказаться от использования нормально-закрытых механических тормозов для рабочего торможения кранов, оставив за ними только функцию аварийного торможения.

2. При расположении грузовой тележки в среднем положении изгибающий момент главных балок в среднем сечении не намного больше момента в крайних сечениях главных балок, что опровергает широко распостраненнсе мнение о другом соотношении моментов.

В этой же главе кратко рассмотрена задача динамического расчета нагрузок трансмиссии механизма передвижения и металлоконструкции крана при его форсированном пуске в случае использования асинхронного двигателя с фазовым ротором и при пуске крана с приводом от асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

_В четвертой главе исследуются нагрузки крановой системы в режиме установившегося движения крана.

В соответствии с общей методикой расчета динамических нагрузок металлоконструкции крана составлена динамическая модель крана в режиме его свободного установившегося движения, т.е. при отсутствии контакта реборд всех колес с рельсом (рис.6), где : т„ - масса крана, приведенная к его продольному перемещению вдоль рельсового пути; т- масса крана; 01 -геометрический центр моста; е - расстояние от центра моста до центра масс крана; 1с- приведенный момент инерции крана относительно вертикальной оси, проходящей через масс крана; с-жесткость моста при действии на него в точках установки колес поперечной силы; 1- половина пролета крана; а -половина базы крана.

В плоскости движения крана на него действуют внешние силы: РьРл-движущие или тормозные усилия приводных колес; "\Уь\У2- силы сопротивления передвижению сторон крана ; Я; (1=1,2,3,4)- поперечные реакции рельсов, действующие на соответствующие колеса по дорожке качения; Т - горизонтальная составляющая усилий канатов (на схеме изображена для левого крайнего положения тележки).

Положение рамы моста и ходовых колес определяются семью независимыми координатами: смещениями У,Х центра моста , углом поворота

Рис.6. Расчетная схема крана в режиме установившегося движения в отсутствие контакта реборд с рельсами.

оси моста ф и поперечными смещениями Х],Х2.Хз,Х4 соответствующих колес, отсчитываемых от положения моста, когда ф =0 и Х=0.

Ось У проведена вдоль пролета цеха, рельсовый путь принят абсолютно жестким и имеющим любые плавные искривления в плане. Поскольку колеса правой и левой сторон крана имеют разные вертикальные нагрузки поперечные реакции рельсов (поперечные силы), действующие на колеса, будут равны:

Л = -*01 ' ту = _к02 • Л2'* ^ = ' Л3'* = • Л4 (22)

где к0! и ког - коэффициенты упругого скольжения колес правой и левой стороны крана, определяемые по формуле (6); г|; (1= 1,2,3,4)-относительные скорости поперечного упругого скольжения колес.

Учитывая, что все ходовые колеса имеют установочный перекос на угол Р; (1=1,2,3,4), отсчитываемый в направлении угла ф, а упругий перекос на угол 1|/ 1=1,2.3,'4),возникающий при действии на колесо поперечной силы, равный у =К £ ( коэффициент угловой податливости рамы моста в точках установки колес), получаем выражения поперечных сил, действующих со стороны рельса на каждое колесо:

Г х.

V,

+ ср + р.

к, = -к,

К,

- .V Г*!

V,

+ 9 + рэ

=

-к.

где к, =

к, =

v, х.

+ ф + р, + Ф +

к,.

(23)

к, =

к.. =

к,

02

1 - к0,5 ' 1 ~ к^ ■ - 1 + к;;:£, " * 1 + к^ Выражения упругих сил Р;, действующих между ходовыми колесами и рамой моста, имеют вид:

^ = -с(х - аф - х,); Е, = -с(х + аф - х,);

Е2 = -с(х — аф - х2); ^ = -с(х 4- аф - х,)

Из условий равенства поперечных сил, действующих на колеса в поперечном направлении, получаем дифференциальные уравнения поперечных смещений колес:

^ = И, Ц = 1,2,3,4) - (25)

Остальные три уравнения системы получим, рассматривая плоское движение рамы моста под действием сил Рь Р2, \У,, \У2, Т и ^ (см.рис.6), используя уравнения Лагранжа.

Выражения для движущих усилий приводных колес будут

р. = Р01 - в, (у + ¿Ф); Р, = Р0? - в2(у - ¿ф) (26) где Р0], Р02 - приведенные усилия двигателей при неподвижном роторе ; Вь В2 - жесткости механических характеристик двигателей.

Используя выражения для сил Рь Р2, Яь Р), получаем полную систему уравнений свободного движения крана с раздельным приводом: (в, + В,)у + (в, - В^ф + РС1 + Р32 - И. - Щ = О пх + 4сх - с^ + х. + х3 + х4) = О

10Ф + В0ф - са(х3 + х4 - х. - х3) + 4са\р = Мр + Мс + Мву а1х1 + сх, - сх + = -к.Р! ^ (27)

а2х2 + сх2 - сх + Ь2ф = -к2Р2 а3х3 + схэ - сх + Ь3ф = -к3(33 а„х, + сх4 - сх + Ь4ф = -к.р,

где: Мс = (Щ - ,

= (В2 - В^, ь, = к: + са, Ь, = к4 - са, агк;/У0( 1=1,2,3,4).

Система (27) справедлива до тех пор, пока реборды каких-либо колес не коснутся головок рельсов, т.е. выполняются соотношения

М. = (Р0х - Р02К

Ь2 = к2 - + са,

В0 = (вг + в2у,

— Сс у

- ^ < X, < 6^,0=1,2,3,4)

(28)

где 61К-величина зазора между рельсом и правой (по ходу движения крана) ребордой 1-го колеса; -величина зазора между рельсом и левой ребордой ьго колеса.

Соотношения (28) позволяют учесть реальное состояние крановой системы, а именно: отклонения пролетов крана по передним и задним колесам от номинальных значений, износ любой реборды каждого колеса и плавные искривления рельсового пути в плане.

Система (27) также справедлива только до тех пор, пока поперечные усилия И.! не достигнут максимальных значений: |к1| < вах (29)

гае н1пах = = с^, = к, _ = 0?£, в, и вертикальные нагрузки

на колеса правой и левой стороны крана; ^коэффициент трения между колесом и рельсом в поперечном направлении.

Рассмотрим структуру системы (27). Предположим, что кран находится в среднем положении и движется по закону, определяемому условиями:

ус = V, при X = ф = X, = 0 0=1,2,3,4) (30)

Такое движение возможно, если все члены в правой части системы (27) равны нулю. Назовем движение, определяемое условиями (30), невозмущенным. Движение крана и его колес, определяемое уравнениями (27), назовем возмущенным движением, а их правые части- возмущающими воздействиями или возмущающими факторами.

В рассматриваемой динамической системе учтены три главных

возмущающих фактора: -установочный перекос крановых колес, когда Д #0; -неравенство тяговых усилий приводных колес, что эквивалентно условиям Р01 ^ ^02' Вг * В2; -неравенство сил сопротивлений передвижению

сторон крана, что эквивалентно условию Мс Ф 0.

В частном случае свободного движения крана при симметричном (относительно продольной оси крана) перекосе всех колес крана и симметричном приложении всех внешних нагрузок система (27) сводится к четырем относительно сил К; однотипным уравнениям вида:

Д,+(сУо/К0Кг=-сУор5 Решая это уравнение при нулевом начальном условии, получаем закон изменения поперечной силы:

Г -еУ„. \

И, = кА

е 14 - 1

(31)

ч у

При к;>0 поперечная сила принимает установившееся значение ^ = (32)

Однако эти величины имеют разные значения для передних и задних колес

= ; К? = ; = ; = (33)

1 1 - к£, ' 1 - 3 1 + к£, 4 1 + 4

где ко1=ко2=к;

Отсюда следует, что, если податливость моста в поперечном направлении не очень велика, так что < 1, то передние колеса всегда нагружены большими поперечньши силами, чем задние. Если же податливость крана будет большая, то при к£, > 1 коэффициент к; станет отрицательным и поперечная сила Я,- будет возрастать до тех пор, пока она не достигнет максимальной величины = С,£, или же когда реборда колеса не

коснется рельса. Значение коэффициента поперечной податливости моста равное = 1 / к следует назвать критическим.

В рамках рассматриваемого частного случая установившегося движения 1 обсуждаются вопросы уточнения ограничения (29), а также правомочности и области применения определения коэффициента упругого скольжения по зависимости (6).

Свободное движение крана, в силу его неустойчивости, рано или поздно переходит в так называемое несвободное движение, когда реборды одного или нескольких колес приходят в соприкосновение с рельсовым путем. При

(34)

соприкосновении реборд колес с рельсами, кроме внешних сил, изображенных в расчетной схеме на рис.6, возникают силы № (1=1,2,3,4) , действующие со стороны рельсов на реборды колес и силы д \\1 дополнительного сопротивления передвижению колес.

Уравнения движения крана в предположении контакта с рельсами реборд четырех колес будут:

Р, +Р2-\У, — \У2 — А V/, - Д\У2 -Д\У3 -Д\У4=0

тх = Р, +Р2 +Р3

10Ф = (Р, -Р2 -V/, +\¥2 ч-Д^, + Д\У4 -Д\У, — А\¥3)£ + (р3 + Р4 -Б,-Е^а (1 = 1,2,3,4)

Тяговые усилия приводных колес Р] и Р2 определяются уравнениями (26).

Выражения для сил упругого скольжения К) в этом случае будут иными, чем для случая свободного движения крана. Это объясняется тем, что углы упругого поворота колес V}/; будут пропорциональны не силам а результирующим силам Р;. Кроме того, при контакте реборды какого-то колеса с рельсом скорость поперечного движения этого колеса х,- становится равной нулю.

Тогда относительные скорости упругого скольжения передних колес будут Т]1>2 = ф + р! 2 - ^ 2, а задних колес: Т}3 4 = ср + рз 4 + ^ 4.

Подставляя эти выражения в (22), получаем:

К3=-к01(ф + Р3+^Р3> К4=-к02(ф + Р4 + ^4) Контактные силы реборд определяются по известным значениям Р1 и Ш как:

Дополнительные сопротивления передвижению колес, возникающие за счет сил трения их реборд с рельсом, будут:

г

где коэффициент трения, г - радиус колеса, у - угол наклона реборды к вертикали, ео - проекция на вертикаль расстояния между точкой касания колеса с рельсами по дорожке качения и точкой касания реборды.

