Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2023
Идентификатор DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-2-450-461
Ключевые слова: gantry crane, model, dynamics, computational experiment, oscillation frequency, eigenforms, nastran, козловой кран, модель, динамика, вычислительный эксперимент, частота колебания, собственные формы
Аннотация: Козловые грейферные краны являются основным оборудованием для транспортировки грузов в технологических процессах добычи и обогащения горных пород. В процессе работы козлового крана возникает такой нежелательный эффект, как качание полезной нагрузки, которая в свою очередь влияет на динамическое состояние крановой балки. Для исследоПоказать полностьювания влияния динамических характеристик колебания груза на прочность и вибрации крановой балки использовались методы математического и компьютерного моделирования системы с тремя степенями свободы. За обобщенные координаты системы «груз-балка» при фиксированной длине подъемного каната были приняты отклонения груза от вертикали и перемещения тележки вдоль крановой балки. Для определения влияние комбинаций сочетания массы полезного груза и длины троса на частоту колебания был проведен вычислительный эксперимент и построена поверхность отклика функции частоты колебания. Собственные частоты колебания балки были определены методом конечных элементов в программе NASTRAN. В результате математического моделирования получены графики изменения угла отклонения груза от вертикали и перемещения тележки, поверхности отклика частоты колебания полезного груза от длины троса и массы груза. Определено, что частота колебаний груза существенно влияет на статическую и вибрационную прочность подкрановой балки козлового крана. Установлены закономерности изменения углов отклонения троса Ѳ и перемещений тележки с течением времени, также определены максимальные значения этих параметров. Результаты исследований могут быть полезными при разработке технических решений по инженерной реализации перспективных конструкций козловых кранов. Introduction. Gantry grappling cranes are the main equipment for cargo transportation in the technological processes of mining and enrichment of rocks. During the operation of the crane, undesirable effects such as the rocking of the payload occur, which in turn affects the dynamic state of the crane beam. Materials and methods. To solve this problem, methods of mathematical and computer modeling of a system with two degrees of freedom were used. To identify the influence of different combinations of the combination of payload mass and cable length on oscillation frequencies, a computational experiment was carried out and the response surface of the oscillation frequency function was constructed. The natural oscillation frequencies of the beam were determined by the finite element method in the NASTRAN program. Results. The results of mathematical modeling were graphs of changes in the angle of deviation of the cable from the vertical and the movement of the trolley, the response surface of the frequency of oscillation of the payload from the length of the cable and the weight of the cargo. Discussion. A comparison of the simulation results of cargo vibrations and crane beam vibrations showed the proximity of the values of the frequencies of the payload vibrations and the gantry crane design, which justifies the need for further analysis of the frequency response of the crane beam to the disturbance of the payload vibration force. Conclusion. The frequency of vibrations of the load significantly affects the static and vibration strength of the crane beam of the gantry crane Resume. The research results can be useful in the development of technical solutions for the engineering implementation of promising gantry crane designs.
Журнал: Устойчивое развитие горных территорий
Выпуск журнала: Т. 15, № 2
Номера страниц: 450-461
ISSN журнала: 19984502
Место издания: Владикавказ
Издатель: Северо-кавказский горно-металлургический институт