Метод обеспечения устойчивости башенных кранов при действии случайных ветровых нагрузок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.02, кандидат наук Мишин, Алексей Владимирович

• Мишин, Алексей Владимирович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Мишин, Алексей Владимирович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ БАШЕННЫХ КРАНОВ К СЛУЧАЙНЫМ ВЕТРОВЫМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

1.1 Обзор научных работ, посвящённых исследованиям ветровых воздействий

1.2Анализ нормативных документов по расчёту грузоподъёмных кранов на воздействие ветра

1.30бзор существующих приборов и устройств безопасности для контроля устойчивости башенных кранов

1.4Цель и задачи исследования

2 СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СЛУЧАЙНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЕТРА НА БАШЕННЫЕ КРАНЫ

2.1 Характеристики ветрового воздействия

2.2Динамическое воздействие ветра на башенные краны

2.3Методы спектрального анализа случайных воздействий

2.4Расчёт энергетических спектров ветрового воздействия

2.4.1 Расчёты энергетических спектров для полных реализаций

2.4.2 Расчёты энергетических спектров для отдельных фрагментов реализации с порывами

2.4.3 Расчёты энергетических спектров для усреднённых реализаций с порывами

ВЫВОДЫ

3 ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ ЯВЛЕНИЙ В МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ БАШЕННЫХ КРАНОВ ПРИ СЛУЧАЙНОМ ДИНАМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ВЕТРА

3.1 Порядок исследования воздействия ветра на башенные краны

3.2 Модальный анализ конструкций

3.3 Расчёт собственных частот металлоконструкции башенных кранов

3.4 Анализ резонансных явлений в металлоконструкции башенных кранов при случайном динамическом воздействии ветра

ВЫВОДЫ

4 СПОСОБ И СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ БАШЕННЫХ КРАНОВ

4.1Принципы обеспечения устойчивости башенных кранов от опрокидывания

4.2Способ обеспечения устойчивости башенных кранов

4.3Система обеспечения устойчивости башенных кранов

4.4 Разработка нейросетевой модели

4.5 Разработка алгоритма управления с упреждением

ВЫВОДЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод обеспечения устойчивости башенных кранов при действии случайных ветровых нагрузок»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. При эксплуатации башенных кранов главным критерием является обеспечение безопасности за счёт сохранения их устойчивости при неблагоприятных внешних воздействиях. К основным причинам падений башенных кранов относят: нарушение требований к изготовлению основных узлов и металлоконструкций, некачественный монтаж/демонтаж, а также нарушение требований к монтажу/демонтажу башенных кранов, низкий уровень организации работ, нарушение правил техники безопасности и требований эксплуатации, отказ приборов и устройств безопасности, воздействие экстремальных порывов ветра. Опрокидывание башенных кранов является следствием действия совокупности неблагоприятных факторов. Среди нагрузок, действующих на башенные краны, преобладающей является ветровая нагрузка.

Ежегодно в Российской Федерации происходят 30- 50 аварий башенных кранов, из которых 15 - 20 % случаются по причине экстремальных ветровых воздействий. При эксплуатации башенных кранов уровень травматизма составляет более 40 % от общего числа несчастных случаев на грузоподъёмных кранах [32].

Ветровая нагрузка является преимущественным воздействием, нагружающим металлоконструкцию башенных кранов, вследствие преобладания ее над статическими нагрузками и поэтому конструкции башенных кранов особо чувствительны к воздействию ветра. Ветровая нагрузка представляет собой случайный процесс. Порывы, возникающие со случайной повторяемостью с различной энергией, увеличивают опрокидывающий момент и вызывают дополнительноенагружение металлоконструкций башенных кранов.

Согласно карте районирования по ветровым нагрузкам [20] можно выделить области с повышенной ветровой нагрузкой, а также районы с плохо изученными ветровыми режимами. К примеру, башенные краны,

эксплуатируемые в морских и речных портах, открытых, горных местностях и на гидроэлектростанциях, подвержены повышенным ветровым нагрузкам. Следует учесть, что риск падения башенных кранов от ветровых нагрузок существует не только для указанных выше ветровых районов, но и для районов с уменьшенными ветровыми нагрузками. Это обусловлено тем, что ветровая нагрузка является процессом со случайно возникающими энергоёмкими порывами, которые увеличивают опрокидывающий момент.

Возможность возникновения опасных энергосодержащих динамических ветровых нагрузок не только существует, что подтверждается многолетними наблюдениями, но и имеется тенденция к их росту [9, 45].

Поэтому обеспечение устойчивости башенных кранов при действии случайных динамических ветровых нагрузок является актуальным.

Объектами исследования являются передвижные рельсовые и стационарные опорные башенные краны с балочной стрелой с поворотной и неповоротной башней, а предметом исследования - анализ устойчивости башенных кранов при случайных динамических ветровых воздействиях.

Цель работы заключается в обеспечении безопасной эксплуатации башенных кранов при случайных динамических ветровых воздействиях на основе учёта их спектрального состава и применения нейросетевых алгоритмов.

