Движущее усилие двигателя механизма подъема кранов мостового типа в реальных условиях эксплуатации

Введение. Выявлена потребность в моделировании динамических процессов механизма подъема в реальных условиях эксплуатации. Определена необходимость повышения точности описания движущего усилия двигателя для наиболее распространенных типов управления приводом кранового механизма подъема.
Материалы и методы. Рассмотрена работа односкоростного электродвигателя с короткозамкнутым ротором без управления скоростью, с фазным ротором и дополнительными сопротивлениями в роторной обмотке и с короткозамкнутым ротором и управлением от преобразователя частоты. В качестве исходной зависимости принята статическая механическая характеристика электродвигателя. Для учета движущего усилия двигателя при частотной системе управления и при релейно-контакторной и электродвигателем с фазным ротором и дополнительными сопротивлениями в роторной цепи использовалась формула Клосса с соответствующими значениями параметров: синхронной скорости, критического усилия и критического скольжения.
Результаты. Представлены зависимости для движущего усилия двигателя, описывающие работу механизма с наиболее распространенными способами управления скоростью привода кранового механизма подъема. В случае частотной системы управления приведена форма записи движущего усилия двигателя в случае установившегося движения и в случае переходных процессов пуска / торможения, при реализации соответствующих алгоритмов преобразователем частоты. Приведены экспериментальные и теоретические графики процессов подъема груза для случаев подъема с подхватом при релейно-контакторной системе управления и с упругим подхватом при частотной системе управления.
Выводы. Сделан вывод о применимости статической механической характеристики для описания работы электродвигателя в крановых приводах. Представленные зависимости обеспечивают возможность моделировать полный рабочий цикл механизма подъема. Зависимости справедливы как во время установившегося движения механизма, так и во время переходных процессов. Сделан вывод об использовании динамической модели, учитывающей представленную форму движущего усилия двигателя, в практических целях для анализа работы крана с учетом влияния ограничителя грузоподъемности.

1. Мелехина О. В., Хамула М. А., Ломов М. В. Обеспечение безопасности мостовых кранов с высоким сроком службы // Электронный сетевой политематический журнал «Научные труды КубГТУ». 2019. № 1. С. 128–134. EDN YWTVMD.

2. Извеков Ю. А. Научно-методическая база оценки качества технических систем металлургического предприятия // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2021. Т. 19, № 2. С. 98–102. DOI 10.18503/1995-2732-2021-19-2-98-102. EDN WETHMO.

3. Симонова М. А., Новиков А. В. Методика оценки промышленного риска при перемещении грузов грузоподъемными механизмами // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2021. Т. 10. № 2(54). С. 203–209. DOI 10.46548/21vek-2021-1054-0040. EDN POVYPP.

4. Будиков Л. Я., Гусев В. В., Шабельников К. В. Анализ динамики разгона и торможения мостовых кранов // Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация. 2021. № 2(88). С. 17–31. EDN FXEFVD.

5. Романова Е. И., Заярный С. Л. Математические модели электропривода кранового механизма // Электронный журнал: наука, техника и образование. 2019. № 2(24). С. 44–49. EDN EYCDLZ.

6. Описание движения механизмов мостового крана уравнениями Лагранжа II рода / С. С. Енин, Е. Я. Омельченко, А. В. Белый, Н. В. Фомин // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2017. Т. 15, № 3. С. 68–73. DOI 10.18503/1995-2732-2017-15-3-68-73. EDN ZGRVAP.

7. Романова Е. И., Заярный С. Л. Математические модели электропривода кранового механизма // Электронный журнал: наука, техника и образование. 2019. № 2(24). С. 44–49. EDN EYCDLZ.

8. Кулябко В. В. Использование динамических характеристик при формообразовании, конструировании и диагностике сложных сооружений, массивов и сред // Современные инновационные технологии подготовки инженерных кадров для горной промышленности и транспорта. 2020. № 1(7). С. 236–245. EDN BWXMJJ.

9. Синельщиков А. В., Панасенко Н. Н. Сравнительный анализ расчетно-динамических моделей портовых кранов на основе одно- и двумерных конечных элементов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. 2019. № 2. С. 127–144. DOI 10.24143/2073-1574-2019-2-127-144. EDN CGAFVJ.

10. Шакаров К. К., Иванов С. Д., Носко Л. Определение параметров математической модели механизма подъема мостового крана, оснащенного ограничителем грузоподъемности // Механизация строительства. 2017. Т. 78, № 6. С. 44–47. EDN YQFTZZ.

11. Семыкина И. Ю., Кипервассер М. В., Герасимук А. В. Исследование токов привода подъема мостовых кранов металлургических предприятий для раннего диагностирования превышения массы груза // Записки Горного института. 2021. Т. 247. С. 122–131. DOI 10.31897/PMI.2021.1.13. EDN FLZYSZ.

12. Ловейкин В. С., Човнюк Ю. В., Кыдыкало И. А. Уточненный анализ и минимизация динамических нагрузок в упругих элементах грузоподъемных машин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2016. Т. 15. № 21. С. 354–361. DOI 10.15593/2224-9923/2016.21.7. EDN YKHMAV.

13. Ермоленко В. А., Витчук П. В. Особенности расчета показателей надежности грузоподъемных машин // Надежность. 2016. Т. 16, № 2(57). С. 20–25. EDN WHGDRJ.

14. Иванов С. Д., Назаров А. И. Оценка применимости электрических параметров привода для определения нагрузки на механизм подъема кранов мостового типа // Вестник СибАДИ. 2022. Т. 19, № 1(83). С. 36–47.DOI 10.26518/2071-7296-2022-19-1-36-47. EDNXZSFJQ.

15. Лобов Н. А. Динамика грузоподъемных кранов. М.: Машиностроение, 1987.160 с.

16. Шилин А. Н., Арванитаки Н. В., Артюшенко Н. С. Расчет пусковых токов асинхронных электроприводов по схемам замещения // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2015. № 3. С. 38–42. EDN RXWWAC.

17. Денисов В. А., Третьякова М. Н., Бородин О. А. Сравнительный анализ переходных процессов в асинхронном электродвигателе // Электротехника. 2018. № 3. С. 2–7. EDN VCPNXQ.

18. Исследование пусковых режимов асинхронных двигателей при низком качестве электроэнергии питающей сети / Ш. Т. Дадабаев, Е. И. Грачева, И. Р. Каримов, С. Валтчев // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2021. Т. 13, № 1(49). С. 3–15. EDN OOZYKS.

19. Пастухов В. В., Корнеев К. В. Расчет пуска асинхронного двигателя с учетом изменения параметров ротора // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2011. № 5. С. 45–52. EDN OIKGGF.

20. Попов Е. В., Онищенко Г. В. Частотно-регулируемый электропривод механизмов грузоподъёмных кранов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2010. № 3–2. С. 179–184. EDN TBRZDJ.

21. Галкин А. В., Дятчина Д. В. Численное решение математических моделей объектов, заданных составными системами дифференциальных уравнений // Современные проблемы науки и образования. 2011. № 6. С. 127. EDN OQNHJF.