Search academic texts

Registration Number

0825U002802, PhD dissertation

Status

Доктор філософії, 133, Галузеве машинобудування

Date

27-08-2025

popup.evolution

o

Title

Improving the reliability of KB series tower cranes by using variable frequency drives

Author

Oleh Kovalenko,

popup.head Valentyn O. Kovalenko
popup.opponent Oleg S. Podolyak
popup.opponent Yurii O. Romasevych
popup.opponent Andrii O. Boiko
popup.review Olha V. Turchyn

Description

Дисертаційне дослідження присвячене вирішенню проблеми підвищення довговічності баштових кранів шляхом зменшення динамічних навантажень при застосуванні частотно-регульованого приводу. Модернізація кранів даного типу і продовження їх експлуатації може бути економічно вигідною в порівнянні із заміною на нові крани в разі обґрунтованості подальшої безпечної експлуатації. Метою роботи є підвищення довговічності баштових кранів серії КБ за рахунок зменшення динамічних навантажень шляхом застосування частотно-регульованого приводу механізмів при модернізації. Для досягнення мети поставлені наступні задачі: - провести аналіз існуючих досліджень динаміки баштових кранів, виконати огляд та систематизувати найрозповсюдженіші причини та різновиди відмов баштових кранів в цілому і кранів серії КБ, що мають обертальну башту і обладнані маховою або балковою стрілою, визначити стан парку баштових кранів в Україні; - побудувати математичні моделі роботи механізму повороту баштового крану з урахуванням механічної характеристики електричного приводу з частотним керуванням та визначити динамічні характеристики руху за різних законів зміни швидкості впродовж перехідних режимів, визначити оптимальні за швидкодією закони керування приводним двигуном механізму повороту стрілового крану з підвішеним вантажем; - розробити твердотільну і балкову 3d моделі металоконструкції баштового крану серії КБ та провести чисельний експеримент з моделювання розгону механізму повороту для визначення динамічних характеристик перехідного процесу та зміни напружено-деформованого стану елементів металоконструкції металоконструкції крану при різних законах керування; - встановити взаємозв’язок між законами керування традиційного і частотно-регульованого приводів механізму повороту баштового крану з діючими напруженнями в елементах металоконструкції та довговічністю; - розробити рекомендації з модернізації баштових кранів серії КБ шляхом застосування частотно-регульованого приводу механізмів і покращення напружено-деформованого стану металоконструкції. У вступі обґрунтовано актуальність роботи, визначено мету, ідею та розв’язувані завдання, визначено основні положення, наукова новизна та практична значущість. У першому розділі виконано огляд сучасного стану досліджень в галузі динаміки баштових кранів, систем керування та оптимізації руху кранових механізмів. Розглянуто статистику стану парку баштових кранів в Україні. Сформульовано гіпотезу дослідження. У другому розділі представлено аналіз динаміки та оптимального керування механізмом повороту баштового кранаy. Складено п'ятимасову математичну модель баштового крану при повороті на основі, що враховує інерційні характеристики поворотної платформи, башти, стріли та вантажу на гнучкому підвісі, пружні зв’язки між ними, а також вплив механічної характеристики приводу. Виконано синтез законів оптимального за швидкодією руху механізму повороту з усуненням коливань на початку робочого циклу. У третьому розділі. Розроблено розрахункову 3d модель металоконструкції баштового крану для можливості визначення напруженно-деформованного стану на основі методу кінцевих елементів. У четвертому розділі представлені результати чисельного експерименту з визначення напруженно-деформованного стану елементів металоконструкції. Виходячи з результатів чисельного експерименту, визначено закономірності збільшення довговічності зварних з’єднань металоконструкцій баштових кранів при застосуванні приводу з частотним керуванням. У п’ятому розділі представлена реалізація системи радіокерування поворотного крану з частотним регулюванням швидкості електродвигунів механізмів піднімання вантажу і повороту. Запропоновано конструкцію тяги регульованої довжини та спосіб закріплення баштового крану, що підвищує довговічність шляхом створення в тягах заданого розрахункового зусилля і уникенння надмірних навантажень. Наукові результати: 1. Вперше отримано закономірності збільшення кількості циклів навантаження до настання утоми при застосуванні частотних приводів баштових кранів під час модернізації, що дозволяє кількісно визначити підвищення довговічності елементів металоконструкції. 2. Вперше встановлено закономірності зміни динамічних характеристик руху в системі привід – поворотна платформа – башта – стріла – вантаж на гнучкому підвісі для визначення зусиль у всіх ланках крану з поворотною баштою з урахуванням механічних характеристик приводу повороту. 3. Удосконалено динамічні моделі механізму повороту баштових кранів шляхом врахуваня механічної характеристики приводів, що дозволяє визначати динамічні навантаження використовуючи в якості вхідного параметру закон зміни частоти керування. 4. Отримали подальший розвиток критерії оптимізації керування механізму повороту стрілових кранів, завдяки чому синтезовано оптимальний за швидкодією закон руху з мінімальною кількістю переключень приводного двигуна і усуненням коливань вантажу впродовж розгону. Результати впроваджено у навчальний процес та виробництво.

popup.nrat_date

2025-07-09