1.2 Анализ современного состояния вопроса

В настоящее время для решения вопроса раскачивания груза, уменьшения динамических нагрузок на исполнительные механизмы: электродвигатели, барабаны, полиспасты, канат; металлоконструкцию: стрела, хобот, портал и другие конструкции, применяют следующие основные способы снижения колебаний груза:

▬ изменение скоростных параметров механизмов;

▬ применение современных интеллектуальных электронных методов управления;

▬ крановые панели управление электродвигателями;

▬ установка демпфирующих устройств.

Краны портальные перегрузочные с пространственными канатными подвесами груза (грейфера), являются неотъемлемой частью технологического комплекса или транспортно-перегрузочного потока. Повышение производительности этих кранов для обеспечения эффективности процесса в целом достигается до сих пор, как правило, за счет увеличения номинальных скоростей рабочих движений. Однако натурными исследованиями установлено, что высокие номинальные скорости перемещения груза используются лишь в малой степени и производительность кранов не возрастает по следующим причинам:

▬ увеличивается время на точную остановку и успокоение колебаний груза;

▬ возрастает время простоев крана в результате повышения износа и отказов аппаратуры управления из-за увеличения числа включений, необходимых для гашения колебаний груза.

Таким образом, повышение производительности за счёт увеличения скоростей работы механизмов не является обоснованным способом. А наоборот ведёт к негативным последствиям, ещё большему раскачиванию груза и увеличению времени цикла работы.

Применение современных интеллектуальных электронных систем управления. На современном этапе развития компьютерной техники и автоматизация процесса работы механизмов является выполнимой задачей. В современных кранах электронными методами обеспечивается любая траектория перемещения груза, в том числе с учетом совмещения всех операций на максимальных скоростях. Использование и применение электронных систем управления является обоснованным при проектировании новых портальных кранов, а так же для модернизации более современных кранов, в которых конструктивно закладывалась возможность установки следящего и контролирующего электронного оборудования.

Применение электронного управляющего оборудования при модернизации кранов, которые проработали свыше своего номинального срока службы, является нецелесообразным. Так как для установки электронного оборудования необходимо дополнительное пространство, которое изначально не было предусмотрено. Вторым основным показателем является экономическая нецелесообразность установки электронного оборудования, т.к. стоимость такой модернизации неоправданна с точки зрения окупаемости оборудования и относительной стоимости модернизации.

Управление электродвигателями с помощью крановых панелей. Крановые панели управления электродвигателями представляют собой относительно сложные комплектные коммутационные устройства для управления крановыми электроприводами различных механизмов. В крановых панелях коммутация главных цепей электродвигателя осуществляется с помощью контакторов с электромагнитным приводом. Команды управления подаются кулачковыми командоконтроллерами с кабины крановщика либо другого поста управления. Крановые панели предназначаются для пуска, регулирования скорости, торможения и отключения двигателей кранов переменного и постоянного тока.

Также возможна разработка нестандартных систем управления различными механизмами на основе релейно-контакторных схем и схем с применением преобразователей частоты, с гашением мощности при торможении на резисторы либо с генерацией ее в сеть. Следует отметить, что применение преобразователей частоты не только экономит электроэнергию потребляемую краном, но также, благодаря плавному нарастанию скорости механизма, уменьшает нагрузки на металлоконструкцию и узлы, что позволяет увеличить сроки эксплуатации оборудования. Выбор панели для крановых механизмов определяется типом механизма, режимом его работы, мощностью и количеством управляемых двигателей.

Достоинством такого управления является относительная дешевизна данных панелей по отношению к электронным средствам управления.

Главным недостатком такого способа регулирование является то, что оператор крана, выполняет все операции регулировки самостоятельно, что требует высокого профессионализма от рабочего, также возникает риск неправильного режима работы, который может привести к перегрузкам или недогрузкам двигателя. Такой способ регулирования в большей степени приводит к работе двигателей на более низких скоростях, что приводит к увеличению времени цикла.

Методы динамического расчета (анализа и оптимизации) грузоподъемных кранов, описанные в литературе, разработаны для отдельных классов кранов, их механизмов и узлов. При этом некоторые типы кранов или вообще не рассмотрены, или рассмотрены с серьезными упрощениями. Учет действительной схемы запасовки подъемных канатов практически не отражен. Вопросы оценки динамических характеристик крана и груза на канатах на стадии проектирования не затрагивались.

Установка демпфирующих устройств. Демпфирование возникающих нагрузок в подъёмно-транспортной технике является наиболее распространённым способом гашения колебаний. Применение демпферов является наиболее простым конструкторским решением.

Повышение требований к надежности работы и обслуживанию портальных кранов является необходимость улучшения методов защиты их оборудования, что в свою очередь требует серьезного внимания к вопросам расчета и конструирования буферных устройств, защищающих конструкции этих машин от значительных динамических воздействий. Учитывая высокую стоимость машин и их ремонта, необходимо совершенствовать методы защиты портальных кранов от динамических нагрузок, вызванных раскачиванием груза, методы их расчета, в которых в настоящее время принимаются недостаточно обоснованные допущения. Они могут серьезно влиять на расчетные величины и безопасность эксплуатации портальных кранов.

Демпфирующие устройства экономически дешевле по отношению к электрическим или электронным системам управления. Установка демпферов на модернизируемые краны наиболее обоснована, т.к. соотношение цены модернизации к её окупаемости являются минимальны. Надёжность и простота демпферов позволяют проводить их ремонт без привлечения сторонней помощи и обойтись ресурсами предприятия.