Для определения всех внешних сил, действующих на крановую систему, а также кинематических параметров движения крана при действии возмущающих сил в различных сочетаниях, разработана следующая методика.

Предполагаем, что кран находится точно посредине пролета и движется без перекоса моста с постоянной скоростью У0 .В какой-то момент времени 1=0 вводим те или иные возмущающие воздействия и решаем систему (27) при всех нулевых начальных условиях.

Когда в процессе движения крана одно или несколько условий (28) нарушается и в контакт с рельсом входит одна или несколько реборд

некоторых колес, то из системы (27) исключаются уравнения движения поперечных смещений соответствующих колес, а в уравнения продольного движения крана и вращательного движения моста (34) вводятся соответствующие члены \У1 и № . При движении крана с касанием рельса реборды какого -то колеса его скорость поперечного смещения становится равной нулю, а его поперечное смещение принимает значение равнее •соответствующему зазору между ребордой и рельсом.

Таким образом, рассматриваемая динамическая система является системой с переменным числом дифференциальных уравнений. При свободном движении крана порядок системы равен девяти, при касании рельса реборды одного колеса порядок системы уменьшается на единицу и т.д.

Для численной реализации решения разработаны Паскаль - программы ЬЬу<1т9, ЬЬусПп8, ЬЬус1т7.

В работе приводятся результаты расчета нагрузок и кинематических характеристик типового крана при действии на него типовых возмущающих воздействий. В качестве типового принят мостовой кран с раздельным приводом г/п 10 т с пролетом 22,5 м, на котором проводились экспериментальные исследования. Рассмотрено 8 случаев сочетания возмущающих факторов: 1) симметричный перекос 4-х колес на угол 0,002 рад; 2) перекос только одного колеса на угол 0,002 рад.; 3) тележка без груза смещена в левое крайнее положение; 4) двигатель левой стороны развивает пониженное на 40% тяговое усилие; 5) движение при аварийном отключении двигателя левой стороны; 6) односторонний перекос всех четырех колес на угол 0,002 рад.; 7) в начальном положении кран перекошен на угол 0,005 рад.; 8) передние колеса перекошены в одну сторону, а задние - в противоположную.

В качестве примера на рис.7 показаны графики решения уравнений движения для второго случая действия возмущающих факторов когда р1=0,002рад;!32=(3з=р4=0.; ; Р,=Р2 ; 51г= 53г=54г=0,014м ;

52г=0,01 5м.;8;Ь=0,014м. Все начальные условия - нулевые.

Для оценки эксплуатационных свойств ходовой части крана при действии на него возмущающих факторов введены четыре показателя: I) У.=Р;.тах/С* -относительная величина кратковременно действующих

максимальных поперечных сил Б;, определяющая уровень нагруженности металлоконструкции крана, подшипников ходовых колес и рельсового пути, а также уровень "крановой нагрузки", действующей на строительную часть здания, в котором работает кран; 2) у2=Ь\тах/С1- относительная величина кратковременно действующих максимальных сил N¡5 определяющая уровень нагрузок, действующих на направляющий ролик в случае применения безребордных колес;

3) уз=Ь^/Сг уровень длительно действующих контактных сил, определяющих срок службы крановых колес по критерию износа реборд колес и головок рельсов;

4) ф3 -величина образующегося при свободном движении угла перекоса крана, сильно влияющего на возникновение максимальных поперечных сил Р;И Д при последующих рабочих циклах крана.

-V,. /•„ /?,. хН 20

16 12

-4 -8 -12 -16 -20

и.

1

1 1

Я; (V л 1 !

/ Л,.'Л | \ 1 | )

[Л.; 2 ! 4 6 ^Г" 10 12 г. с ! X 1 1 1 1

V_ . в, н 1/ Л..Л " Г

|

1 !

/ *>! Л I 1 1

«•

Рис.7. Графики изменения поперечных сил Ri.Fi, Ы, при втором случае

действия возмущающих факторов.

По результатам проведенного расчета сделаны следующие выводы:

- по показателю У1 наиболее неблагоприятными являются случаи 2,5 и 7;

- по показателю у2 наиболее неблагоприятными являются случаи 2,5 и 7; - по показателю у3 и одновременно по высокому уровню сил наиболее неблагоприятными являются случаи 2 и 8;- по четвертому показателю наиболее неблагоприятными являются случаи 2, 5 и 8.

Далее рассмотрены нагрузки кранов в режимах их установившегося прямолинейного движения, возникающих при контакте с рельсом реборд двух колес Установлено, что из пяти возможных случаев такого движения наиболее вероятным является случай, когда рельса касаются одноименные реборды двух колес одной стороны крана. Менее вероятным, который может наступить лишь при значительном сужении или уширении рельсового пути, является случай ограничения перекоса крана за счет контакта с рельсом реборд двух

диагонально расположенных колес. " С целью подтверждения достоверности некоторых положении

теоретического расчета, была проведена серия испытании крана

грузоподъемностью 10 т. ^ __

Проведен анализ ГОСТ 27584-88, предусматривающий схему измерения перекоса колес крана и допуск на величину их перекоса. Рассматриваемая

норма имеет следующие недостатки: ^

- схема измерения перекоса колес не устанавливает единои базовой

плоскости, которая была бы привязана к конструктивным элементам крана;

- фактический допуск на перекос колес зависит от допуска на отклонения пролетов крана, измеренных по передним и задним колесам, от номинальной

величины пролета крана, что вызывает существенную погрешность в' установке колес;

- рассматриваемая норма, и это самое существенное, предусматривает реализацию всех возможных, в том числе и самых неблагоприятных, сочетаний установки всех колес, таких как односторонний перекос всех колес, перекос передних и задних колес в разные стороны и перекос трех колес в одну сторону. Иными словами, из 16 возможных и равновероятных сочетаний перекосов четырех колес норма, узаконенная государственным стандартом, предусматривает возможность реализации четырех самых неблагоприятных и восемь очень неблагоприятных сочетаний перекосов крановых колес.

В качестве кардинальной меры, направленной на снижение уровня поперечных сил и повышения ресурса работ крановых : колес, металлоконструкций и подкрановых рельсов, предложена схема установки крановых колес (рис.8) , защищенная авторским свидетельством, содержащая базозую плоскость Б - Б , проходящую через центры передних (или задних.) колес, а углы перекоса колес, измеренные от плоскости, перпендикулярной базовой плоскости, должны быть равными:

13,= р0 ± Ро; Ро ± Ро; Рз = Ро ± Ро; р4=- Ро ± Ро,

где ( Ро - допуск на угол перекоса колес.

В равной степени допустимы еще три идентичных варианта установки углов перекоса колес по условно симметричным схемам.

Предложенная схема установки крановых колес исключает все недостатки присущие стандартной норме.

В условиях эксплуатации величина угла перекоса колес должна измеряться на кране предварительно освобожденным от остаточных нагрузок.

Рис.8. Схема рациональной установки колес крана : 1,2,3,4- номера колес. Среди других предлагаемых мероприятий направленных на снижение уровня поперечных нагрузок отметим следующие:

- увеличить поперечную жесткость кранового моста за счет уменьшения консолей концевых балок, что приведет к некоторому снижению металлоемкости моста. Рекомендуемое соотношение Ь/В< 6 ничем не обоснованно и его можно не соблюдать, если колеса будут установлены по предлагаемой схеме.

- необходимо отказаться от использования в механизмах передвижения кранов нормально-закрытых тормозов для рабочего торможения, оставив за ними функцию только аварийного торможения, что повысит дополнительно и безопасность эксплуатации кранов.

_В пятой главе "Стабилизация свободного прямолинейного движения кранов" рассмотрены два решения задачи о создании такого крана, чтобы его движение по рельсовому пути было всегда свободным, т.е. н е сопровождалось контактом с рельсами реборд крановых колес. Одно из них - применение ходовых колес конического профиля взамен цилиндрического.

Краны с центральным приводом на конических колесах нашли некоторое применение как в отечественном, так и в мировом краностроении (Великобритания, США и др.). Однако, в настоящее время применяются преимущественно краны с раздельным приводом как более прогрессивные. Тем не менее в литературе вновь и вновь появляются предложения об. использовании конических колес в кранах с раздельным приводом. Между тем теория передвижения кранов, объясняющая эффективность использования конических колес никем не рассматривалась.

Второе решение задачи о создании прямолинейного свободного движения крана путем реализации системы автоматической стабилизации такого движения до сих пор не ставилось и предложено нами впервые.

Рассматривая движение крана с центральным и с раздельным приводом, на всех конических колесах, составлена его динамическая модель, в которой в отличие от схемы по рис.6 не учтены упругие связи колес с мостом, но введены силы Т1 - так называемые "силы действия уклона", вызывающие "сползание" колес по уклону за счёт эффекта упругого скольжения.

Уравнения стационарного движения крана со всеми коническими колесами получены в виде

с^х <3х йг(р ¿у

+Ь) ^ +Ъ2Х +Ь3ф =- Рк, +с31 +с32ф-^3Х=Мук+Мс, (36)

где Ь0 =шУ02 , Ь, =К,+К2+Кз+К4, Ь2=2и(0г02)/1, Ь3 =Ь, ,

4

Рк= 2>,Д +2и(С,-02), с0=ТоУо2, МС=№-\У,)1.

Уравнения (36) справедливы для крана, как с центральным, так и с . раздельным приводом; их отличие будет только в выражениях для коэффициентов и Ми-к, которое учитывается индексом].

Аналогично получены уравнения движения крана "назад" в виде . (36). Уравнения (36) справедливы, когда координаты находятся в пределах

X, -1 < 5 ; Х2 +1 < 6 ; Х3 -1 <5 ; Х4 +1 < 5, -(37)

где 5 - зазор между ребордами и рельсами.

В правых частях уравнений (36) находятся члены Бк , М^, М,., являющиеся возмущающими воздействиями.

