Підвищення ефективності захисної системи вантажопідйомних кранів при угоні вітром - Автореферат

Підвищення надійності і безпеки роботи вантажопідйомних кранів, що експлуатуються на відкритих площадках, в більшості визначається попередженням аварій, викликаних угонами кранів вітром. Незважаючи на наявність приладів і пристроїв безпеки на кранах, існуючі на практиці угони кранів, призводять до руйнування металоконструкцій кранів, а також до травмування робочого персоналу. Динаміка руху вантажопідйомного крану, викликаного дією інтенсивного вітру, та процес його гальмування до останнього часу залишаються невивченими, що повязано з певними труднощами формалізації випадкового характеру вітрового навантаження, змінного в часі, по розміру та напрямку. Відсутність математичної моделі процесу угону крану вітром та відомості про фактичні швидкості угону кранів також ускладнює розробку заходів, що сприяють подальшому вдосконаленню захисної системи кранів і розширенню диапазонів вітрового навантаження, при яких можлива експлуатація кранів. Для досягнення поставленої мети визначені наступні задачі дослідження: - розробити математичну модель і визначити основні параметри руху вантажопідйомного крану при угоні вітром;У першому розділі міститься аналіз питання захисту вантажопідйомних кранів від руйнування при угоні вітром, а саме: причини аварій, аналіз способів гальмування, аналіз надійності захисної системи вантажопідйомних кранів від угону вітром. Дослідження процесів угону кранів вітром і впливу вітрового навантаження на крани розглядалися І. І. Аналіз 129 кранів, що досліджувалися на ряді підприємств Луганської, Донецької та Ростовської областей, показав, що існуюча захисна система кранів, які працюють на відкритих площадках, недостатньо надійна і часто не виконує свої функції, що дає підставу вважати однією з причин низької надійності систем захисту вантажопідйомних кранів, від руйнувань при угонах вітром, відсутність математичної моделі процесу угону кранів вітром і одержаних на її основі значень параметрів угону (найбільшої швидкості крану при даному вітрі та технічному стані механізму пересування, часу та шляху необхідному для розгону крану). Отримані залежності (3), (5), (6), дозволяють по відомим швидкостям вітру V, опіру пересуванню W і аеродинамічному фактору крану визначати найбільшу швидкість угону вантажопідйомного крану вітром, час і необхідний шлях розгону крану або вирішувати одну із задач ідентифікації швидкості вітру або опіру пересуванню (оцінки стану гальм механізмів пересування на момент угону крану вітром). , (14) де мк - маса крану; h - висота розташування центру тяжкості крану, відносно площини, що минає крізь осі ходових колес; b - база крану; hп=0,5yk; yk і hn відповідно, висота підйому передніх (по ходу руху) ходових колес крану та центру бази крану.Відсутність надійної та ефективної захисної системи для вантажопідйомних кранів, працюючих на відкритих площадках, в умовах інтенсивного вітру, спричиняє аварії (зруйнування кранових металоконструкцій та травмування робочого персоналу). На основі дослідження розробленої математичної моделі встановлені основні закономірності процесу угону вантажопідйомного крану вітром, що дозволяє визначати для конкретних умов параметри угону (найбільшу, при даному вітрі, швидкість угону, довжину шляху та час розгону). Зокрема, на прикладі козлового крану типу ККС-10 показано, що при дії вітру зі швидкістю до 21 м/с найбільша можлива швидкість угону крану складає не більше 2 м/с. Розроблена методика порівняльної оцінки надійності захисних систем, на основі якої встановлено, що імовірність безвідмовної роботи запропонованої захисної системи у 2,2 рази вище у порівнянні з традиційною. Дослідження структурної стійкості гравітаційного гальмування на прикладі козлового крану ККС-10 показує, що аварії, викликані угоном кранів вітром, описуються катастрофою типу А3 (зборка), що накладає обмеження на застосування гравітаційних тупикових пристроїв, для яких встановлена критична швидкість наїзду 5,6 м/с, перевищення якої призводить до перекидання крану.

2. Основний зміст роботи

Відсутність надійної та ефективної захисної системи для вантажопідйомних кранів, працюючих на відкритих площадках, в умовах інтенсивного вітру, спричиняє аварії (зруйнування кранових металоконструкцій та травмування робочого персоналу).