Задачи исследования.Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

- провести анализ существующих приборов и устройств безопасности для контроля устойчивости башенных кранов;

- выполнить исследование случайного динамического воздействия ветра на основе спектрального анализа;

- выполнить исследование резонансных явлений в металлоконструкции башенных кранов при случайном динамическом воздействии ветра;

- разработать способ и систему обеспечения устойчивости башенных кранов на основе нейросетевых и логических алгоритмов.

Методы исследования. В работе использованы основные положения теории устойчивости грузоподъёмных кранов, методы теории случайных процессов и цифровой обработки сигналов, модальный анализ на основе метода конечных элементов, методы теории искусственных нейронных сетей и автоматического управления. Для расчётовприменялись программные комплексыАКБУЗ иМАТЬАВ, программирование производилось в среде СоБеБуз, блок-схемы оформлены в МюгобоЙУшо.

Достоверность научных положений и выводовподтверждается корректным использованием фундаментальных положений и теории устойчивости грузоподъёмных кранов, адекватностью разработанных моделей реальным процессам.

Научные положения, выносимые на защиту;

результаты спектрального анализа случайного динамического воздействия ветра;

рекомендации для исключения резонансных явлений в металлоконструкции башенных кранов при случайном динамическом воздействии ветра;

- метод обеспечения устойчивости башенных кранов на основе нейросетевых и логических алгоритмов.

Научная новизна заключается в учёте спектрального состава случайных динамических ветровых воздействий приоценке устойчивости башенных кранов и исключении влияния резонансных явлений на устойчивость.

Практическая ценностьсостоит в том, что предложенные технические решения:

- обеспечивают устойчивость башенных кранов при динамических ветровых воздействиях;

- повышают уровень безопасности за счёт сокращения аварий башенных кранов, вызванных динамическим воздействием ветра;

- позволяют сократить затраты на ликвидацию последствий от аварий башенных кранов;

- позволяют использовать методику исключения резонанса при проектировании башенных кранов.

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Путевые, строительные машины и робототехнические комплексы» Московского государственного университета путей сообщения; на 16, 17 и 18-й Московской международной межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные, путевые машины и робототехнические комплексы» 2012, 2013, 2014г.г.; на 13 и 14-й научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» МИИТ 2012, 2013 г.г.; наЗ-й Всероссийской научно-техническойконференции «Инновационное развитие образования, науки и технологий»ТулГУ2012г.; на 17-й очно-заочной Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» ТулГУ2012 г.; на 5 и 6-й Всероссийской конференции молодых учёных и специалистов«Будущее машиностроения России»МГТУ им. Н.Э. Баумана 2012, 2013 г.г.

Работа коллектива авторов в составе: Мишин A.B., Хряков К.С., Чан Дык Хиеу «Метод и технические средства управления динамической устойчивостью стационарных башенных кранов» участвовала в 12-й Всероссийской выставке научно-технического творческого молодёжи «НТТМ-2012» , проходящей на ВВЦ 26 - 29 июня 2012 года. Работа отмечена золотой медалью выставки.

Работа коллектива авторов в составе: Хряков К.С., Мишин A.B.«Способ обеспечения устойчивости башенных кранов от опрокидывания» участвовала в 13-й Всероссийской выставке научно-технического творческого молодёжи «НТТМ-2013» , проходящей на ВВЦ 25 - 28 июня 2013 года. Работа отмечена грантом второй степени.

Диссертация выполнена при поддержке гранта РФФИ «офи_м_РЖД» № 12-08-131248/12.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе 8 статей, 10 тезисов докладов, получено решение о выдаче патента РФ№ 2012153943, подана заявка на патент РФ № 2012153944.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа изложена на 158 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 74 рисунка и библиографию из 96 наименований. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, выводов и списка использованных источников.

1 АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ БАШЕННЫХ КРАНОВК СЛУЧАЙНЫМ ВЕТРОВЫМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

1.1 Обзор научных работ, посвящённых исследованиям ветровых

воздействий

Учёт воздействия ветровых нагрузок актуально для инженерных сооружений, обладающими значительными размерами, гибкостью и чувствительностью к изменению ветровых условий. Для башенных кранов ветровое воздействие является доминирующим. Исследованию ветрового динамического воздействия посвящено множество исследовательских работ как зарубежных, так и отечественных учёных.

Согласно [9, 45] следует пересмотреть карты районирования СНиП, т.к. существует тенденция к увеличению средней скорости ветра и его пульсаций в конкретном ветровом районе.

По теме ветровых воздействий в области гражданского и промышленного строительства выполнены следующие работы [18, 20, 21, 46, 66, 71]. Плохообтекаемые сооружения исследованы в [67, 68, 69, 70].

Часть работ посвящена экспериментальным исследованиям в аэродинамической трубе [7, 8, 18, 19, 40, 56].

Моделирование ветровой нагрузки, учитывающее динамическую составляющую, на инженерные сооружения является сложной проблемой, которой посвящено большое число монографий и статей [2, 3, 4, 5, 11, 36], в которых приведены описание экспериментальных установок, приборов для измерений и методика проведения модельных испытаний.