Общие решения системы (36) представим в виде

Х=Хо +Х* ; ф =ф0+ ф* , где X* ,ф* - частные решения равные: X* Рк-Ь3(Цк+Мс))/а,; Ф* =(Ь 2(М^+Мс)-С]3 Ркк)/а^ (38)

а^Ь2 С^2+Ь3 С,з; Хо,Фо -общие решения однородной системы уравнений, соответствующие неоднородной системе (36).

Опенку динамических свойств кранов на конических колесах предложено оценивать по двум критериям: по устойчивости невозмущенного свободного движения крана и по области существования устойчивых движений, т.е. по возможности их реализации.

Численный анализ устойчивости прямолинейного движения мостовых кранов грузоподъемностью 5...50т. позволяет сделать следующие выводы: прямолинейное движение "вперед" кранов с центральным приводом всегда является устойчивым; движение "назад" крана с центральным приводом всегда является неустойчивым за счет дестабилизирующего момента приводных колес; - движение крана с раздельным приводом для обоих направлений д вижения является устойчивым за счет стабилизирующего действия "сил уклона".

Далее рассматривается качество множества устойчивых движений, определяемых уравнениями (38). С этой целью вводится понятие "область существования устойчивых прямолинейных движений", суть которого состоит в следующем. Множество устойчивых движений (Х=Х* ; ф =ф* )

определяется существованием множества возмущающих воздействий: Бк, М]к, Мс. Однако множество прямолинейных движений с постоянным перекосом крана и постоянным поперечным смещением " центра крана является ограниченным, поскольку при больших значениях возмущающих сил и моментов реборды некоторых колес входят в контакты с рельсами, т.е. нарушаются условия (37 ). Таким образом, ограничение (37) определяет некоторую область существования устойчивых прямолинейных движений, схема которой показана на рис.9, где Хгр, фгр- предельные (граничные) значения поперечного смещения центра крана и его перекоса.

Рич.9. Область существования устойчивых прямолинейных движений крана на конических колесах.

Теперь, чтобы определить является ли устойчивое движение существующим, надо вычислить значения X* и ф* при заданных

возмущающих воздействиях и убедиться в том, что точка М с такими координатами принадлежит области О. Примеры расчета условий существования кранов с центральным приводом при его движении "вперед" показывают, что даже при значительных по величине возмущающих воздействиях (углах перекоса колес, неравенствах Р^Рг или \У1^\у2) характеристическая точка М (X* , ср* ) оказывается внутри области О. Рассматривая аналогичным образом возможность существования устойчивых прямолинейных движений кранов с раздельным приводом в направлении "вперед" и "назад" убеждаемся, что такие движения существуют только при очень малых возмущающих воздействиях. Так, устойчивое движение становится нереализуемым уже при сдвиге тележки без груза от среднего положения на расстояние 0,01 от пролета крана или же при перекосе одного колеса на угол в 600 раз меньше допустимого.

Отсюда можно сделать определенный вывод: применение конических колес на кранах с раздельным приводом не дает никакого эффекта, кроме отрицательного. На ранее изготовленных и до сих пор работающих кранах с центральным приводом применение конических приводных колес весьма целесообразно.

В кранах с раздельным приводом на цилиндрических колесах кардинальным образом проблему снижения поперечных нагрузок и увеличения долговечности колес и рельсов технически достаточно просто можно решить путем, реализации разработанной нами системы автоматической стабилизации прямолинейного свободного движения крана. Рассмотрим коротко принципы построения такой системы. В качестве регулирующего органа системы автоматической стабилизации наиболее целесообразно использовать приводные двигатели механизма передвижения, обладающие соответствующими задаче регулировочными свойствами. Для характеристики особенностей рассматриваемой системы примем, что для привода механизма передвижения используется система "генератор-двигатель".

Будем считать, что двигатель имеет систему независимого возбуждения, а его момент регулируется путем изменения подводимого к якорю напряжения. Тогда уравнения тяговых усилий приводных колес будут

Р,=Рог ДР-В,Уо(1+1 с!ф/ёу); Р2= Р02+аР-В2У0(1-1 ёф/ёу), - (39)

где А Р-изменение тягового усилия, осуществляемое автоматическим регулятором. При положительном угле перекоса крана в случае движения «вперед» величина Р) должна уменьшаться, а тяговое усилие Р2 должно увеличиваться. Если же поперечное смещение X увеличится, то необходимо уменьшение Р, и увеличение Р2. Отсюда приходим к двухконтурной системе регулирования, имеющей закон регулирования в виде: д Р-Кр1ф-Кр2Х, (40) где Крх-коэффициент усиления регулятора по углу поворота крана; Крз-коэффициент усиления регулятора по поперечному смещению центра крана.

В случае движения крана «назад» закон регулирования принимает вид Д Р=-Кр, ф+Кр2Х.

Составляя уравнения объекта регулирования и присоединяя к ним выражения закона регулирования, например (40), получаем уравнения системы автоматической стабилизации с идеальным регулятором:

'¿2х дх <?<р й<р

Ь0 ^Г +Ь, —+Ь2ф=-Рк; с0+с2) — +с4ф-с5Х =М2к +МС, ( 41)

4

где Рк=2ХД , Мс-№-\У,)1, М2к =а(К,3, -К3{33 +К,(32 -К4р4 ЖРогРоа )

/=1

1+У0 1 (В2-В,).

В работе приводится вариант принципиальной схемы системы автоматической стабилизации, состоящей из двух датчиков поперечного-смещения колес одной стороны крана, сельсинного преобразователя смещения в электрические сигналы, фазочувствительного электронного усилителя и электропривода крана. Далее в работе излагается методика выбора коэффициентов усиления регулятора из условий устойчивости невозмущенного движения и условий реализации возмущенного движения при заведомо сильных возмущающих воздействиях. Приводится численный пример изложенной методики, показывающий, что рассмотренная система автоматической стабилизации прямолинейного движения крана успешно справляется с возмущающими воздействиями весьма большого уровня.

_В шестой главе " _Ударные нагрузки при передвижении кранов по _рельсовому пути" рассматриваются ударные нагружения их силовых элементов, возникающее в двух случаях: при наезде кранов на концевые упоры (буферный удар) и при проходе ходовыми колесами стыков рельсовых путей. Первый случай относится к аварийному нагружению крана и рассчитывать эти динамические нагрузки необходимо, чтобы определить параметры буферов, при которых обеспечивается заданная прочность металлоконструкции крана. Второй случай относится к рабочему нагружению ходовой части крана и его металлоконструкции, возникающему несколько ргз за один рабочий цикл крана.

Расчет динамических нагрузок при буферном ударе предлагается вести на основе следующих, обоснованных теоретически и отчасти экспериментально, положениях: - удар крана воспринимается одновременно двумя буферами, расположенными на двух сторонах крана; - потенциальная энергия упругой деформации металлоконструкции крана при ударе о буфера мала по сравнению с кинетической энергией крана; - за время удара подъемные канаты мало отклоняются от того положения, которое они занимали в момент наезда крана на концевые упоры; - при ударе крана о буфера формы упругих колебаний металлоконструкции крана имеют тот же вид, что и при нормальном пуске или торможении крана; - во время удара следует считать приводные двигатели механизма передвижения крана отключенными, а

аварийное торможение крана отсутствующим; - начальная скорость У0 крана при ударе принимается согласно правилам Госгортехнадзора.

По величине полной осадки буферов определяется максимальное их усилие -и максимальное замедление крана, которое не должно превышать максимально допустимого замедления определяемого нормами на допустимую перегрузку крановщика.

Определение динамических нагрузок металлоконструкции при буферном ударе производится по методике изложенной в 3-й главе, причем уравнение переносного движения металлоконструкции составляется на основе его закона изменения движения крана в процессе сжатия буферов.

Ударные нагрузки, возникающие при прохождении колесами стыков рельсовых путей, имеют существенное значение для кранов, перемещающихся со значительной скоростью.

Прохождение колесом рельсового стыка сопровождается жестким ударом в отличие от буферного удара, который можно назвать мягким. 3 момент соприкосновения колеса со встречным уступом (подъем колеса на ступеньку) вертикальная составляющая его скорости за тысячные доли секунды (согласно нашим измерениям) изменяется от нуля до максимального значения, которое в принципе невозможно определить, исходя только из кинематики движения жесткой системы, так как она является следствием упругого или упруго -пластического взаимодействия контактирующих тел. Если же колесо наезжает на попутный уступ (ступеньку вниз), то сначала вертикальная составляющая его скорости изменяется от нуля до некоторого конечного значения (согласно механики взаимодействия колеса с рельсом), а затем практически мгновенно уменьшается до нуля. Во время удара в зоне контакта колеса с рельсом возникает контактная сила, будем говорить, упругой деформации системы колесо-рельс. Ударный импульс, полученный колесом, далее распространяется в виде волны упругой деформации по всей металлоконструкции крана, вызывая ее упругие колебания. Ударный импульс, ' полученный рельсом, распространяется на подкрановые балки.

С целью разработки динамической модели ударного процесса, происходящего при прохождении крановым колесом стыка рельсового пути, были проведены экспериментальные исследования на двух реальных мостовых кранах грузоподъемностью 15 т. и 20/5 т. В первой серии экспериментов (на кране г/п 15 т.) записывались осциллограммы вертикальных ускорений ходового колеса, главной балки моста в середине пролета и на расстоянии четверти пролета от концевой балки, а также осциллограммы виброперемещений передней главной балки в середине пролета и середины концевой балки.

Во второй серии экспериментов (на кране г/п 20/5 т.) кроме вертикальных ускорений различных точек крана осуществлялась регистрация прогиба подкрановой балки в местах нахождения рельсового стыка, а также величины , изгибающего момента и перерезывающей силы в сечении концевой балки, находящемся на расстоянии 0,4 м от центра колеса.

