Оптимізація режиму повороту стрілового крана за критерієм середньоквадратичного значення пришвидшення зміни зусилля в приводному механізмі
DOI:
https://doi.org/10.31548/machenergy2019.03.005Ключові слова:
баштовий/стріловий кран, механізм повороту, вантаж, обертання, динамічні навантаження, оптимізація, мінімізація, критерій, зусилля, коливання, пружний момент, зміна швидкості, прискорення, оптимальне керування.Анотація
На основі попереднього динамічного аналізу виявлено, що під час роботи механізму повороту баштового крану виникають коливання вантажу та значні динамічні навантаження в елементах конструкції та приводу. Ці явища виникають під час перехідних режимів руху (пуску та гальмування). Для їх мінімізації проведено оптимізацію процесу пуску за певним оптимізаційним критерієм. В даній статті розв'язана задача оптимізації режиму повороту стрілового крана за критерієм середньоквадратичного значення пришвидшення зміни зусилля в приводному механізмі. Розв’язок варіаційної задачі отриманий у вигляді функціональних залежностей режиму руху окремих ланок механізму повороту баштового крана, який представлений у графічному вигляді.
Отримані закони руху за критерієм середньоквадратичного значення пришвидшення зміни зусилля в приводному механізмі (режим 2) мають значні переваги порівняно з законами руху за критерієм середньоквадратичного значення швидкості зміни пружного моменту в приводному механізмі (режим 1). В результаті проведеного аналізу було виявлено, що за режиму 2 максимальні та середньоквадратичні значення більшості кінематичних і силових характеристик приймають менші значення в порівнянні з режимом 1, по деяких показниках ці параметри рівнозначні. Однак характер зміни цих показників при режимі 2 має плавний вигляд. Отриманий оптимальний режим руху механізму повороту крана дозволяє усунути коливання вантажу на гнучкому підвісі під час роботи механізму повороту, а також зменшити динамічні навантаження в приводі та металоконструкціях крана.
Слід зазначити, що використання оптимальних законів руху дає можливість значно підвищити надійність та продуктивність роботи крана і зменшити аварійні ситуації під час виконання розвантажувально-навантажувальних операцій. Реалізація отриманих оптимальних режимів руху здійснюється за допомогою мехатронних пристроїв системи керування приводним механізмом.
Посилання
Loveikin, V.S., Pylypaka, S.F., Kadykalo, I.O. (2017). Dynamic analysis of the mechanism of rotation of the jib crane. Scientific Herald of National University of Life and Enviromental Science of Ukraine. Series: Technique and energy of APK. Kiev. Vol. 258. 192-202.
Loveikin, V.S., Chovnyuk, Yu.V., Mel'nichenko, V.V. (2013). Analysis of the fluctuations of cargo on a flexible suspension when turning the boom of a load-lifting crane. Hoisting and transport equipment. 4(40). 4-16.
Grigorov, O.V., Petrenko, N.O. (2006). Hoisting machines: navch. posibnik. NTU "HPI". 304.
Stanišić, M.M. (1985). On a new theory of the dynamic behavior of the structures carrying moving masses. Ingenieur-Archiv. 55(3). 176-185.
https://doi.org/10.1007/BF00536412
Tanizumi, K., Hino, J., Yoshimura, T., & Sakai, T. (1994). Modelling of Dynamic Behavior and Control of Truck Cranes. (Modelling of Dynamic Behavior of Truck Cranes with Hydraulic System in Swing Operation). Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers Series C. 60(572). 1262-1269. https://doi.org/10.1299/kikaic.60.1262
Lee, H.P. (1996). Dynamic response of a beam with a moving mass. Journal of Sound and Vibration. 191(2). 289-294.
https://doi.org/10.1006/jsvi.1996.0122
Oguamanam, D.C.D., Hansen, J.S., & Heppler, G.R. (2001). Dynamics of a three-dimensional overhead crane system. Journal of Sound and Vibration. 242(3). 411-426. https://doi.org/10.1006/jsvi.2000.3375
Sun, G., & Kleeberger, M. (2003). Dynamic responses of hydraulic mobile crane with consideration of the drive system. Mechanism and Machine Theory. 38(12). 1489-1508.
https://doi.org/10.1016/S0094-114X(03)00099-5
Campara, T., Bukvic, H., Sprecic, D. (2009). Ability to Control Swinging of Payload during the Movement of the Rotary Cranes Mechanism. 4th International Conference on Intelligent Technologies in Logistics and Mechatronics Systems. Kaunas Univ Technol Panevezys Inst. Kaunas. LITHUANIA. 52-55.
