Оптимізація режиму повороту крана при усталеній зміні вильоту шарнірно-зчленованої стрілової системи із зубчастим сектором

Заголовок (російською): 
Оптимизация режима поворота крана при установившемся изменении вылета шарнирно-сочлененной стреловой системы с зубчатым сектором
Заголовок (англійською): 
Optimization of rotate mode at constant change of departure in the level-luffing crane with geared sector
Автор(и): 
Ловейкін В. С.
Паламарчук Д. А.
Ромасевич Ю. О.
Ловейкін А. В.
Автор(и) (англ): 
Loveykin V.S.
Palamarchuk D.A.
Romasevich Yu.O.
Loveykin A.V.
Ключові слова (укр): 
механізм повороту, механізм зміни вильоту, розгойдування вантажу, усталена зміна вильоту, інтегральний функціонал, оптимізація режиму повороту
Ключові слова (рус): 
механизм поворота, механизм изменения вылета, раскачивание груза, устоявшееся изменение вылета, интегральный функционал, оптимизация режима поворота
Ключові слова (англ): 
turning mechanism, departure change mechanism, cargo swing, steady departure change, integrated functionality, turn mode optimization
Анотація (укр): 
Наведено результати оптимізації режиму повороту шарнірно-зчленованої стрілової системи крана на ділянці пуску, при усталеному режимі зміни вильоту. За об’єкт дослідження використано стрілову систему з секторним приводом механізму зміни вильоту, а механізм повороту складається з електродвигуна, планетарного механізму та відкритої зубчастої передачі. Для оптимізації режиму повороту стрілової системи використані методи варіаційного числення. При цьому, сформовано варіаційну задачу, яка включає рівняння руху стрілової системи при повороті та зміні вильоту, критерій оптимізації та крайові умови руху. Критерій оптимізації має вигляд інтегрального функціоналу, що відображає середньоквадратичне значення рушійного моменту приводного механізму повороту за час пуску. Дослідження проведено на ділянці пуску електродвигуна механізму повороту від стану спокою до досягнення номінальної частоти обертання та при усталеній швидкості обертання електродвигуна механізму зміни вильоту. Розв’язок задачі представлено у вигляді полінома з двома доданками, перший з яких забезпечує крайові умови руху, а другий мінімізує критерій оптимізації через невідомі коефіцієнти. Для цього використано пакет програм, що базується на симплекс методі. Побудовано графіки зміни кінематичних характеристик вантажу та стрілової системи при роботі механізмів повороту та зміни вильоту, а також рушійного моменту в процесі пуску механізму повороту, які відповідають оптимальному режиму руху. Отриманий режим руху дозволив усунути коливання вантажу на підвісі та мінімізувати дію динамічних навантажень. На основі досліджень розроблено рекомендації щодо використання отриманого оптимального режиму пуску.
Анотація (рус): 
Приведены результаты оптимизации режима поворота шарнирно-сочлененной стреловой системы крана на участке пуска, при установившемся режиме изменения вылета. За объект исследования использована стреловая система с секторным приводом механизма изменения вылета, механизм поворота состоит из электродвигателя, планетарного механизма и зубчатой передачи. Для оптимизации режима поворота стреловой системы использованы методы вариационного исчисления. При этом, сформировано вариационную задачу, которая включает уравнения движения стреловой системы при повороте и изменении вылета, критерий оптимизации и краевые условия движения. Критерий оптимизации имеет вид интегрального функционала, отражает среднее значение движущего момента приводного механизма поворота за время пуска. Исследование проведено при пуске двигателя механизма поворота от состояния покоя до достижения номинальной частоты вращения, и при постоянной скорости вращения двигателя в механизме изменения вылета. Решение задачи представлено в виде полинома с двумя слагаемыми, первый из которых обеспечивает краевые условия движения, а второй минимизирует критерий оптимизации по неизвестным коэффициентам. Для этого использована программа, основанная на симплекс методе. Построены графики изменения кинематических характеристик груза и стреловой системы при работе механизмов поворота и изменения вылета, а также движущего момента в процессе пуска механизма поворота, которые соответствуют оптимальному режиму движения. Полученный режим движения позволил устранить колебания груза и минимизировать воздействие динамических нагрузок. Разработаны рекомендации по использованию полученного оптимального режима пуска.