Полученные экспериментальные данные могут послужить основой - и в этом состоит назначение настоящего раздела - для составления динамической модели системы: кран- рельс - подкрановая балка, по которой и могут быть рассчитаны динамические нагрузки, возникающие при проходе колесом рельсового стыка. Установлено, что на формирование ударных нагрузок кроме местных контактных деформаций колеса и рельса существенную роль оказывают общие деформации, как металлоконструкции крана, так и подкрановой балки. Установлено также, что динамическая нагруженность ходовых колес и концевых балок во много раз выше нагруженное™ главных балок кранового моста. Экспериментально определено, в частности, что при проходе колесом рельсового стыка высотой 4,4 мм со скоростью 2м/с динамический коэффициент для середины пролета передней главной балки составляет 1,14 ,а для середины концевой балки- 1,47.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Реализация результатов проведенной работы и предложенных рекомендаций позволяет значительно повысить ресурс ходовых колес мостовых кранов (в 5 — 6 раз), их рельсовых путей (не менее чем в два раза), металлоконструкции кранов, а также снизить уровень крановых нагрузок на строительную часть здания, в котором работает кран, и увеличить безопасность его работы. В результате проведенных исследований решена важная народно -хозяйственная задача по созданию конкурентно - способных конструкций кранов мостового типа общего и специального назначения.

2. На основании экспериментальных исследований мостовых кранов, находящихся в эксплуатационных условиях, установлено что:

- кран, опирающийся ходовыми колесами на рельсовый путь, является внешне статически неопределимой системой особого рода, раскрыть которую можно только в результате решения системы дифференциальных уравнений, описывающих движение крана, составленных с учетом упругой податливости металлоконструкции крана и поперечного упругого скольжения колес относительно рельсов,

-металлоконструкция после некоторого передвижения крана переходит в новое (или приобретает новое) напряженно деформированное состояние, уровень которого сопоставим с тем уровнем, который металлоконструкция имеет (или имела) в периоды пуска или торможения крана.

3. Для исследования механики передвижения кранов по рельсовому пути была использована в аналитической форме и развита теория упругого скольжения катящегося кранового колеса по рельсу, позволившая определить аналитически силы упругого скольжения, действующие на крановые колеса, как в продольном, так и в поперечном направлении их движения.

4. Разработаны на основе экспериментальных исследований динамические схемы мостового крана и соответствующие математические модели, позволяющие теоретически определить закономерности изменения всех основных нагрузок, действующих на крановую систему, как в периоды нестационарного, так и в периоды стационарного движения крана.

5.Установлено, что главным возмущающим воздействием, приводящим к поперечному смещению крана и его вращательному движению и, следовательно, к нагружению крана поперечными силами, является перекос крановых колес в горизонтальной плоскости. Следующими по силе действия возмущающими факторами являются неравенство движущих или тормозных усилий приводных колес, а также сил сопротивления передвижению двух сторон крана.

6. С' целью снижения уровня динамических нагрузок, действующих на крановую систему, и повышения ресурса её работы разработаны теоретически обоснованные следующие конструктивно - технические мероприятия:

- рациональная схема установки крановых колес, исключающая действие самых неблагоприятных сочетаний возмущающих факторов,

- предложено во изменение некоторых статей Госгортехнадзора, отказаться от применения на кранах, работающих в закрытых помещениях в режиме рабочего торможения, нормально - закрытых тормозов, оставив за ними только функцию аварийного торможения,

7. Доказана нецелесообразность применения безребордных колес в сочетании с направляющими роликами, а также использование конических колес на кранах с раздельным приводом из - за отсутствия положительного эффекта и удорожания первоначальной стоимости крана.

8. Теоретически обоснована целесообразность применения конических крановых колес на изготовленных ранее и находящихся в эксплуатации кранах с центральным приводом.

9. С целью существенного снижения поперечных нагрузок на крановую систему разработана двухконтурная система автоматической стабилизации (САС) прямолинейного безперекосного движения крана. На вариант технической реализации САС получено два авторских свидетельства. Доказано, что при соответствующем выборе коэффициентов усиления автоматического регулятора, САС выполняет свое назначение при всех практически возможных возмущающих воздействиях.

10. Проведены на находящихся в эксплуатации кранах экспериментальные исследования ударных нагрузок, действующих на металлоконструкцию крана, при проходе ходовыми колесами рельсовых стыков, дающими основу для разработки соответствующей динамической модели. Доказано, что ударные нагрузки, действующие на главные балки, существенно ниже нагрузок, действующих на концевые балки. Показан сравнительный уровень нагрузок, возникающих в различных точках металлоконструкции крана. Экспериментально определено, в частности, что динамический коэффициент для середины пролета передней главной балки составляет 1,14 ,а для середины концевой балки- 1,47. Показана недостаточность метода кинематических воздействий для оценки уровня нагруженности элементов крана.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Лобов H.A. Динамика грузоподъемных кранов. - М: Машиностроение, 1987.- 157 с.

2. Грузоподъемные машины. Учебное пособие/ Под редакцией М.П. Александрова / М.П. Александров, JI.H. Колобов, И.П. Крутиков и др, -М: Высшая школа, 1973. -472 с.

3. Грузоподъемные машины: учебник, издание второе. / М.Г1. Александров, J1.H. Колобов, H.A. Лобов и др. - М: Машиностроение,

1988.-400с.

4. Лобоз H.A. Об устойчивости движения мостовых кранов. // Труды МВТУ. -1977.- N 255- Теория расчет и исследование ПТМ. - С.3-24

5. Лобов H.A. Динамика передвижения кранов: Учебное пособие. -М.: издание МВТУ, 1986 - 76 с.

6. Лобов H.A. Динамические нагрузки мостового крана при

его пуске и торможении. // Archiwum Budowy Maszin. ZESZYTS,.-WARZFWA, 1978.- Tom ХХУ, 1978. -6 L.

7. Лобов H.A. Устойчивость и нагрузки стационарного движения мостовых кранов // Труды МВТУ.-1979.- N 315- Теория, расчет и исследование подъемно-транспортных машин - С. 94-120.

8. Лобов H.A. Расчет динамических нагрузок мостового крана при его передвижении //Вестник машиностроения.-1976.- N 1.- С. 44-48.

9. Лобов H.A., Пивко A.B. К расчету вертикальных нагрузок, возникших при передвижении мостовых кранов// Труды МВТУ.-1976.- N 230-Исследование и расчет ПТМ.-С. 14-26.

Ю.Лобов H.A. Экспериментальное определение динамических нагрузок мостовых кранов при пуске и торможении // Известия ВУЗов.

Машиностроение- 1976.-№12.-С. 104-108.

11. Лобов H.A. Динамические нагрузки мостового крана с раздельным приводом механизма передвижения.//Вестник машиностроения .-1977.- N 8 - С.12-16.

12. Лобов H.A. Устойчивость движения мостовых кранов и способы ее повышения. //Вестникмашиностроения.-1977.- N 2. - С. 29-32.

13. Лобов H.A. Нагрузки мостового крана вследствие поперечного и вращательного движения моста //Вестник машиностроения.-1982.- N 6. -С. 31-35.

14. Лобов H.A. Нагрузка мостовых кранов при контакте реборд ходовых колес с рельсами //Вестник машиностроения.-1984.- N 7.-С . 22-26.

15. Лобов H.A. Распределение тяговых усилий приводных колес крана с центральным приводом. // Вестник машиностроения. — 1980.-№ 8.-С. 34-36.

16. Лобов H.A. Нагрузки мостового крана при его движении с постоянным перекосом моста. //Вестник машиностроения.-1986.- N 12. - С. 13-17.

17. Лобов H.A., Масягин A.B., Дулев И.А. О повышении долговечности ходовых колес мостовых кранов.// Вестник машиностроения .-

1989.-N2. -С. 30-34.

18. Лобов H.A. Динамические нагрузки металлоконструкций мостового крана с гибким подвесом груза.//Известия ВУЗов. Машиностроенке.-1978-N8.- С. 105-111.

19. Лобов H.A. Эксплуатационные свойства ходовой части кранов, ' • передвигающихся по рельсовому пути.//Подъемно-транспортная техника и склады.-1992.- N1. -С.12-14.

20 . Лобов H.A. Упругие колебания при интенсивном пуске мостового крана. Межвузовский сборник. // Исследование оптимальных металлоконструкций и деталей ПТМ.- Выпуск 2. Издание Саратовского университета.- Саратов.:-1978.- С. 103-111.

21.Лобов H.A., Пивко A.B., Рунов М.М. Датчик. перекоса крана мостового типа.// Машины, приборы, стенды.: Каталог МВТУ - 1984.-.№9-С.16-17.

22. A.c. 1527131. (СССР) Способ установки ходовых колес рельсовых грузоподъемных кранов./ H.A. Лобов, A.B. Пивко, A.B. Масягин //Б.И.-1989.-№45.

23. A.c. 1087453. (СССР) Устройство для управления приводами опор. . крана мостового типа./ H.A. Лобов // Б.И.-1984.-Л!>15.

24. A.c. 971775,(СССР) Устройство для определения положения опоры крана относительно подкранового пути. / Н.А.Лобов, М.М. Рунов, A.B. Пивко, В .А. Михеев, Ж.И. Соколенко, Л.А. Филь //Б.И.-1984.- .№ 43.

25. Лобов H.A. Устойчивость и нагрузки стационарного движения мостовых кранов // Научно-технический прогресс в машиностроении и приборостроении: Тезисы докл. Всесоюзная конференция.-М.,-1980-С .31

26.Лобов H.A. Нагрузки мостового * крана в режимах его установившегося движения // Новое в подъемно-транспортной технике: Тезисы докл. Всесоюзной научной конференции. - М.:-1985-С.60.

27 Лобов H.A. Эксплуатационные свойства ходовой части кранов,

передвигающихся по рельсовому пути.//Новое в подъемно-транспортном машиностроении.: Тезисы докл. Всесоюзной научно-технической

конференции. - М.:-1991-С.63.

28. Лобов H.A. Автоматическая стабилизация прямолинейного движения кранов// Научно- техническая конференция МГТУ им. Н.Э. Баумана, часть 2.: Тезисы доклада. - М.:-1995-С.126.

29. Лобов H.A. Нагрузки мостовых кранов в режимах стационарного движения и методы их кардинального уменьшения.// Подъёмно-транспортные машины на рубеже веков: Тезисы докл. Юбилейной н.-техн. конференции. — М.:- 1999- С.87.

30. Лобов H.A. Динамика передвижения кранов по рельсовому пути: Учебное пособие. -М.: Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2003- .230с.

31. Лобов H.A. Некоторые замечания по динамике неголономных систем. //Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Машиностроение.- 2005.- №2.-С. 118-124.