В указанных выше работах динамическое воздействие ветра на стационарные объекты определяется методами случайных процессов в квазистационарной постановке задачи. При этом переход от спектра порывов ветра к спектру аэродинамических сил осуществляется с помощью аэродинамической передаточной функции, которая равна единице, с использованием аэродинамических характеристик конструкции, полученных

при испытаниях в воздушном потоке аэродинамической трубы. Задача авторами решалась с учётом и без учёта пространственно-временных характеристик скоростей ветра. Доказывается, что при расчёте сквозных сооружений башенного типа пространственно-временной корреляцией пульсаций ветра можно пренебречь. Ветровая нагрузка рассматривалась как сумма статической составляющей и составляющей, вызванной пульсацией скоростного напора. Определены коэффициенты динамичности для некоторых стационарных сооружений.

Значительный вклад был внесён Барштейном М.Ф. и Давенпортом А.Г. в развитие методов расчёта сооружений башенного типа с учётом ветровой нагрузки [2, 3, 4, 5, 95, 94, 93]. Исследование влияния ветра на башенные краны приведены в следующих источниках [17, 26, 29, 35, 50, 57, 58, 80, 84, 88, 89, 90].

Можно сделать вывод, изучению воздействия ветра на здания и сооружения посвящены значительное количество работ. А проблемам сохранения устойчивости грузоподъёмных кранов уделено намного меньше работ, что связано как со сложным исследованием ветровых нагрузок, так и с конструктивными особенностями грузоподъёмных кранов, устойчивость которых зависит от ветровых воздействий.

В источнике [57] рассмотрено повышение эффективности использования портовых портальных кранов при ветровых нагрузках, учитывая характер застройки порта. Предложена методика комплексного исследования основных показателей работоспособности портальных кранов и обоснования допустимых ветровых нагрузок для их рабочего состояния. Численными методами исследованы основные показатели работоспособности портальных кранов. Доказано увеличение нагрузки на 30 - 40% от силы ветра на механизм поворота при повороте стрелы против ветра во время работы по технологическому циклу.

В работе [58] исследовано воздействие ветровых нагрузок на портальные краны с учётом работы механизма передвижения.

Исследования влияния ветровых нагрузок на башенные краны и сооружения приведены в [35]. Предлагается методика оптимизации расчётных скоростей ветра для нерабочего и рабочего состояний башенных кранов, исходя из условий минимума годовых эксплуатационных затрат и стоимости подъёма одной тонны груза, в формуле которых вес крана выражается величиной, пропорциональной квадрату скорости ветра.

В работе [26] предложено совершенствование теории расчёта грузоподъёмных кранов по предельным состояниям. Метод предельных состояний предполагает представление нагрузок и сопротивлений конструкции в качестве случайных процессов, что наиболее соответствует реальному поведению конструкции в результате внешних воздействий, в том числе и ветровых.

Рассмотрен вопрос накопления пластических деформаций при действии интенсивных ветровых нагрузок [29].

В работах [5, 47] исследуется воздействие ветровой нагрузки на строительные сооружения и различные инженерные конструкции, в том числе на козловые и башенные строительные краны.

В исследованиях авторов [96] определены коэффициенты динамичности для металлоконструкций мостов, опор и противоугонных устройств некоторых типов козловых кранов от воздействия случайных ветровых нагрузок.

В работе [17] исследуется уравнения движения двухмассовой системы крана с учётом диссипативных сил, приводятся зависимости нагрузок на металлоконструкцию крана от сил ветра и раскачивания груза методами случайных функций. При этом коэффициент аэродинамического сопротивления конструкции принимается величиной постоянной. Определены распределения вероятностей углов отклонения грузовых канатов от вертикали для некоторых типов портовых кранов.

В статье [92] представлена зависимость коэффициента лобового сопротивления для плоского и эллиптического цилиндра в зависимости от

изменения числа Рейнольдса, что доказывает необходимость учёта угла атаки ветрового потока.

В работе [50] исследовано влияние скорости ветра на коэффициент лобового сопротивления цилиндрических тел применительно к трубам, используемым в ферменных конструкциях башенных кранов. Показана адекватность применения программного комплекса АЫ8У8 для исследования аэродинамических свойств конструкций в сопоставлении с ГОСТ и экспериментальными данными. Также проведён анализ ветрового нагружения металлоконструкции башенного крана и выявлены характерные места с образованием вихрей. В работе предложено устройство, реализуемое на алгоритмах нечёткой логики, для управления модернизированным приводом поворота. При определённом сочетании скорости ветра и момента от ветровой нагрузки устройство обеспечивает поворот стрелы крана по ветру за счёт действия момента от ветровой нагрузки. В работе пренебрегается соотношением времени нарастания порыва ветра и времени поворота стрелы, что увеличивает вероятность увеличения опрокидывающего момента до критического значения до поворота башенного крана в безопасное положение. При этом процесс поворота башенного крана неуправляем. Также делается допущение, что процесс изменения скорости ветра обладает стационарным характером.

