Моделирование динамических нагрузок, воздействующих на мостовой кран в момент пуска

Введение. Динамические нагрузки во время запуска мостового крана могут вызывать избыточные напряжения в конструкции, приводя к потенциальным рискам и увеличению износа. Для снижения влияния динамических нагрузок можно применять различные стратегии, включая оптимизацию профилей ускорения и замедления, использование плавного пуска, внедрение систем амортизации. Важно обеспечивать исполнение правильных протоколов обслуживания и инспекции кранов. Путем снижения воздействия динамических нагрузок во время запуска можно улучшить общую производительность и долговечность мостового крана, повысив в конечном итоге безопасность и эффективность промышленных операций. Данное исследование предлагает новый подход к повышению эффективности и безопасности промышленных операций за счет более точного учета динамических нагрузок мостового крана при пуске. Цель работы - разработка математической модели для изучения механических свойств мостовых кранов путем анализа динамических нагрузок, возникающих во время подъемных операций.Материалы и методы. Разработка математической модели была выполнена на основе кинетической модели системы, включающей три соединительных блока и два гибких соединения для более точного описания конструкции мостового крана. Использованы уравнения Лагранжа, включающие информацию о геометрии и структуре мостового крана. Они позволили описать движение системы с несколькими элементами и несколькими степенями свободы. Обработка и анализ результатов математической модели были произведены в программе MATLAB с применением метода Рунге-Кутты.Результаты исследования. В результате исследования была разработана математическая модель для изучения динамических нагрузок на мостовой кран во время подъемных операций. Построены графики, описывающие зависимости скорости, ускорения, нагрузки и угла каната относительно времени и их влияние на балку крана. Проанализировано изменение этих параметров во времени, включая их максимальные значения. Определены причины изменений нагрузки и факторы, влияющие на увеличение срока службы и снижение металлоемкости при производстве подъемных машин.Обсуждение и заключение. Разработанная математическая модель и ее численное решение с использованием специализированного программного обеспечения (программа MATLAB) позволяют проводить динамический анализ конструкций мостового крана и определять оптимальные конструктивные решения. Анализ факторов, влияющих на изменение нагрузки, позволяет сделать вывод, что при использовании данной модели можно значительно снизить величину нагрузок и металлоемкость, а также увеличить срок службы подъемных машин. Результаты, полученные при помощи разработанной математической модели, и ее численное решение полезны при оптимизации конструкции кранов, обеспечении соответствия операционных требований и продлении срока службы подъемных машин.