Подписано к печати 1Ч.02.р6г. Заказ № Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Критический анализ предшествующих работ и постановка задач и целей исследования

Глава 2. Разработка динамических моделей крана, передвигающегося по рельсовому пути

2.1. Механизмы передвижения кранов и их особенности

2.2. Динамические параметры металлоконструкций мостовых кранов и их особенности.

2.3.0собенности подкрановых путей мостовых кранов

2.4. Привод механизмов передвижения кранов.

2.5. Механика качения колеса по рельсу.

2.6. Тяговые усилия приводных колес.

2.7. Требования , предъявляемые к расчетным схемам.

2.8. Экспериментальные исследования процессов нагружения мостовых кранов в режимах их пуска и торможения.

2.5.1. Экспериментальное исследование крана г.п 20/5т.

2.5.2. Экспериментальное исследование магнитного крана г.п.

2.6. Обобщенная динамическая модель крана, передвигающегося по рельсовому пути, и разработка методики расчета динамических нагрузок, действующих на крановую систему.

Глава 3.Динамические нагрузки кранов при их пуске и торможении.

3.1. Динамические модели мостовых кранов.

3.2. Методика расчета динамических нагрузок металлоконструкции мостовых кранов в периоды их пуска и торможения.

3.3. Динамические нагрузки крана при его форсированном пуске

Глава 4. Нагрузки крановой системы в режиме установившегося движе

К передвигающимся по рельсовому пути относятся многие типы грузоподъемных кранов. Это - мостовые и козловые краны, мостовые перегружатели, башенные и портальные краны, железнодорожные, консольные и некоторые другие специальные краны. Проблемы механики, связанные с взаимодействием крановой системы с рельсовым путем, в полной мере проявляются в тех случаях, когда передвижение самого крана является не эпизодическим, установочным движением, а когда это движение является технологическим и повторяющимся, как правило, каждый рабочий цикл. К такого типа кранам относится в первую очередь мостовые краны и отчасти козловые. Эти типы кранов и являются объектами настоящего исследования. Мостовые краны широко используются в машиностроении, металлургическом производстве, на заводах стройиндустрии, в других производственных отраслях. По данным [80] в СССР в 1988г. выпускалось до 40-50 тысяч в год мостовых кранов различных модификаций и назначения, а в эксплуатации их находилось до 400 тысяч единиц.

В настоящее время наибольшее распространение имеют двух-балочные мостовые краны с опорной грузовой тележкой, с гибким подвесом транспортируемого груза (на канатах), с раздельным приводом механизма передвижения, с двухребордными цилиндрическими колесами. Привод механизмов передвижения кранов - электрический, преимущественно от асинхронных двигателей, управляемых с помощью магнитного контроллера с системой полуавтоматического управления, контролирующего время работы двигателя на каждой механической характеристике при пуске двигателя или силового контроллера (реже). Тормоза механизмов передвижения - нормально-замкнутые, колодочные или дисковые с приводом от электромагнита или электрогидротолкателя. Подкрановый путь выполняется либо в виде кранового рельса специального профиля, либо в виде железнодорожного рельса нормальной колеи, либо (для кранов малой грузоподъемности) в виде квадратного бруса. Фабричная длина рельсов обычно 6-12 метров, стыки рельсов, как правило, не завариваются.

Мостовые краны являются тяжело нагруженными машинами: суточная загрузка кранов доходит до 70-80%, величины поднимаемых грузов доходят до 75-85% номинальной грузоподъемности, фактический режим работы кранов подчас завышается по сравнению с нормативным [38].

Несмотря на то, что конструкции мостовых кранов совершенствовались многие годы, в настоящее время имеют место многочисленные преждевременные отказы крановой системы (кран -подкрановый путь). Кроме эксплуатационных и технологических, таких как нерегламентируемое обслуживание, нарушение правил эксплуатации и т.п., причинами отказов являются конструктивные несовершенства крановых узлов и последствия несовершенства современных методов их расчета.

Наиболее характерными причинами и последствиями ранних отказов являются: малый срок службы крановых колес [69,77,146] и подкрановых рельсов, усталостные разрушения концевых балок в местах установки колес и их соединениях с главными балками [38], а также разрушение тихоходных валов механизмов передвижения с навесными редукторами [111], расшатывание и изнашивание колеи рельсового пути, в редких случаях сход колес с рельсов, поломки направляющих роликов в кранах с безребордными ходовыми колесами [69,177] и некоторые другие.

Выбраковка крановых колес происходит в основном из-за повышенного износа их реборд. Нередки случаи, когда крановые колеса служат 4-3, атои1 месяц при регламентированном сроке 5-12 лет, срок службы подкрановых рельсов снижается до 50-40 % регламентированного. Аналогичная ситуация наблюдается и в зарубежных странах[69,170]. По данным [95] в нашей стране в конце 80-х годов выпускалось до 480 тысяч крановых колес, на изготовление которых расходовалось 80 тысяч тонн высококачественной стали. Большая часть этих колес шла на замену изношенных. Эти сведения подкрепляются нашими наблюдениями на

Череповецком металлургическом комбинате, ЗИЛе, АЗЖ,

Московском заводе "Серп и молот", Карачаровском механическом заводе и других.

Известно много способов повышения долговечности ходовых колес и подкрановых рельсов: применение сорбитизации и других методов термообработки колес, смазывание их реборд, замена штампованной заготовки колес катанной, замена цилиндрических колес колесами другого профиля (конического и более сложного). Однако, главная причина малой долговечности ходовых колес и рельсов - возникновение значительных поперечных (по отношению к направлению рельсового пути) нагрузок на колеса изучалась мало, подчас на низком теоретическом уровне, без должного экспериментального подтверждения рекомендацией по совершенствованию ходовой части кранов.

Усталостные разрушения концевых балок в местах установки колес и в узлах соединения с главными балками считались следствием циклического нагружения металлоконструкции крана только за счет работы механизма подъема груза. Нагрузки на концевые балки, возникающие при передвижении крана, определялись либо по упрощенным схемам, либо вовсе игнорировались.

К последним относятся вертикальные ударные нагрузки значительной величины, возникающие при проходе ходовыми колесами местных неровностей рельсового пути, а также поперечные горизонтальные нагрузки, действующие на концевые балки, вызывающие их изгиб и весьма опасное кручение.

Другой важной причиной инициации данной работы послужило наличие устаревших норм на установку крановых колес, регламентируемых ГОСТом, стандартами других стран, а также использование в практике проектирования кранов нормативных коэффициентов , не имеющих теоретического или экспериментального обоснования ("коэффициент реборд" при расчете сил сопротивления передвижного крана, "коэффициент толчков", максимальное отношение пролета крана к базе крана и других), отсутствие теоретического обоснования путей снижения динамических нагрузок и путей рационального конструктивного совершенствования ходовой части кранов, в том числе с использованием средств автоматического управления.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Реализация результатов проведенной работы и предложенных рекомендаций позволяет значительно повысить ресурс ходовых колес мостовых кранов (в 5 - 6 раз), их рельсовых путей (не менее чем в два раза), металлоконструкции кранов, а также снизить уровень крановых нагрузок на строительную часть здания, в котором работает кран, и увеличить безопасность его работы. В результате проведенных исследований решена важная народно - хозяйственная задача по созданию конкурентно -способных конструкций кранов мостового типа общего и специального назначения.

2. На основании экспериментальных исследований мостовых кранов, находящихся в эксплуатационных условиях, установлено что:

- кран, опирающийся ходовыми колесами на рельсовый путь, является внешне статически неопределимой системой особого рода, раскрыть которую можно только в результате решения системы дифференциальных уравнений, описывающих движение крана, составленных с учетом упругой податливости металлоконструкции крана и поперечного упругого скольжения колес относительно рельсов,

-металлоконструкция после некоторого передвижения крана переходит в новое (или приобретает новое) напряженно деформированное состояние, уровень которого сопоставим с тем уровнем, который металлоконструкция имеет (или имела) в периоды пуска или торможения крана.

3. Для исследования механики передвижения кранов по рельсовому пути была использована в аналитической форме и развита теория упругого скольжения катящегося кранового колеса по рельсу, позволившая определить аналитически силы упругого скольжения, действующие на крановые колеса, как в продольном, так и в поперечном направлении их движения.

4. Разработаны на основе экспериментальных исследований динамические схемы мостового крана и соответствующие математические модели, позволяющие теоретически определить закономерности изменения всех основных нагрузок, действующих на крановую систему, как в периоды нестационарного, так и в периоды стационарного движения крана.

5.Установлено, что главным возмущающим воздействием, приводящим к поперечному смещению крана и его вращательному движению и, следовательно, к нагружению крана поперечными силами, является перекос крановых колес в горизонтальной плоскости. Следующими по силе действия возмущающими факторами являются неравенство движущих или тормозных усилий приводных колес, а также сил сопротивления передвижению двух сторон крана.

6. С целью снижения уровня динамических нагрузок, действующих на крановую систему, и повышения ресурса её работы разработаны теоретически обоснованные следующие конструктивно - технические мероприятия:

- рациональная схема установки крановых колес, исключающая действие самых неблагоприятных сочетаний возмущающих факторов,

- предложено во изменение некоторых статей Госгортехнадзора, отказаться от применения на кранах, работающих в закрытых помещениях в режиме рабочего торможения, нормально - закрытых тормозов, оставив за ними только функцию аварийного торможения,

7. Доказана нецелесообразность применения безребордных колес в сочетании с направляющими роликами, а также использование конических колес на кранах с раздельным приводом из - за отсутствия положительного эффекта и удорожания первоначальной стоимости крана.

8. Теоретически обоснована целесообразность применения конических крановых колес на изготовленных 20 -25 лет тому назад и находящихся в эксплуатации кранах с центральным приводом.

9. С целью существенного снижения поперечных нагрузок на крановую систему разработана двухконтурная система автоматической стабилизации

САС) прямолинейного безперекосного движения крана. На вариант технической реализации САС получено два авторских свидетельства. Доказано, что при соответствующем выборе коэффициентов усиления автоматического регулятора, САС выполняет свое назначение при всех практически возможных возмущающих воздействиях.