В работе [90] предложено устройство, реализуемое на алгоритмах нечёткой логики, для управления штатным и дополнительным приводом поворота. При определённом сочетании скорости ветра и момента от ветровой нагрузки, а также обнаружении опасных ускорений ветра устройство обеспечивает поворот стрелы крана по ветру за счёт включения дополнительного быстродействующего привода. Показан анализ быстродействия штатной системы, из которого заключено, что она не способна сохранить устойчивость башенного крана при порывах. Процесс поворота башенного крана управляем. Учитывается время нарастания порыва и время поворота башенного крана в безопасное положение. В работе не учитывается

пульсирующий характер ветра и принимается скачкообразное изменение скорости ветра с сохранением установившегося значения. В системе управления есть существенный недостаток, заключающийся в ложном срабатывании вспомогательного привода. Ветровая нагрузка, главным образом, обусловлена скоростью ветра. Ускорение ветра может быть одинаковым и в области допустимых скоростей ветра и в области критических значений. Если учесть это обстоятельство, то ускорение в области допустимых скоростей ветра не будет являться опасной ситуацией, т.к. прочность, жёсткость конструкции, а также устойчивость к опрокидыванию рассчитывается по нормативным документам. Поэтому необходимо отслеживать и обнаруживать опасные скорости в порывах.

1.2 Анализ нормативных документов по расчёту грузоподъёмных кранов

на воздействие ветра

Отечественная методика расчёта сооружений на ветровое воздействие была разработана в 70-х годах в ЦНИИСК им. Кучеренко с использованием работ А. Давенпорта и А. Вайза и отражена в СНиП П-6-74. Были изданы следующие труды и нормативные документы [2, 3, 4, 5, 11, 18, 20, 21,36, 46, 66, 64, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 76, 95, 94, 93, 96]. Учёт ветровой нагрузки необходим при расчёте зданий и сооружений, в том числе линий электропередач, мостов, электростанций, дымовых труб, параболических антенн, транспортных объектов, а также грузоподъёмных кранов. Расчёт грузоподъёмных кранов на воздействие ветра производится по [20]. При динамической постановке расчёта ветровой нагрузки приняты следующие допущения: коэффициент аэродинамического сопротивления сооружения принят постоянным по всей высоте конструкции и не зависит от её гибкости и скорости потока, не учитывается интерференция соседних сооружений и дополнительное воздействие от срывных потоков, спектр пульсаций скорости

ветра принят постоянным по высоте конструкции и рассчитан по усреднённым значениям скоростей ветра.

Приведём некоторые положения нормативных документов, регламентирующих расчет ветровой нагрузки на грузоподъёмные краны.

Согласно [20] ветровую нагрузку, действующую на кран различают для рабочего и нерабочего состояний. За нагрузку рабочего состояния принимают предельную нагрузку от ветра, при которой кран способен выполнять рабочие операции при номинальном грузе. Нагрузку рабочего состояния учитывают при расчете металлоконструкций на прочность, мощностей двигателей, при выборе тормозов, а также при расчете грузовой устойчивости. Ветровая нагрузка нерабочего состояния - предельная нагрузка, действующая на кран, на которую должны быть рассчитаны элементы крана. Её учитывают при расчёте металлоконструкций на прочность, при выборе противоугонных захватов и при расчете собственной устойчивости.

Ветровая нагрузка на кран должна быть определена как сумма статической и динамической составляющих.

Статическая составляющая, соответствующая установившейся скорости ветра, должна быть учтена во всех случаях.

Динамическая составляющая, вызываемая пульсацией скорости ветра, должна быть учтена только при расчете на прочность металлических конструкций и при проверке устойчивости кранов против опрокидывания.

Распределенную ветровую нагрузку р на единицу расчётной площади элемента конструкции или груза в данной зоне высоты следует определять по формуле:

р = ц-к' с-п, где q - динамическое давление ветра;

к - коэффициент, учитывающий изменение динамического давления по высоте;

с - коэффициент аэродинамической силы; п - коэффициент перегрузки.

Динамическое давление ветра q связано с плотностью воздуха р и его средней скоростью уформулой:

р • V2

где р = 1,225 кг/м ; у -средняя скорость ветра.

Статическую составляющую ветровой нагрузки действующей на элемент конструкции или на груз, следует определять по формуле:

F = p•Л,

гдеА - расчётная площадь элемента или груза.

Динамическую составляющую ветровой нагрузки на строительные башенные краны следует определять по [63], в остальных случаях - по нормам проектирования кранов данного типа.

При установке кранов в районах с резко выраженным рельефом местности, в горных ущельях, каньонах рек, на вершинах возвышенностей и в малоизученных районах допускается определять значение динамического давления по скорости ветра, принимаемой по данным Гидрометеорологической службы на высоте 10 м над поверхностью земли (при двухминутном интервале осреднения), превышаемой в среднем один раз в 5 лет.

В случае, если район установки крана точно неизвестен, динамическое давление допускается принимать равным 450 Па.

Для нерабочего состояния динамическое давление и скорость ветра принято определять в зависимости от ветрового района согласно карте районирования.

Для рабочего состояния динамическое давление и скорость ветра на высоте 10 м над поверхностью земли определяются в зависимости от назначения крана (вне зависимости от района установки).

Если предельная ветровая нагрузка, действующая на груз или элементы крана, ограничена условиями безопасности ведения работ или технологией выполнения перегрузочных или монтажных операций, то допускается

принимать значение динамического давления в соответствии с техническим заданием на проектирование крана, но не ниже 50 Па.