Анотація (англ): 
The object of the study is a level-luffing boom system with a drive mechanism for changing the departure in the form of a toothed sector. The turning mechanism consists of a drive motor, a planetary mechanism and an open gear. Variation calculus methods were used to optimize the mode of rotation of the boom system. In this case, a variational problem is formed, which includes the equation of motion of the boom system when turning and changing the departure, the optimization criterion and the boundary conditions of motion. The Lagrange’s equation of the second kind was used to compile the equations of motion. The optimization criterion is presented in the form of an integral functional, which reflects the root mean square value of the driving moment of the drive mechanism of rotation during start-up.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2021, номер 106
Назва журналу, номер, рік випуску (рус): 
Сопротивление материалов и теория сооружений, 2021, номер 106
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2021, number 106
Мова статті: 
English
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
17-106_loveykin_v._s._palamarchuk_d._a._romasevich_yu._o._loveykin_a.v.pdf
Дата публікації: 
28 May 2021
Номер збірника: 
106
Університет автора: 
National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine ; Kyiv National University of Construction and Architecture ; Taras Shevchenko National University of Kyiv
Литература: 
  1. Loveikin V.S., Palamarchuk D.A. Optymizatsiya rezhymiv rukhu sharnirno-zchlenovanoyi strilovoyi systemy krana (Optimization of modes of movement of the articulated boom system of the crane). – Kyiv : Publisher TsP «KOMPRINT», 224 p.
  2. Palamarchuk D.A., Kim A.O., Sysolyatina L.D. Vykorystannya kraniv z sharnirno-zchlenovanoyu strilovoyu systemoyu u perevantazhuvalnykh kompleksakh (Using of cranes with level-luffing jib system in reloading complexes). 14th International Symposium of Ukrainian Mechanical Engineers in Lviv: materials of the symposium. Lviv: KINPATRI LTD, 2019. P. 114–115.
  3. Loveikin V.S., Chovnyuk Yu.V., Kadikalo I.O. Optymizatsiya rezhymiv rukhu mekhanizmiv obertannya vantazhopidyomnykh kraniv (Optimization of modes of movement of mechanisms of rotation of cranes). Scientific Bulletin of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine. Series: machinery and energy of agro-industrial complex. Kyiv. 2017. Vol. 262. P. 177–190.
  4. Bortyakov D.E., Nekrasova A.V., Sokolov S.A. Modelirovaniye ekspluatatsionnoy nagruzhennosti elementov portal'nykh kranov (Modeling the operational loading of gantry crane elements). Scientific and technical bulletin of the St. Petersburg State Polytechnic University, 2008. No. 60. P. 203–211.
  5. Gerasimyak R.P., Togobitskiy A.L., Naidenko E.V. Optimal'noye upravleniye elektroprivodom mekhanizma povorota (Optimal control of the electric drive of the rotation mechanism). Collection of materials of the V International (XVI All-Russian) scientific conference. S. Petersburg, 2007. P. 384–387.
  6. Limonov L.G., Netesa A.N., Kreslavsky A.I., Teslitsky A.N. Elektroprivody peremennogo toka osnovnykh mekhanizmov portal'nogo krana s greyfernym i kryukovym zakhvatom (AC electric drives of the main mechanisms of the gantry crane with grab and hook gripper). Electrical engineering and electrical equipment, 2006. No 66. P. 138–140.
  7. Loveikin V.S., Palamarchuk D.A. Issledovaniye dvizhushchikh sil v mekhanizme izmeneniya vyleta strelovoy sistemy krana (Investigation of driving forces in the mechanism of changing the outreach of the boom system of the crane). Allukrainian collection of scientific works "Mining, constructional, road and melioration machines", 2014. Vol. 84. P. 39–45.
  8. Naidenko O. V., Makhortova D. O. Keruvannya elektropryvodom mekhanizmiv obertannya z urakhuvannyam pidvishenoho vantazhu (Control of the electric drive of mechanisms of rotation taking into account the suspended load). Electrical and computer systems, 2010. No01 (77). P. 17–26.
  9. Zairulazha Bin Zainal. Modeling and Vibration Control of a Gantry Crane. Faculty of Electrical Engineering Universiti Teknologi Malaysia, 2005. 160 p.
  10. Noriaki Miyata, Tetsuji Ukita, Masaki Nishioka, Tadaaki Monzen, Takashi Toyohara Development of Feedforward Anti-Sway Control for Highly efficient and Safety Crane Operation. Technical Review, 2001. Vol. 38 No. 2. P. 73–77.
  11. Keqin LI, Cuxiang Jiang Inverse design of a new double-link luffing mechanism and realization on MATLAB. Proceedings of the 3rd ICMEM International conference on mechanical engineering and mechanics. October 21−23, 2009. Beijing, P. R. China. P. 301–304.
  12. Loveikin V. S., Romasevich Yu. O., Kadikalo I. O. Obhruntuvannya krayovykh umov rukhu v zadachi optymizatsiyi rezhymu povorotu strilovoho krana (Substantiation of boundary conditions of movement in the problem of optimization of the mode of rotation of the jib crane). Lifting and transport equipment, 2019. No. 2 (61) P. 45–59.
  13. Lyashko I. I., Boyarchuk A. K., Guy Ya. G., Golovach G. P. Spravochnoye posobiye po vysshey matematike (Reference book in higher mathematics) Moscow. Editorial URSS, 2001. 360 p.