10. Проведены на находящихся в эксплуатации кранах экспериментальные исследования ударных нагрузок, действующих на металлоконструкцию крана, при проходе ходовыми колесами рельсовых стыков, дающими основу для разработки соответствующей динамической модели. Доказано, что ударные нагрузки, действующие на главные балки, существенно ниже нагрузок, действующих на концевые балки. Показан сравнительный уровень нагрузок, возникающих в различных точках металлоконструкции крана. Экспериментально определено, в частности, что динамический коэффициент для середины пролета передней главной балки составляет 1,14 ,а для середины концевой балки- 1,47. Показана недостаточность метода кинематических воздействий для оценки уровня нагруженности элементов крана.

1.Абрамович И.И. Современные методы расчета кранов мостового типа за рубежом.-М.:НИИИНФОРМТЯЖМАШ.12-66-9,1966.-36с.

2. Абрамович И.И., Березин В.Н., Яуре А.Г. Грузоподъемные краны промышленных предприятий. Справочник. -М.:Машиностроение, 1989.-359с.

3. Абрамович И.И. Определение перекосных нагрузок, возникающих при движении козловых кранов//Вестник машиностроения. 1969.N3,c.42-45.

4. Аглиулин Х.Н. Исследование влияния давления, скорости и твердости поверхности на условия сцепления при качении с проскальзыванием. //Машиноведение. 1970.N4,c.96-l 00.

5. АлександровМ.П., Колобов JI.H. ,Лобов Н.А. и др. Грузоподъемные машины.- М.: Машиностроение, 1989.-399с.

6. Алексеев Р.К. Влияние сил бокового увода на свободное движение мостового крана с раздельным приводом механизма передвижения.//Труды Ленингр. политехнического ин-та; N268.Л. 1966,с. 101-109.

7. Алексеев Р.К. Движение крана при нарушении сцепления приводных колес.//Тр.ВНИИПТМАШ.-1969.-Вып.7.(94).-с. 128-137.

8. Алексеев Р.К. Упругое взаимодействие трансмиссии и металлоконструкции мостового крана с учетом псевдоскольжения приводных колес.//Тр.ВЗПИ.-1976,-Вып. 95 .-с.34-3 8.

9. Альбрехт В.Г., Бромберг Е.М., Иванов К.Е. и др. Бесстыковый путь и длинные рельсы. М,Транспорт,1967.-260с.

10. Ю.Андронов А.А., Витт А.А., Хайкин С.Э. Теория колебаний.-М.: Физматгиз, 1950.-915 с.

11. И.Аникеева Ф.Л. Влияние точности установки ходовых крановых колес на их срок службы.//Тр.ВНИИИПТМАШ.-1972.-Вып.1.-с.36-45.

12. Артоболевский И.И., Лощилин B.C. Динамика машинных агрегатов на предельных режимах движения.- М.: Наука, 1977.-325с.

13. А.с. 1300326(СССР), МКИ 3601М 17/00.Стенд для исследования взаимодействия кранового колеса с рельсом./ О.А. Емельянов, В.П. Шепотько, В.Ф.Задирака. -Опубл. в Б.И.,1987,Ш2.

14. А.с.418431(СССР). Ходовое колесо./ Ю.М. Григорьев и др. -Опубл. в Б.И,1974,№.

15. А.с.433089(СССР). Ходовое колесо крана./ Б.П. Румянцев и др. -Опубл. в Б.И., 1977,N23.

16. А.с.349000(СССР). Механизм передвижения мостового крана. /В.М. Соболев, Г.П. Ермаков. -Опубл. в Б.И.,1974,Ш0.

17. А.с.463617(СССР). Ходовое крановое колесо./В.Д. Недомолкин.-Опубл. в Б.И.,1975,Ш0.

18. А.с.464520(СССР). Крановое колесо./Е.Н. Пантелеев и др. -Опубл. в B.n,1975,Nll.

19. А.с.536113(СССР). Ходовая часть мостового крана./Ю.М. Григорьев.-Опубл. в B.H,1976,N43.

20. А.с.562492(СССР). Регулируемая опора ходовых колес грузоподъемных кранов./И.М. Добровинский и др.- Опубл. в Б.И., 1977,N23.

21. А.с.604799(СССР). Ходовое колесо с ребордами./В.А. Ромащенко и др. -Опубл. в Б.И., 1978,N16.

22. А.с.627063(СССР). Ходовое крановое колесо./В.А. Суханкин.- Опубл. вБ.И,1978,Ш7.

23. А.с.630199(СССР). Крановое колесо./Н.В. Ткаченко и др.- Опубл. в B.M.,1978,N40.

24. А.с.732190.(СССР). Мостовой кран./П.Д. Хромов и др.- Опубл. в B.K,1980,N17.

25. А.с.901240.(СССР). Крановое колесо. /А.П. Яценко. -Опубл. в B.M.,1981,N4.

26. А.с.929532.(СССР). Крановое колесо./Ф.К. Иванченко и др.,-Опубл.в Б.И.,1982,М9.

27. А.с.(СССР).Устройство для определения положения опоры крана относительно рельсового пути./Н.А. Лобов, М.М. Рунов, А.В.Пивко и др.-Опубл. вБ.И.,1982,Ш1.

28. А.С. 152131.(СССР). Способ установки ходовых колес рельсовых грузоподъемных кранов./Н.А. Лобов, А.В. Пивко, А.В. Масягин. -Опубл. в B.H.,1989,N45.

29. А.С. 1087453.(СССР). Устройство для управления приводами передвижения опор крана мостового типа./Н.А. Лобов.,- Опубл. в Б.И.,1984,№5.

30. Бабаков И.М. Теория колебаний.- М. :Наука, 1965.-559с.

31. Балашов В.П., Розенштейн Б.М .и др. Испытания мостового крана грузоподъемностью12,5т.,пролетом23м.//Тр.ВНИИИТМАШ.-1962,-вып.9(31).с-41-42.

32. Балашов В.П. Методика определения динамических сил перекоса мостовых кранов с раздельным приводом механизма передвижения.//Тр. ВНИИИТМАШ.-1966-Вып.8(72).-с.87-119.

33. Балашов В.П. О расчете металлоконструкций мостовых кранов при нагружении силой перекоса. //Тр.ВНИИИТМАШ,-1968.- Вып.4(84).-с 189205.

34. Балашов В.П., Кузовков Е.А. Механизмы передвижения кранов с коническими колесами и раздельным приводом.//Сб-к трудов ВЗПИ.-1976.-Вып.95.-с.56-63.

35. Барбашин Е.А. Введение в теорию устойчивости.-М.:Наука, 1967.-223с.

36. Барнштейн М.Ф., Зубков А.Н. Исследование поперечных сил, возникающих при движении мостового крана. -Динамика сооружений. Под ред. Коренева Б.С., М. :Изд. лит. по строит.,1968,- с.4-31.

37. Батуев Г.С., Голубков Ю.В., Ефремов А.К. и др. Инженерные методы исследования ударных процессов. -М.: Машиностроение, 1977.-240с.

38. Бать А.А. Нагрузки для расчета крановых и подкрановых конструкций.-Сб. докл. Крановые металлоконструкции. Изд. ВНИИИТМАШ.-1974.-Вып. 1 (74)-с.36-37.

39. Бененсон И.И., Концевой Е.М. Повреждения металлоконструкций крановых мостов в эксплуатации и методы их устранения. //Тр. ВНИИИТМАШ.-1974.-Вып. 1 (74).-с.36-87.

40. Бессекерский В.А. ,Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования.-М.,:Наука,1975.-767с.

41. Бидерман B.JI. Теория механических колебаний.- М. :Высшая школа, 1980.-408с.

42. Борисов Ю.М., Соколов М.М. Электрооборудование подъемно-транспортных машин.-М. .'Машиностроение, 1971 .-375с.

43. Будиков Л.Я. Исследование периода разгона мостового крана. //Конструирование и производство транспортных машин: Респ. межвед. тематич. научно-технич. сб. (Харьков). 1979.-Вып. 11. -с.116-119.

44. Валь В.Н. Исследование вертикальных воздействий мостовых кранов на подкрановые балки.- Автореф. дис. .канд. техн. наук.05.05.05.-М.,1970.-21с.

45. Вейц В.Л. Динамика машинных агрегатов.-Л. Машиностроение, 1969,-368с.

46. Вершинский А.В., Гохберг М.М., Семенов В.П. Строительная механика и металлические конструкции.-Л. Машиностроение, 1984.-231с.

47. Вибрации в технике. Справочник.т.1,.6.-М.Машиностроение, т.1. ,1978.-352с.; т.2,1979.-351с.; т.3,1980.-544с.; т.4.,1981.-509с.; т.5.,1981,-496с.; т.6.,1981.-456с.

48. Вирабов Р.В. О реализации касательной силы в зоне контакта упругих тел при качении.//Машиноведение.1967.№2, с.15-22.

49. Герасимяк Р.П., Петров Н.К. Нагрузки в крановых механизмах, вызываемые знакопеременными электромагнитными моментами асинхронного двигателя.//Вестник машиностроения. 1968. №6,с.18-19.

50. Глаголев Н.И. Исследование взаимодействия колес и рельсов и некоторых связанных с ним явлений. -Дис. .докт. техн. наук., Инст. механики АН СССР.М. 1947.-3 86с.

51. Глушко М.Ф., Сухомлин М.Н. Статические боковые усилия на ходовые колеса мостовых кранов. -Сб. Детали машин и подъемно-транспортные машины.,-Вып.5: Киев,1968.-с.95-98.

52. Гоммеля С.П., Иванченко Ф.К. Динамические нагрузки в механизмах грузоподъемных машин.//Вестник машиностроения. 1952. №6 -с.11-18.

53. Голошейкин В.А. Исследование боковых поперечных сил в ходовой части четырехколесного мостового крана с горизонтальными направляющими роликами. :Автореф. дис. .канд.техн. наук: 05.05.05.Л.,1982.-23с.

54. Гольман Г.Б. Горизонтальная жесткость моста крана.// Вестник машиностроения.1955.№7.-с. 11-12.

55. Горбачев А.Г. Вибрации мостовых кранов при передвижении по рельсам.: Кн.Динамика крупных машин. М. Машиностроение. 1969.-е. 131136.

56. ГОСТ 4121-76.Рельсы крановые. Технические условия. -М.1975.

57. ГОСТ 10791-81.Колеса цельнокатанные. Технические условия.-М.1980.