Все коэффициенты и расчётную площадь груза следует определять по рекомендуемому приложению [20].

По [63] вводят в расчёт случайные составляющие действующих нагрузок - от веса груза, от динамических нагрузок при работе механизмов поворота, подъёма и передвижений, от ветровой нагрузки на кран и груз.

Среднеквадратическое отклонение ветровой нагрузки (динамическая составляющая, вызванная пульсациями скорости ветра и действующая в месте приложения нормативной ветровой нагрузки) ¿V должно определяться по формуле:

где V/"-нормативная составляющая нагрузки;

7тгп- коэффициент пульсации ветра, принимаемый в зависимости от высоты расположения опорного шарнира стрелы над поверхностью земли;

коэффициент динамичности, принимаемый для стационарных, самоподъемных и приставных кранов, в зависимости от периода свободных колебаний.

Значения коэффициентов приводятся в таблицах [63].

Среднеквадратическое отклонение случайной составляющей ветровой нагрузки на груз должно приниматься равным 0,1 от нормативной ветровой нагрузки на груз.

Отметим, за рубежом приняты следующие нормативные документы по назначению ветровых нагрузок на грузоподъемные краны 1804302-1981, ЕШ4439.

1.3 Обзор существующих приборов и устройств безопасности для контроля устойчивости башенных кранов

Для обеспечения безопасной работы башенных кранов применяются различные приборы и устройства, обеспечивающие своевременное отключение приводов для предотвращения опасных ситуаций. Применение приборов и устройств безопасности на грузоподъёмных кранах регламентировано [59].

Прибор безопасности - техническое устройство электронного типа, устанавливаемое на кране и предназначенное для отключения механизмов в аварийных ситуациях или их предупреждения, а устройство безопасности -техническое устройство механического, электрического, гидравлического или иного (неэлектронного) типа, устанавливаемое на кране и предназначенное для отключения механизмов в аварийных ситуациях или для предупреждения крановщика (машиниста) об аварийной ситуации.

Грузоподъёмные краны должны быть оборудованы ограничителями движений для автоматической остановки:

а) механизма подъёма в крайних верхнем и нижнем положениях;

б) механизма изменения вылета;

в) механизма передвижения рельсовых кранов;

г) механизма передвижения грузовой тележки;

д) механизма поворота при применении бескольцевого токосъёмника.

Концевые выключатели должны обеспечивать выключение приводов

рабочих механизмов при подходе к тупиковым упорам. При срабатывании концевого выключателя движение механизма возможно только в противоположном направлении.

В случае обрыва одной из фаз питающего напряжения и предотвращения падения груза либо в случае изменения порядка чередования фаз в электрической схеме должно быть предусмотрено реле контроля обрыва и чередования фаз либо устройство защиты от обрыва фаз для релейно-контакторных схем электроприводов. Реле контроля обрыва и чередования фаз

контролирует наличие напряжения и их чередование на трех фазных проводниках в схеме до установленного реле и не реагирует на обрыв фаз или смены чередования после реле. Устройство защиты от обрыва фаз реагирует на нештатные ситуации в релейно-контакторной схеме электропривода до и после установленного устройства.

Краны стрелового типа должны быть оборудованы ограничителями грузоподъемности (далее ОГП), автоматически отключающими механизмы подъёма или изменения вылета в случае подъёма груза, масса которого превышает грузоподъёмность для данного вылета более чем на 15 %. При срабатывании ОГП движение возможно только в противоположном направлении.

Предусматривается оснащение стреловых кранов координатной защитой, т.е. защитой от столкновений в стесненных условиях, например, при работе в зоне линии электропередач или в случае работы на одной площадке двух и более кранов с перекрывающимися рабочими зонами.

Системы ветровой защиты грузоподъёмных кранов предназначены для измерения скорости ветра, регистрации недопустимой скорости ветра и выдачи звукового и светового сигналов, служащих командой машинисту о прекращении работы. В некоторых случаях сигнал от датчика ветра является командой для приведения в действия автоматических противоугонных захватов [59, 64].

Изначально использовались механические ОГП и для ветровой защиты применялись анемометры. Анемометр - прибор, состоящий из датчика ветра, соединительного кабеля и блока управления. С появлением электронных ОГП (ОНК-160Б, ОГМ-240) анемометра функция анемометра входит в состав ОГП. Существует также вариант с использованием электронного ОГП и отдельного анемометра (где сигнал от датчика ветра обрабатывается контроллером).

Работа датчика ветра может быть основана на различных принципах действия: индукционном, оптоэлектронном и эффекте Холла. На сегодняшний момент применяются оптоэлектронные и холловские датчики ветра.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мишин, Алексей Владимирович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Афонский, A.A. Цифровые анализаторы спектра, сигналов и логики. Серия «Библиотека инженера» [Текст]/ A.A. Афонский, В.П. Дьяконов; под ред. проф. В.П. Дьяконова - М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2009. - 248с.: ил.

2. Барштейн, М.Ф. Ветровая нагрузка на здания и сооружения [Текст] / М.Ф. Барштейн // Строительная механика и расчет сооружений. - 1974. - №4.

