Демпфирование блоков полиспастов крановых мехнизмов

Павлов А.А., Абрамов Б.Н., МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Управление вибрацией подъёмных кранов посредством демпфирования верхних блоков полиспаста.

Интенсификация режимов работы строительных и мостовых кранов неизбежно приводит к возрастанию динамических нагрузок и вибраций, действующих на несущие металлоконструкции и элементы механизмов, в частности, механизма подъёма груза.

В настоящее время известно большое количество теоретических исследований и накоплен большой практический опыт, выявившие целесообразность введения в конструкцию кранов дополнительных элементов: виброамортизаторов, поглотителей колебаний и устройств для демпфирования колебаний (пневматических или гидравлических). Элементы эти являются пассивными в том смысле, что они не требуют источников энергии и могут лишь накапливать или рассеивать колебательную энергию.

Существует другой способ демпфирования колебаний - активный. Включение в активные виброзащитные системы управляемых активных элементов (потребляющих энергию) существенно расширяет диапазон изменения динамических свойств виброзащитных систем. Таким образом, система активного уменьшения вибраций может обладать лучшими характеристиками. В то же время необходимо учитывать, что активные виброзащитные системы являются более дорогими и более сложными, а потому, менее надёжными.

В исследованих специалистов кафедры "Подъёмно-транспортные системы" МГТУ им. Баумана представлен новый подход, использующий пассивный метод виброгашения и снижения динамических нагрузок, возникающих при подъёме и опскании груза с подхватом. Как известно, именно при подъёме груза с поверхности жёсткого основания (такой процесс нагружения условно называется подъём с подхвата) в подъёмных канатах и несущей металлоконструкции возникают максимальные нагрузки. Величина этих нагрузок зависит от коэффициента жесткости C упругой системы подъёма и скорости нагружения системы Vн на начальном этапе движения, когда вращающиеся массы механизма подъёма, двигаясь равноускоренно в режиме холостого хода, выбирают суммарный зазор в зубчатых соединениях и слабину канатов Δ. Параметры Vн и Δ взаимосвязаны и их влияние может быть существенно снижено введением в систему управления электродвигателем с фазным ротором предпусковой ступени реостата или применением частотно регулируемого электропривода.

Отсюда вытекают два основных направления ограничения динамических нагрузок в рассматриваемой системе:
1) выбор рациональных упругих параметров системы;
2) повышение демпфирующих свойств данной системы.

Для существенного снижения динамических нагрузок и улучшения виброзащиты в строительных и мостовых кранах при работе механизма подъёма, виброзащитное устройство целесообразно встраивать в подвеску верхних блоков полиспаста. Подвеска должна иметь нелинейную жесткостную характеристику с нулевой (или близкой к нулю) жесткостью в положении статического равновесия и с возрастанием жёсткости при отклонении от этого положения. Такие устройства можно создать на основе так называемых упругих систем постоянного усилия.