58. ГОСТ 24378-88'Е.Краны мостовые электрические. Технические условия.М.1980.

59. ГОСТ 25711-83 .Краны мостовые электрические общего назначения г/п 5. .50т. Типы, основные параметры и размеры. Введ.1.07.85.М.:Изд-во стандартов. 1985.

60. ГОСТ 27584-88. Краны мостовые и козловые электрические. Введ.01.01.90. М.: Изд-во стандартов. 1988.

61. Гохберг М.М. О динамических воздействиях на металлоконструкции кранов, возникающих при их передвижении. -Труды Ленингр. политехи, инта: №3, Л.Д955.С.17-41.

62. Гохберг М.М. Металлические конструкции кранов. -М -Л.: Машгиз, 1959.-182 с.

63. Гохберг М.М. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин.-М-Л. Машиностроение. 1964.-328 с.

64. Григорьев Н.И. Нагрузки кранов. -М -Л. :Машиностроение.1964.-168 с.

65. Григорьев Ю.М., Ромащенко В.А. Повышение устойчивости движения мостового крана при установке конических колес по способу "обратный конус".//Вестник машиностроения. 1975.N5. с.39-42.

66. Гришаев Н.Н. Из опыта эксплуатации мостовых кранов тяжелых режимов.//Вестник машиностроения. 1960,N4,-с. 15-16,

67. Грузоподъемные машины. Под ред. М.П. Александрова. -М.: Высшая школа.1973 .-472с.

68. Грузоподъемные краны. Под ред. М.П. Александрова. Пер.с немецкого.-М.: Машиностроение. Кн.1. 1981.-216с.; Кн.2. 1981.-287с.

69. Денишенко Н.Ф. Безребордные колеса мостовых кранов. //Вестник машиностроения.!969.№ 6,-с.13-14.

70. Добровеньский В.А. Вопросы влияния перекоса осей ходовых колес мостового крана и состояния подкрановых путей на долговечность ходовых колес.//Подъемно-транспортые машины./ Тульский политех. ин-т.-1973.~ Вып.1.-с.99-104.

71. Дулев И.А. Разработка методов расчета сил взаимодействия ходовых колес кранов при их движении по рельсовому пути.: Дис. .канд.техн.наук: 05.05.05.-М .1989.-216с.

72. Дулев И.А. Определение сил трения при стационарном качении кранового колеса по рельсу .//Машиновед ение.-1989- N3.-c.13-16.

73. Дулев И.А. Прикладной метод определения зависимостей между усилием и скольжением для крановых ходовых колес.// Изв. вузов. Машиностроение.-1988.-№ 10 -с. 108-112.

74. Дусье В.Е. Исследование работы металлоконструкций мостовых кранов при действии вертикальных кинематических возмущений. :Автореф.дис. .канд. техн. наук.:05.05.05.-Св-ск.1969-16с.

75. Дусье В.Е.,Богоявленский В.Н.,Петухов П.З. Вертикальные динамические деформации моста при движении крана по рельсам.-Сб.трудов УПИ, 188.Свердл-ск. 1971 ,-с. 15-20.

76. Ермаков Г.П. Срок службы ходовых колес мостовых кранов.-Труды Челяб.политех.ин -Ta:N 59 .Челябинск, 1959.-е. 105-111

77. Ермаков Г.П. Кинематика и силовое взаимодействие мостовых кранов с подкрановыми путями при торможении. :Автореф. дис. .канд. техн. наук :05.02.02.-Челябинск. 1973.-24с.

78. Ермаков Г.П., Соболев В.М. Торможение мостовых кранов с раздельным приводом механизма передвижения.-Научн.тр.Челяб.политех.ин-та:Сб.74.Челябинск.1969.-с.37-41.

79. Житницкий С.П. Поперечные силы ходовых колес крана большой грузоподъемности.//Известия ВУЗов.Машиностроение. 1962,N12-С.96-103.

80. Иванов В.Н. Влияние скольжения колес и несовершенство укладки рельсов на движение четырехопорного крана.// Подъемно-траспортное оборудование:Респ.межвед.научн.-технич. сб.Киев.-1986.-Вып.17.-с.48-51.

81. Иванов В.Н.,Ковальский Б.С.Применение крановых ходовых колес с коническим ободом при раздельном приводе механизма передвижениямостового крана.-Реферат.сб.ПТО,6- 8213,М. 1982,ЦНИИТЭИТЯЖМАШ,-с. 1 -2.

82. Иванченко Ф.К. Динамические нагрузки в рельсовых механизмах передвижения.//Вестник машиностроения. 1965,N3,- с.36-40.

83. Иванченко Ф.К.,Миронов А.Ф. Экспериментальные исследования динамических нагрузок в механизмах передвижения рудного крана.//Известия вузов.Машиностроение. 1964,N3,-с. 26-30.

84. Изосимов И.В.,Фигаровский А.В.,Пичучин С.Ф. и др. Исследование силовых воздействий от мостовых кранов.-Сб.Металлические конструкции. М.Стройиздат. 1966.-С.39-43.

85. Ишлинский А.Ю. О проскальзывании в области контакта при трении качения./ТИзвестия АН СССР OTH.1956.N6.-C.41-49.

86. Казак С.А. Динамика мостовых кранов.-М.:Машиностроение.1968.472с.

87. Казак С.А. Усилия и нагрузки в действующих машинах. -М-Сверд-ск. :Машгиз. 1960.-168с.

88. Казак С.А. Особенности разгона механизмов передвижения кранов при гибком подвесе груза.//Вестник машиностроения. 1970.N11.-С.9-11.

89. Казак С.А. Влияние стыков рельсов подкрановых балок на динамические нагрузки крановых мостов.//Вестник машиностроения. 1966.N3,-c.30-33.

90. Карих И.Н.,Соболев В.М.,Ермаков Г.П. Экспериментальное определение коэффициента упругого скольжения при качении.-Сб.Подъемно-трасп.машины.Тула. 1981 .-с.39-43.

91. Кивенсон Б.М. Разработка методов и средств снижения нагрузок на реборды крановых колес. :Автореф.дис. .канд. техн. наук. :05.05.05 .-Харьков., 1990-16с.

92. Кириченко А.И. Подкрановые пути.-М. Машиностроение. 1966.-119с.

93. Ковалев Н.А. Боковые колебания подвижного состава. М. :Трансжелдориздат. 1957.-245с.

94. Ковальский Б.С. Конические ходовые колеса.//Вопросы механизации. 1939.N 10-11.-С.27-30.

95. Ковальский Б.С. Грузоподъемные машины. Передвижение кранов.-Харьков. :ХВКИУ. 1963 .-216с.

96. Ковальский Б.С. Вопросы передвижения мостовых кранов.-Луганск: Восточноукраинский государственный университет. 1998.-39с.

97. Ковальский Б.С. О применении конических ходовых колес на мостовых кранах.//Вестник машиностроения. 1978,N6- с.9-11.

98. Ю2.Конопля А.С. Вопросы силового взаимодействия крановых ходовых колес с рельсами.:Автореф.дис. .канд. техн. наук.:05.05.05.-Л.,1970.-22с.

99. Конопля А.С. Силовое взаимодействие крановых ходовых колес с рельсами.-Труды Ленингр. инж-стр.ин-та.^5 5 .Л. 1968.-с.21-51.

100. Ю4.Концевой Е.М.,Розенштейн Б.М. Примеры хрупких разрушений некоторых крановых конструкций.-Сб.н.трудов ВНИИИПТМАШ, Nl,Bbin.l.,M.1973.-c.3-13.

101. Ю5.Крейчи З.Ф. Некоторые вопросы работы концевых балок мостов.-Труды ВНИИИПТМАШ:вып.З (90)6М., 1969.-е. 103-121.

102. Юб.Кузовков Е.А. Исследование бокового скольжения ходовых колес мостового крана.//Вестник машиностроения.-1973. -N9.-C.23-26.

103. Ю7.Кулаков Ю.Н. Влияние погрешностей монтажа ходовой части мостовых кранов на долговечность колес.//Тр. Красноярского сельхоз.ин-та.-1965.-т.21.-с.205-212.

104. Курс теоретической механики. Под редакцией К.С. Колесникова.-М.: Изд. МГТУ им Н.Э.Баумана, 2000.-735с.

105. Липатов А.С. Исследование случайных нагрузок на реборды колес мостовых кранов.:Дис. .канд. техн. наук:01.02.06.-М.,1982.-133с.

106. Ю.Лобов Н.А.,Масягин А.В.,Дулев И.А. О повышении долговечности ходовых колес кранов.//Вестник машиностроения.-Ю89.-№.с.30-34.

107. Ш.Лобов Н.А. Динамика грузоподъемных кранов.-М. Машиностроение, 1987.-157с.

108. Лобов Н.А. Динамика передвижения кранов по рельсовому пути. -М.: МГТУ им Н.Э Баумана, 2003.-230с.

109. Лойцянский А.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики.-Т.2,-М.:Госуд.изд.техн.-теор.лит-ры. 1955.-595с.

110. З.Мандельштам Л.И. Лекции по теории колебаний.-М.: Наука. 1972.418с.

111. Минов Д.К. Механическая часть электрического подвижного состава.-М.:Госэнергоиздат.1959.-383с.

112. Миронов А.Ф.,Иванченко Ф.К. Некоторые вопросы динамики механизмов передвижения кранов.-Сб.Динамика крупных машин. М. Машиностроение. 1969.-е. 125-127.

113. Пб.Неженцев А.Б. О выборе динамической модели для расчета горизонтальных динамических нагрузок мостовых кранов. //Конструирование и производство транспортных машин: Респ. межвед.тематич.научн.-техн. сб.(Харьков).1983.-Вып.15.-с.39 -44.

114. ОСТ.24.090.72-83.Нормы расчета стальных конструкций мостовых и козловых кранов.-М., 1983.-92с.122.0СТ.24.090.77-84.Колеса крановые. Технические условия.-М.1984.10с.

115. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара.-JI. Машиностроение, 1970.-320с.

116. Пановко Я.Г., Губанова И.И. Устойчивость и колебания упругих систем.-М.:Наука. 1967.-420с.