3. Барштейн, М. Ф. Воздействие ветра на высокие сооружения [Текст]/ М. Ф. Барштейн // Строительная механика и расчет сооружений. 1959. —№ 1.. с. 19-32.

4. Барштейн, М.Ф. Динамический расчёт высоких сооружений на действие ветра[Текст]: справочник по динамике сооружений / М.Ф. Барштейн; под ред. Б.Г. Коренева, И.М. Рабиновича. -М.: Стройиздат, 1972.

5. Барштейн, М.Ф. Динамический расчёт сооружений на специальные воздействия [Текст] / М.Ф. Барштейн, Н.М. Бородачёв, Л.Х. Блюмина; под.ред. Б.Г. Коренева, И.М. Рабиновича. — М.: Стройиздат, 1981. - 215с. - (Справочник проектировщика).

6. Басов, К.А. ANSYS[TeKCT]: справочник пользователя. - М.: ДМК Пресс, 2005. - 640 е., ил.

7. Батурин, В. В. Аэрация промышленных зданий. Аэродинамические коэффициенты промышленных зданий [Текст]/ В.В. Батурин, И.А. Шепелев. — М.: Госстройиздат, 1938.

8. Батурин, В. В. Аэрация промышленных зданий [Текст]/ В.В. Батурин, В.М. Эльтерман. - М.: Госстройиздат, 1964.

9. Бедрицкий, А.И. Опасные гидрометеорологические явления и их влияние на экономику России[Текст] / А.И. Бедрицкий, A.A. Коршунов, М.З. Шаймарадов. - Обнинск, ВНИИГМИ-МЦД, 2011, 36с.

10. Бендат, Дж. Применения корреляционного и спектрального анализа[Текст]: Пер. с англ. /Дж. Бендат. А. Пирсол. - М.: Мир, 1983. - 312 е., ил.

11. Бирбраер, А.Н. Экстремальные воздействия на сооружения[Текст]/А.Н. Бирбраер, А.Ю. Род ел ер. - СПб.: Изд-во Политехи, унта, 2009. - 594с.

12. Бокс, Дж. Анализ временных рядов, прогноз и управление [Текст]/ Дж. Бокс, Г.М. Дженкинс. - М.: Мир, 1974. 406 с.

13. Бруяка, В.А. Инженерный анализ в ANSYSWorkbench[TeKCT]: Учеб.пособ. / В.А. Бруяка, В.Г. Фокин, Е.А. Солдусова, H.A. Глазунова, И.Е. Адеянов. — Самара: Самар. гос. тех. ун-т, 2010. — 271 е.: ил.

14. Вайнсон, A.A. Подъёмно-транспортные машины [Текст]: учебник для вузов по специальности «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» / A.A. Вайнсон. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. - 536 с.

15. Веселов, В.Н. Научное обоснование параметров сейсмостойкости башенных кранов[Текст]: дис. ...канд. техн. наук. Астрахань: 2000. 169 с.

16. Вульфсон, И.И. Колебания машин с механизмами циклового действия [Текст]/ И.И. Вульфсон. — JL: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990.-309с.

17. Гаранин Н.П. Эффективное средство гашения колебаний груза на троссе[Текст]/ Речной транспорт. 1974. -Л И. - С. 284-288.

18. Горлин, С.М. Экспериментальная аэродинамика[Текст] / С.М. Горлин. - М.: Высш. Шк., 1970. - 423 с.

19. Горшенин, Д. С. Руководство к практическим занятиям в аэродинамической лаборатории [Текст]/ Д. С. Горшенин, А. К. Мартынов. -Изд. 3-е. М.: Машиностроение, 1967. -224 с.

20. ГОСТ 1451-77. Краны грузоподъёмные. Нагрузка ветровая [Текст]. Введ. 1978-01-01. -М.: Госстандарт СССР : Изд-во стандартов, 1977. - 19 с.

21. ГОСТ 27751-88. Надёжность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчёту [Текст] .Введ. 1988-07-01. - М.: ФГУП Стандартинформ, 2007. - 5 с.

22. ГОСТ Р (ИСО 4304:1987) Краны грузоподъёмные. Общие требования к устойчивости[Текст]. Введ. 2011-13-11. - М.: ФГУП Стандартинформ, 2011. - 8 с.

23. Гохберг, М.М. Металлические конструкции подъёмно-транспортных машин[Текст] / М.М. Гохберг. - М.: Машиностроение, 1976 -454 с.

24. Гусев, A.C. Расчёт конструкций при случайных воздействиях [Текст]/ A.C. Гусев, В.А. Светлицкий. - М.: Машиностроение, 1984. - 240 е., ил.

25. Деменков, Н.П. Языки программирования промышленных контроллеров[Текст]: Учебное пособие / Под ред. К.А. Пупкова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - 172с.: ил.

26. Зарецкий, A.A. Развитие теории расчёта грузоподъёмных кранов по предельным состояниям [Текст]: дис. ...докт. техн. наук. Москва: 1982. 442 с.

27. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике [Текст]/ О. Зенкевич. -М.: Мир, 1975. - 544 с.

28. Зенкевич, О. Конечные элементы и аппроксимация [Текст]/ О. Зенкевич, К. Морган. - М.: Мир, 1986. - 267с.