  14. Tslaf L. Ya. Calculus of variations and integral equations. St. Petersburg: Lan, 2005. 192 p.
  15. Erkki Salminen Big is Beautiful. Konecranes’ world, 2002. No7. – P. 3–5.
  
References: 
  1. Loveikin V.S., Palamarchuk D.A. Optymizatsiya rezhymiv rukhu sharnirno-zchlenovanoyi strilovoyi systemy krana (Optimization of modes of movement of the articulated boom system of the crane). – Kyiv : Publisher TsP «KOMPRINT», 224 p.
  2. Palamarchuk D.A., Kim A.O., Sysolyatina L.D. Vykorystannya kraniv z sharnirno-zchlenovanoyu strilovoyu systemoyu u perevantazhuvalnykh kompleksakh (Using of cranes with level-luffing jib system in reloading complexes). 14th International Symposium of Ukrainian Mechanical Engineers in Lviv: materials of the symposium. Lviv: KINPATRI LTD, 2019. P. 114–115.
  3. Loveikin V.S., Chovnyuk Yu.V., Kadikalo I.O. Optymizatsiya rezhymiv rukhu mekhanizmiv obertannya vantazhopidyomnykh kraniv (Optimization of modes of movement of mechanisms of rotation of cranes). Scientific Bulletin of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine. Series: machinery and energy of agro-industrial complex. Kyiv. 2017. Vol. 262. P. 177–190.
  4. Bortyakov D.E., Nekrasova A.V., Sokolov S.A. Modelirovaniye ekspluatatsionnoy nagruzhennosti elementov portal'nykh kranov (Modeling the operational loading of gantry crane elements). Scientific and technical bulletin of the St. Petersburg State Polytechnic University, 2008. No. 60. P. 203–211.
  5. Gerasimyak R.P., Togobitskiy A.L., Naidenko E.V. Optimal'noye upravleniye elektroprivodom mekhanizma povorota (Optimal control of the electric drive of the rotation mechanism). Collection of materials of the V International (XVI All-Russian) scientific conference. S. Petersburg, 2007. P. 384–387.
  6. Limonov L.G., Netesa A.N., Kreslavsky A.I., Teslitsky A.N. Elektroprivody peremennogo toka osnovnykh mekhanizmov portal'nogo krana s greyfernym i kryukovym zakhvatom (AC electric drives of the main mechanisms of the gantry crane with grab and hook gripper). Electrical engineering and electrical equipment, 2006. No 66. P. 138–140.
  7. Loveikin V.S., Palamarchuk D.A. Issledovaniye dvizhushchikh sil v mekhanizme izmeneniya vyleta strelovoy sistemy krana (Investigation of driving forces in the mechanism of changing the outreach of the boom system of the crane). Allukrainian collection of scientific works "Mining, constructional, road and melioration machines", 2014. Vol. 84. P. 39–45.
  8. Naidenko O. V., Makhortova D. O. Keruvannya elektropryvodom mekhanizmiv obertannya z urakhuvannyam pidvishenoho vantazhu (Control of the electric drive of mechanisms of rotation taking into account the suspended load). Electrical and computer systems, 2010. No01 (77). P. 17–26.
  9. Zairulazha Bin Zainal. Modeling and Vibration Control of a Gantry Crane. Faculty of Electrical Engineering Universiti Teknologi Malaysia, 2005. 160 p.
  10. Noriaki Miyata, Tetsuji Ukita, Masaki Nishioka, Tadaaki Monzen, Takashi Toyohara Development of Feedforward Anti-Sway Control for Highly efficient and Safety Crane Operation. Technical Review, 2001. Vol. 38 No. 2. P. 73–77.
  11. Keqin LI, Cuxiang Jiang Inverse design of a new double-link luffing mechanism and realization on MATLAB. Proceedings of the 3rd ICMEM International conference on mechanical engineering and mechanics. October 21−23, 2009. Beijing, P. R. China. P. 301–304.
  12. Loveikin V. S., Romasevich Yu. O., Kadikalo I. O. Obhruntuvannya krayovykh umov rukhu v zadachi optymizatsiyi rezhymu povorotu strilovoho krana (Substantiation of boundary conditions of movement in the problem of optimization of the mode of rotation of the jib crane). Lifting and transport equipment, 2019. No. 2 (61) P. 45–59.
  13. Lyashko I. I., Boyarchuk A. K., Guy Ya. G., Golovach G. P. Spravochnoye posobiye po vysshey matematike (Reference book in higher mathematics) Moscow. Editorial URSS, 2001. 360 p.
  14. Tslaf L. Ya. Calculus of variations and integral equations. St. Petersburg: Lan, 2005. 192 p.
  15. Erkki Salminen Big is Beautiful. Konecranes’ world, 2002. No7. – P. 3–5.