117. Парницкий А.Б.,Шабашов А.П.,Лысяков А.Г. Мостовые краны общего назначения.-М. Машиностроение. 1971 .-351с.

118. Патрикеев А.Б., Щукин Я.А. К вопросу о горизонтальных силовых взаимодействиях ходовых колес мостовых кранов с рельсами.//Вестник машиностроения. 1965,Nl-с.31-34.

119. Пелипенко И.А. Экспериментальные исследование мостовых кранов с ведущими коническими колесами. -Сб.науч.тр.Челябинского политех, ин-та: К59.Челябинск.-с.43-49.

120. Петухов П.З., Богоявленский В.Н., Дусье В.Е. Работа несущих конструкций мостовых кранов при вертикальных ударах на стыках рельсов.-Науч.тр.Урал.политех.ин-та:Сб.146.Сверд-ск.1966.-с.21-32.

121. Попов Г.П., Вавилов А.А. и др.Создание статически определимых мостовых кранов. -Сб. Технология и организация производстваЛ"46Д967.-с.15-31.

122. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. -М.: НПО ОБТ.1993.-235с.

123. Правила расчета подъемных устройств. Материалы ФЕМ. -М.:Изд.ВНИИСТРОЙДОРМАШ, 1972.-206с.

124. Прочность, устойчивость, колебания.-Сб-к в 3-х т.-М.: Машиностроение, т.3.,1968.-568с.

125. Разработка комплекса мероприятий по повышению технического уровня кранов, поставляемых на предприятия черной металлургии. -НИР. Тема N 6719,:Apx.N 72АНИ,ВНИИИПТМАШ.М.1989. -156с.

126. Расчеты крановых механизмов и их деталей.-М. Машиностроение. 1971 .-495с.

127. Рахманый А.С. Исследование горизонтальных нагрузок на мостовой кран при пуско-тормозных режимах движения. :Автореф.дис. .канд. техн. наук:05.05.05.-Харьков,1981.-23с.

128. РТМ 24.090.30-77.Краны грузоподъемные мостовые. Нормы расчета и проектирования. -М., Изд. НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1978,- 31с.

129. РТМ 24.190.07-85.Нормы расчета стальных мостовых кранов грузоподъемностью свыше 50т.-М.Изд.НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1985.-102с.

130. РТМ 24.090.27-77.Краны грузоподъемные. Расчетные нагрузки. -М. Изд. НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1977.-42с.

131. Сегаль Д.И. Результаты исследования нагруженности механизмов передвижения мостовых кранов. -Тр. ВНИИИПТМАШ :N1, вып.3,м.1973.-с.32-47.

132. Соболев В.М. Деформация металлоконструкции и её влияние на движение мостового крана. -Межвузовский сб-к. Исследование оптимальных металлоконструкций и деталей подъемно-транспортных машин. т.1, Куйбышев. 1976.-е. 133-141.

133. Соболев В.М. Горизонтальные нагрузки при свободном движении мостового крана в период пуска.//Вестник машиностроения.1975.N10,-c.21-24.

134. Соболев В.М., Пелипенко И.А. Эффективность конических колес в мостовых кранах.//Вестник машиностроения. 1968., N11.-C.18-20.

135. Соболев В.М. Скольжение крановых колес.//Вестник машиностроения. 1970.N2.-c.8-9.

136. Соболев В.М., Яшуков В.П. Упругое скольжение ходовых колес по рельсам и его влияние на движение мостового крана.-Научн.тр.Челяб.политех.ин-та. :Сб. 123 .Челябинск, 1973 .-с. 182-186.

137. Соколов М.М., Петров Л.П., Масандилов Л.Б. и др.Элект-ромагнитные процессы в ассинхронном электроприводе.-М.: Энергия. 1967,-201с.

138. Спицына Д.Н., Аноскин И.В. Исследование динамики металлоконструкций литейных кранов при разгоне./ЛЗестник машиностроения.-1986,-N5.-c.25-30.

139. Спицына И.О. Повышение долговечности крановых ходовых колес.//Вестник машиностроения. 1973,N3.-C.36-37.

140. Справочник по динамике сооружений.Под.ред.Б.Г.Коре-нева,И.М.Рабиновича.-М.:Стройиздат. 1972.-511с.

141. Справочник по кранам: в 2 т. Т. 1 .Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов, их приводов и металлических конструкций./Под общ.ред.М.М.Гохберга.-Л. .-Машиностроение, 1988.-536с.

142. Т.2.Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов./Под общ.ред.М.М.Гохберга.-М. Машиностроение, 1988.-559с.

143. Стрелков С.П. Введение в теорию колебаний.-М.:Гос-техиздат.1950.-344с.

144. Сухомлин М.Н. К вопросу о качении цилиндра при воздействии на него осевой нагрузки./УИзветия ВУЗов.Машиностроение.-1971 ,N7-c.75-80.

145. США.Патент N 3166023.Устройство,препятствующее перекосу крана. :Опубл. 19.01.1965,т. 810,N3 .Кл.США 105-163.Кл. СССР 35в.УДК 621.874(088.8)

146. Тетельбаум И.М. Механические колебания.-Энцикл.сп-к Машиностроением. 1 ,кн.2.М. :Машгиз. 1947.-е. 121 -164.

147. Технические условия на проектирование мостовых электрических кранов.-М. :Изд.ВНИИИПТМАШ. 1960.-90с.

148. Тимошенко С.П. Прочность и колебания элементов конструкций.М. :Наука. 1975 .-704с.

149. Тормозные устройства. Справочник. Под ред.М.П. Александрова. -М:Машиностроение. 1985.-311с.

150. Трутень В.А., Кулаков Ю.Н. Повышение долговечности ходовых колес мостовых кранов.//Вестник машиностроения. 1969, N3-C.45-46.

151. Филиппов А.П. Колебания деформируемых систем.-М.: Машиностроение. 1970.-734с.

152. Хайкин С.Э. Физические основы механики.-М:Наука.1971.-171с.

153. Хохарин А.Х. О боковых воздействиях мостовых кранов на каркас промышленного здания.//Промышленное строительство. 1962,N 8,-c.l 1-15.

154. Чудаков Е.А. Движение бездифференциальной тележки с жесткими колесами.-M.-JI. :Изд.АН СССР, 1946.-166с.

155. Alexejew R.K. Statische elastische Wechselwirkekung swischen Fa hrantriebund Krantragwerk in Bruckenbau. // Hebezeuge und Fordermittel.l973.N 13,-Heft4.

156. Billich I. Die Seitenkrafte au Laufkranen mit Einzelantrieb.// Forder und Heben.l966.N7-s.565-568.

157. Billich I. Die Seitenkrafte bei Llaufkranfahrwerken.//Forder und1. Heben.19.

158. Carter F.W. On the action of locomotive driving wheel.// Proceedings

159. Royal Society ofLondon.A112.1926.-p,151-157.

160. Carter F.W. On the stability of Running of Locomotives.// Proceedings Royal Society of London.vol.121.1928.-p.585-597.

161. Cselenyi J. Einfu der Fahranhiebe von Bruckenkranen und das dynamische Verhalfen.// Hebezeuge und Fordermittel.N7.1970-s. 217222.

162. Gallos M. Obciazenia suwnic pomostowych silami bocznymi.-Prace OBRDUT (Osradek Badawczo-Rozwojowy Dzwignic i Urzadren Transportowych).: Bytom.Nl. 1973 .-30s.

163. Eckardt G. Zum Spurkranzverschlei and Bruckenkranen. Wissenschaftliche Zeitschrift.V.26,N6.:Magdeburg.l982-s. 13-15.

164. Engel A. Ermittlung der Radiasten und Fuhrungskrafte schwerer Hultenwerkskrane und deren Einflu. auf die Beanspruchung des Kranbahntragers. -Disertation.TU. Munchen. 1971.

165. Kalker J.J. Review of wheel-rail rolling contact theories.-The general problem of rolling contact. :ASME.1980.-p.77-92.

166. Mayer S. Seitenbrafte von Bruckenkranen mit Einzelradantrieb durch Asynchronmotoren.//Hebezeuge und Fordermittel. 1964,N10.-s.333-336.

167. Marquardt H. Berechnungsmodell fur die Horizontalkraftean Bruckenkranen Wahrrend der gleichformigen Fahrbewegung.-Wissenschaftliche Zeitchrift TH Magdeburg 17 (1973) 6.

168. Marquardt H.-G. Einflu der Fahrbewegung auf die Horizontalkrafte and Bruckenkranen.//Hebezeuge und Fordermittel. 1977, N7-s. 196-202.

169. Mertens P. Dinamische Seitenkrafte bei Bruckenkranen.//Fordern und Heben.l965.Messe Sonderausgabe.-s.245-248.

170. Neugebauer R. Beitrag zur Anfahrdynamik von Bruckenkranen mit elektromotorischen Einzelantrieb.// Stahlbau 1975.№ 2-S.36-43, № 3-s.86-94.

171. Hannover H. Fahrverhalten von Brukkenkranen.// Fordern und Heben.21 (1971) 13; 22 (1972) 5.

172. Hennis K. Seitenkrafte in Bruckenanlagen.// Stahl und Eisen.89 (1969) 8,-s.398-404.

173. Reynolds O. On rolling -Friction. // Royal Soc. of London. Vol.166.-p.155-172.

174. Sedlmayer F. Beschleunigugskrafte von Fahr hnd Drehwerksantriebenihre dinsmischeWirkung auf die Tragkonatruktion der krane.//Fordern und Heben.l965:N 5-s.363-370;N 6-S.427-434.

175. Scheffler M.,Marquardt H. Abhangiqkeit der Seitenkrafte an Kranen von der Schragstellung der Imnfradaschen.//Hebezeuge und Fordermittel.9 (1969) 8.-S.239-242.

176. Terasch H. Untersuchungen zur Fahrdiynamik von Bruckenkranen.:Teil 1.-Hebezeuge und Fordermithel.1972, 12 .№ 5.-s.l48-151;Teil 2.-Hebezeuge und Fordermithel. 1972, 12 .№ 6.-S.173-151.

177. Terasch H., Marquardt H. Dynamische Belastung der Fahrantriebe von Bruckenkranen.//Hebezeuge und Fordermittel. 11 (1971) № 6- s.170-175.