29. Зубко, Н.Ф. Влияние ветровых нагрузок на работу приводов механизмов портального крана[Текст] / Н.Ф. Зубко, В.А. Подобед // Электротехническая промышленность. Сер Электропривод - 1983. - Вып. 2.

30. Иванченко, Ф. К. Расчеты грузоподъёмных и транспортирующих машин [Текст]/ Ф.К. Иванченко. - Киев.издательское объединение «Вища школа», Головное изд-во, 1978. 576 с.

31. Интеллектуальные системы автоматического управления [Текст] / Под ред. И.М. Макарова, В.М. Лохина - М.: Физматлит, 2001. - 576 с.

32. Информационный бюллетень федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору №1'2012 от 29.02.2012[Текст] -М.: НТЦ «Промышленная безопасность».

33. Каляев, И.А. Интеллектуальные роботы: учебное пособие для вузов[Текст]/ И.А. Каляев, В.М. Лохин, И.М. Макаров и др.; под общей ред. Е.И. Юревича. - М.: Машиностроение, 2007. - 360 е.: ил.

34. Каплун, А.Б. ANS YS в руках инженера. Практическое руководство [Текст] / А.Б. Каплун, Е.М. Морозов, М.А. Олферьева. - М.: Едиториал УРСС, 2003. - 272 с.

35. Коган, И.Я. Строительные башенные краны[Текст] / И.Я. Коган. -М.: машиностроение, 1971. - 396 с.

36. Коренев, Б.Г. Динамический расчёт зданий и сооружений [Текст]/ Б.Г. Коренев;под.ред. Б.Г. Коренева, И.М. Рабиновича. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1984. - 303с., ил. - (Справочник проектировщика).

37. Круг, П.Г. Нейронные сети и нейрокомпьютеры [Текст]: Учебное пособие по курсу «Микропроцессоры». - М.: Издательство МЭИ, 2002. - 176с.

38. Круглов, В.В. Нечёткая логика и искусственные нейронные сети [Текст]/ В.В. Круглов, М.И. Дли, Р.Ю. Голунов. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. -224с.

39. Кузьмин, A.B. Справочник по расчётам механизмов подъёмно-транспортных машин[Текст]/ A.B. Кузьмин, Ф.Л. Марон. - Минск, Вышейшая школа, 1983

40. Мартынов, А. К. Экспериментальная аэродинамика[Текст] / А. К. Мартынов. М.: Оборонгиз, 1958.-348 с.

41. Медведев, B.C. Нейронные сети. Matlab 6[Текст]/ B.C. Медведев, В.Г. Потёмкин; под общ. ред. В.Г. Потемкина. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2002. 496 с.

42. Мишин, A.B. Нейросетевой алгоритм системы автоматического контроля устойчивости башенных кранов[Текст] / A.B. Мишин, П.А. Сорокин // Автоматизация и современные технологии. - 2014. - №4. - С. 7-11.

43. Мишин, А.В .Реализация алгоритма управления приводами башенных кранов при ветровых воздействиях [Текст]/ A.B. Мишин, П. А.

Сорокин // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. 254 с. с. 186-193

44. Мишин, A.B. Система контроля устойчивости башенных кранов от опрокидывания [Текст]/ A.B. Мишин, П.А. Сорокин // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 7. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. Ч. 2. 412 с. с. 325-332

45. Модернизация и техническое перевооружение учреждений Росгидромета. Наблюдательная сеть - проектные решения и перспективы развития. Труды совещания-семинара[Текст]. - Обнинск, ВНИИГМИ-МЦД, 2006,41с.

46. Нагрузки и воздействия: СНиП 2.01.07-85[Текст]. - М.: Стройиздат, 1985.-55 с.

47. Невзоров, JI.A. Башенные краны[Текст] / JI.A. Невзоров и др. - М.: Машиностроение, 1979. -292 с.

48. Николаенко, H.A. Вероятностные методы динамического расчёта машиностроительных конструкций[Текст] / H.A. Николаенко. — М.: Машиностроение, 1967. - 368 с.

49. Объединение машиностроительных заводов группы компаний СУ-155 [Электронный ресурс]. URL: http://www.omzv.ru/(i[aTa обращения: 01.09.2013)

50. Обыдёнов, В.А. Устойчивость грузоподъёмных машин в период сильных порывов ветра[Текст]: дис. ...канд. техн. наук. Тула: 2009. 142 с.

51. ОНК 160. Ограничитель нагрузки крана (ограничитель грузоподъемности). Руководство [Текст]. - ПИО ОБТ, 2008.

52. Осовский, С. Нейронные сети для обработки информации [Текст]: Пер. с польского И.Д. Рудинского. - М.: Финансы и статистика, 2002. - 344с.

53. Павлов, Н.Г. Примеры расчётов кранов[Текст] / Н.Г. Павлов. - JL: Машиностроение, 1967. - 348 с.

54. Перельмутер, A.B. Расчётные модели сооружений и возможность их анализа[Текст] / A.B. Перельмутер, В.И. Сливкер. - Киев, Изд-во «Сталь», 2002. - 600 е.: ил.