На основі дослідження розробленої математичної моделі встановлені основні закономірності процесу угону вантажопідйомного крану вітром, що дозволяє визначати для конкретних умов параметри угону (найбільшу, при даному вітрі, швидкість угону, довжину шляху та час розгону). Зокрема, на прикладі козлового крану типу ККС-10 показано, що при дії вітру зі швидкістю до 21 м/с найбільша можлива швидкість угону крану складає не більше 2 м/с. При цьому довжина шляху та час розгону складають відповідно 70 м і 42 сек.

Стосовно до умов Донбаського регіону встановлені стохастичні параметри вітрового навантаження, а також оцінки математичних очікувань і кореляційних функцій максимальної швидкості угону вантажопідйомних кранів вітром як випадкового процесу.

Розроблена захисна система, що реалізує режим гравітаційного гальмування, що забезпечує надійний захист козлових кранів від руйнування при русі зі швидкістю до 2 м/с. При швідкостях вітру більш 21 м/с працездатність захисної системи забезпечується сумісною роботою з відцентровими гальмовими пристроями.

Розроблена методика порівняльної оцінки надійності захисних систем, на основі якої встановлено, що імовірність безвідмовної роботи запропонованої захисної системи у 2,2 рази вище у порівнянні з традиційною.

Визначені раціональні параметри кривої профіля гравітаційних пристроїв; отримані оцінки впливу висоти центру ваги крану на параметри руху (уповільнення, час і довжина шляху гальмування). Зокрема, встановлено, що із збільшенням висоти центру ваги крану, зростає уповільнення з відповідним зниженням гальмового шляху.

Дослідження структурної стійкості гравітаційного гальмування на прикладі козлового крану ККС-10 показує, що аварії, викликані угоном кранів вітром, описуються катастрофою типу А3 (зборка), що накладає обмеження на застосування гравітаційних тупикових пристроїв, для яких встановлена критична швидкість наїзду 5,6 м/с, перевищення якої призводить до перекидання крану.

Експериментальні дослідження в лабораторних та виробничих умовах підтвердили високу надійність і ефективність запропонованої захисної системи, а також коректність розроблених математичних моделей, величиною розбіжностей з даними теоретичного дослідження в межах 10-11%.

На основі виконаного дослідження розроблені технічні умови України ТУ У 02070714-001-96 “Пристрій гравітаційний тупиковий УГТ-1”. Досвід експлуатації гравітаційних тупикових упорів підтвердив їхні високі експлуатаційні показники.

Передбачуваний економічний ефект від впровадження гравітаційних тупикових пристроїв на одному крані складає 2988,69 грн.

1. Иваненко О.И., Мартынов А.В. Определение параметров угона грузоподъемных кранов ветром // Конструирование и производство транспортных машин. - Харьков, 1989. - Вып. 21. - с. 47-52.

2. Мартынов А.В., Иваненко О.И., Исследование структурной устойчивости грузоподъемных кранов // Вестник Восточноукраинского государственного университета. Изд-во ВУГУ. Серия “Транспорт”, 1996. - с. 67-70.

3. Иваненко О.И., Толмачев Д.А., Мартынов А.В., Редько А.М. Оценка надежности систем защиты грузоподъемных кранов от угонов ветром. // Вісник Східноукраїнського державного університету. Луганськ, Видавництво СУДУ, - 1997, №4(8). - с. 180-185.

4. Пат. 25623 А України, МКИ В 66С9/18. Протиугінний пристрій вантажопідйомного крана / А.В. Мартинов, В.І. Дейнега, В.М. Іванов, О.І. Іваненко, Ю.А. Нікішкін (Україна); Заявл. 18.08.95; Опубл. 30.10.1998 р. - 2с.

5. Иваненко О.И., Мартынов А.В. Повышение эксплуатационной эффективности грузоподъемных кранов, подверженных воздействию интенсивного ветра // Тез. докл. Всесоюзной конференции “Проблемы развития и совершенствования подъемно-транспортной техники”. - Красноярск, 1988.- С. 168-169.

6. Иваненко О.И. Повышение надежности грузоподъемных кранов при работе в условиях воздействия интенсивного ветра // Тез. докл. Всесоюзной научно-технической конференции молодых специалистов Минтяжмаш СССР “Применение САПР и микропроцессоров при создании подъемно-транспортного оборудования”. - М, 1989. С. 48-49.

7. Иваненко О.И. Исследование динамики гравитационного торможения козловых кранов // Тез. докл. Всесоюзной научно-технической конференции “Новое в подъемно-транспортном машиностроении”. - М, 1991. С. 80.

Размещено на .ru