Застосування комп′ютерних систем для моделювання динамічних процесів вантажопідйомних машин

Abstract

Головна задача машинобудування полягає в організації виробництва спектру машин для забезпечення потреб всіх галузей промисловості. Це енергетичні, транспортні, підйомно-транспортні агрегати, машини сільськогосподарської, будівельної індустрії, тощо. Серед них можна виділити пристрої, в яких призначено здійснювати відносний рух однієї частини по відношенню до іншої, тобто до складу розрахункових моделей входять кінематичні пари. Реальні умови роботи машин різноманітні, але найчастіше пов′язані з періодичними пусками-зупинками, що зумовлює актуальність досліджень нестаціонарних режимів. Аналіз роботи таких моделей ускладнений. Для успішних результатів проектування проводиться математичне моделювання окремих процесів в механізмах. Одним з перших розрахунків є динамічний. Сучасні, доступні СAD/CAE системи моделювання та аналізу надають можливості автоматизації, побудови більш реалістичних розрахункових схем. В роботі розглядається апробація використання САПР для моделювання динаміки стрілового крана з набором чотирьох агрегатів: платформи, стріли, гільзи та штоку. Розроблена модель комбінована: платформа та гільза відповідають моделі кінетостатики, а стріла та шток пружні. Кран призначений здійснювати операції підйому вантажу у вертикальній площині, з можливостями відносного руху в 3-х обертальних та одній поступальній кінематичних парах. Проведені чисельні розрахунки статичного, модального та динамічного аналізу ланок механізму підтверджують адекватність їх моделей. Серед них задача миттєвого прикладання сили, яка характерна для режиму роботи "підйом з підхватом" механізмів підйому кранів. Розглянуто також деформування всієї конструкції в одному з положень стріли. Визначення реактивних сил в гідроциліндрі дає важливу інформацію для підбору силового агрегату.The main task of mechanical engineering is to organize the production of a range of machines to meet the needs of all industries. These are power, transport, lifting and transport units, agricultural machinery, construction industry, etc. Among them, one can single out devices in which the relative movement of their parts is assigned, that is, kinematic pairs are included in the calculation models. The real operating conditions of machines are varied, but most often they are associated with periodic starts-stops, which determines the relevance of the study of unsteady modes. The analysis of the operation of such models becomes more complicated. For successful design results, mathematical modeling of individual processes in mechanisms is carried out. One of the first calculations is dynamic. Modern, available CAD / CAE systems for modeling and analysis provide automation capabilities, building more realistic design models. The paper discusses the approbation of the use of CAD for modeling the dynamics of a jib crane with a set of four units: platform, boom, sleeve and rod. The developed model is combined: the platform and the sleeve correspond to the kinetostatic model, and the boom and rod are elastic. The crane is designed to perform lifting operations in a vertical plane, with the possibility of relative movement in 3 rotational and one translational kinematic pairs. The performed calculations of the static, modal and dynamic analyzes of the links of the mechanism confirm the adequacy of their models. Among them is the task of instantaneous load application, which is typical for the "lifting and picking" operating mode of crane lifting mechanisms. The deformation of the entire structure in one of the boom positions is also considered. The determination of the reaction forces in the hydraulic cylinder provides important information for the selection of the power unit.