Emergency situation https://ua.korrespondent.net/tag/5912/. (date of the review 19.03.2019).
Emergency situation https://ua.korrespondent.net/world/3625450-u-tsentri-nui-yorka-vpav-kran-ye-zhertvy#13. (date of the review 19.03.2019).
Emergency situation https://ua.korrespondent.net/world/russia/3917077-u-moskvi-vpav-20-metrovyi-bashtovyi-kran. (date of the review 19.03.2019).
Emergency situation https://ua.korrespondent.net/ukraine/3934788-na-prykarpatti-kran-vpav-na-vantazhivku-ye-zhertvy. (date of the review 19.03.2019).
Sakawa, Y., Shindo, Y., & Hashimoto, Y. (1981). Optimal control of a rotary crane. Journal of Optimization Theory and Applications. 35(4). 535-557. https://doi.org/10.1007/BF00934931
Qian, Y., & Fang, Y. (2018). Switching Logic-Based Nonlinear Feedback Control of Offshore Ship-Mounted Tower Cranes: A Disturbance Observer-Based Approach. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering. 1-12. https://doi.org/10.1109/TASE.2018.2872621
Golafshani, A.R., & Aplevich, J.D. (1995). Computation of time-optimal trajectories for tower cranes. Proceedings of International Conference on Control Applications. 1134-1139.
https://doi.org/10.1109/CCA.1995.555920
Abdel-Rahman, E.M., & Nayfeh, A.H. (2002). Pendulation Reduction in Boom Cranes Using Cable Length Manipulation. Nonlinear Dynamics. 27(3). 255-269. https://doi.org/10.1023/A:1014437225984
Sakawa, Y., & Nakazumi, A. (1985). Modeling and Control of a Rotary Crane. Journal of Dynamic Systems. Measurement. and Control. 107(3). 200. https://doi.org/10.1115/1.3140721
Parker, G.G., Bird, J.D. (2007). Active damping and target tracking of a shipboard knuckle boom crane. 9th IASTED International Conference on Control and Applications. Montrea. CANADA. 243-253.
Balachandran, B., Li, Y.-Y., & Fang, C.-C. (1999). A mechanical filter concept for control of non-linear crane-load oscillations. Journal of Sound and Vibration. 228(3). 651-682. https://doi.org/10.1006/jsvi.1999.2440
Loveikin, V.S., Romasevych, Yu.O. (2012). Analysis and synthesis of modes of movement of mechanisms of load-lifting machines. Kiev. CP «KOMPRÍNT». 299.
Loveikin, V.S., Mel'nichenko, V.A. (2013) Optimization of the dynamic rotation mode of the boom. Motrol. Vol. 15 (3). 70-75.
Loveikin, V.S., Chovnyuk, Yu.V., Kadykalo, I.O. (2017). Optimization of modes of movement of rotating mechanism of cranes. Scientific Herald of National University of Life and Enviromental Science of Ukraine. Series: Technique and energy of APK. Kiev. Vol. 262. 177-190.
Loveikin, V.S., Loveikin, Yu.V., Kadykalo, I.O. (2017). Optimization of mode of movement of rotation mechanism of illicit small tap on criterion of RMS value of rate of change of elastic torque in drive. Scientific Herald of National University of Life and Enviromental Science of Ukraine. Series: Technique and energy of APK. Kiev. Vol. 275. 10-22.
Zubko, N.F. (2013). Prediction of dynamic coefficients in elements of crane mechanisms. Bulletin of the Odessa National Maritime University. 2(38). 63 - 71.
Loveikin, V.S., Chovniuk, Yu.V., Liashko, A.P. (2014). The crane's vibrating systems controlled by mechatronic devices with magnetorheological fluid: the nonlinear mathematical model of behavior and optimization of work regimes. Scientific bulletin of National Mining University Scientific and technical journal. Dnipro.Vol. 6. 97-102.
Loveikin, V.S., Romasevych, Yu.O. (2017). Dynamic optimization of a mine winder acceleration mode. Scientific bulletin of National Mining University Scientific and technical journal. Dnipro.Vol. 4. 55-61.
Sa, Y.H., Yi, K.Y., Kim, J.O. (2001). An attitude control and stabilization of an unstructured object using balancing beam, new construction machinery. IEEE International Symposium On Industrial Electronics Proceedings. Pusan. South Korea.Vols. I-III. 792-797.
D'yakonov, V.P. (2004). Mathematica 4.1 / 4.2 / 5.0 in mathematical and scientific-technical calculations. SOLON - Press. 696.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
