ДИНАМИКА ПОДЪЕМА ГРУЗА С ОПОРЫ МЕХАНИЗМОМ,
УСТАНОВЛЕННЫМ НА ЖЕСТКОМ ОСНОВАНИИ
Этот расчетный случай является более сложным и менее определенным, чем
предыдущий, поскольку на динамические нагрузки при подъеме груза с опоры
оказывают влияние такие дополнительные факторы, как тип контроллера
механизма подъема и
способ управления двигателем (последовательность
операций управления), вид основания (опоры), с которого поднимается
груз, конфигурация (форма) груза, его монолитность и т. п., качество
строповки груза и зависимость жесткости подвески груза от натяжения
канатов.
После зачаливания груза перед его подъемом в канатах всегда есть
некоторая слабина, которая выбирается кратковременным включением
двигателя либо постоянным включением двигателя для работы на подъем
груза. Поскольку нагрузка на двигатель при выборе слабины каната очень
мала, его разгон до установившейся скорости происходит очень быстро.
Поэтому при выборе очень незначительной слабины каната двигатель
практически имеет частоту вращения, как при холостом ходе. Такой подъем
груза с опоры, при котором усилие в канатах начинает возрастать при
частоте вращения холостого хода двигателя, принято называть режимом
подъема груза «с подхватом». Подъем груза с опоры, при котором включение
двигателя происходит при натяжении каната, меньшем усилия от массы
поднимаемого груза, принято называть режимом подъема груза «с упругим
подхватом».
Подъем груза с подхватом может происходить при работе двигателя на
естественной и искусственной механических характеристиках. Подъем груза
на естественной характеристике более вероятен при управлении двигателем
с помощью силового (кулачкового) контроллера, а подъем груза на
искусственной характеристике более вероятен при управлении двигателем с
помощью магнитного контроллера.
Вид опоры, с которой поднимается груз, влияет на динамику процесса
подъема следующим образом. Если опора весьма жесткая (бетонный пол), то
в момент отрыва груза от основания его скорость близка к нулю. Если
опора обладает некоторой ощутимой податливостью (деревянный пол или
деревянные брусья на бетонном полу), то в момент отрыва груза от
основания его скорость сильно отличается от нулевой, что в конечном
итоге приводит к уменьшению максимальных динамических нагрузок.
При подъеме груза возможен одновременный отрыв всех опорных точек груза
от основания (опоры) либо последовательный отрыв этих точек.
Одновременный отрыв возможен при подъеме монолитного жесткого груза при
строгом соблюдении центральной строповки. Если груз состоит из отдельных
элементов (связка сортового проката), обладает малой жесткостью (рулон
листового проката) и имеет нецентральную строповку, отрыв груза
происходит путем последовательного уменьшения числа точек контакта с
опорой.
При анализе влияния дополнительных факторов на динамические нагрузки
экспериментально и методом сравнительных расчетов было установлено, что
максимальные динамические нагрузки возникают при подъеме жесткого
монолитного груза с жесткого основания с подхватом при центральной
строповке груза, при работе двигателя на самой жесткой механической
характеристике. Подъем груза при других условиях приводит к снижению
динамических нагрузок. Учитывая этот фактор, максимальные расчетные
динамические нагрузки в элементах механизма подъема можно определять по
зависимости
Максимальную динамическую нагрузку SK шах механизма
подъема, установленного на жестком основании, можно определить,
используя расчетную схему на рис. 12.11. Механизм подъема можно считать
установленным на жестком основании тогда, когда при расчете можно
пренебречь энергией упругих колебаний крановой металлоконструкции по
сравнению с энергией упругих колебаний механизма подъема. К таким
случаям относится подъем груза при расположении грузовой тележки крана
мостового типа вблизи опоры и в других случаях.
Возникновение динамических усилий в канатах при подъеме груза с опоры
происходит в две стадии. В первой, доотрывной стадии происходит
нарастание усилия в канатах до величины Grp при неподвижной массе тъ
после чего начинается вторая, послеотрывная стадия, которая начинается с
движения массы та (груза), оторванной от опоры. Характерной особенностью
расчетной схемы на рис. 12.11 является непостоянный коэффициент
жесткости подъемных канатов с в доотрывной стадии, т. е. в области малых
натяжений канатов.
Экспериментально установлено, что коэффициент жесткости подъемных
канатов в основном зависит от натяжения подъемных канатов (плавная
кривая на рис. 12.12). Динамический расчет с учетом непостоянного
коэффициента с может быть выполнен только численным
методом с применением ЭВМ, причем для упрощения
решения плавную кривую удобнее заменить ступенчатой кривой, как это
показано на рис. 12.12. С некоторой погрешностью, направленной на
увеличение максимума нагрузок, динамический расчет может быть выполнен
аналитически в предположении постоянства коэффициента с = сн следующим
методом.