55. Петров, И.В. Программируемы контроллеры. Стандартные языки и инструменты[Текст] / Под ред. Проф. В.П. Дьяконова. - М.: СОЛОН-Пресс, 2003.-256с.: ил.

56. Повх, И. Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении[Текст] / И.Л. Повх. - Изд. 3-е. - Л.: Машиностроение, 1974. -479 с.

57. Подобед, В.А. Повышение эффективности использования портовых кранов при ветровых нагрузках [Текст]: дис. ...д-ратехн. наук. Мурманск, 2006. -357 с.

58. Подобед, Н.Е. Исследование работы механизмов передвижения портальных кранов в морских портах при ветровых нагрузках[Текст]: дис. ...канд. техн. наук. Мурманск: 2010. 166 с.

59. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов[Текст]: ПБ 10-382-00 с имз. от 28.10.2008. - М.: Госгортехнадзор России: изд-во «Деан», 2009. - 272 с.

60. Расчёты машиностроительных конструкций методом конечных элементов [Текст]: Справочник / В.И. Мяченков, В.П.Мальцев, В.П. Майборода и др.; под общ.ред. В.И. Мяченкова. - М.: Машиностроение, 1989. - 520с.

61. РД 10-118-96. Основные требования безопасности к ограничителям грузоподъёмности электрических мостовых и козловых кранов

62. РД 10-399-01. Требования к регистраторам параметров грузоподъёмных кранов [Текст]. - М.: Изд-во «Деан», 16 с.

63. РД 22-166-86. Руководящий нормативный документ. Краны башенные строительные. Нормы расчета[Текст]

64. РД 24.090.102-01 Основные требования безопасности к устройству и эксплуатации ветрозащитных систем мостовых и козловых кранов[Текст]

65. Редькин, A.B. Устройство управления устойчивостью башенного крана в условиях воздействия ветровых нагрузок[Текст] / A.B. Редькин, А. В. Мишин // Строительные и дорожные машины, 2012. - С. 32.

66. Рекомендации по уточнённому динамическому расчету зданий и сооружений на действие пульсационной составляющей ветровой нагрузки [Текст]. - Введ. 1999-15-12.

67. Реттер, Э.И. Архитектурно-строительная аэродинамика[Текст] / Э.И. Реттер. - М.: Стройиздат, 1984. - 294с., ил.

68. Реттер, Э. И. Аэродинамическая характеристика жилых зданий [Текст]/ Э. И. Реттер, Ф. JI. Серебровский // Водоснабжение и санитарная техника. 1967. - № 2. - С. 9-13.

69. Реттер, Э. И. Аэродинамическая характеристика промышленных зданий / Э. И. Реттер. - Челябинск: УФАСиА, 1959. - 250 с.

70. Реттер, Э. И. Ветровая нагрузка на сооружения [Текст]/ Э.И. Реттер. -ОНТИ, 1936.

71. Руководство по расчёту зданий и сооружений на действие ветра[Текст]. - М.: Стройиздат, 1978, 216с./Центр. науч.-исслед. ин-т. строит, конструкций им. В.А. Кучеренко.

72. Савицкий, Г.А. Ветровая нагрузка на сооружения [Текст]/ Г.А. Савицкий. - М.: Стройиздат, 1972. - 110 с.

73. Симиу Э. Воздействие ветра на здания и сооружения [Текст]: Пер. с англ. Б.Е. Маслова, A.B. Швецовой / Э. Симиу, Р. Сканлан; под ред. Б.Е. Маслова. - М.: Стройиздат, 1984. - 360с., ил. - Перевод.изд.: WindEffectsonStructures/E. Simiu, R. Scanlan (1978).

74. Сегерлинд, Jl. Применение метода конечных элементов [Текст]/ Л. Сегерлинд. - М.: Мир, 1979. - 392 с.

75. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов [Текст]/ А.Б. Сергиенко - СПб.: Питер, 2002. - 608с.: ил.

76. Серебровский, Ф. Л. Аэродинамика жилых зданий [Текст]// Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура. - 1964. -№3.

77. Солдатова О.П., Семенов В.П. Применение нейронных сетей для решения задач прогнозирования // Электронный журнал «Исследовано в России», 135, с. 1261-1269, 2006. http://zhurnal.ape.relarn.rU/articles/2006/l35.pdf

78. Сорокин, П.А. Разработка системы безопасности башенных кранов при воздействии ветровой нагрузки [Текст] / П.А. Сорокин, A.B. Мишин, К.С. Хряков, Чан Дык Хиеу // Инновационное развитие образования, науки и технологий.-2012.-С. 136-140.

79. Сорокин, П.А. Интеллектуальная система управления устойчивостью башенного крана [Текст]/ П.А. Сорокин, Чан Дык Хиеу // Труды 12-й научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». -2011.

80. Сорокин, П.А. Алгоритмы нечёткой логики в системе безопасности башенного крана [Текст]/ П.А. Сорокин, Чан Дык Хиеу // Строительные и дорожные машины. - 2012. - №8. - С. 32-36.

81. Сорокин, П.А. Система компенсации ветровых нагрузок для обеспечения устойчивости башенных кранов от опрокидывания[Текст] / П.А. Сорокин, A.B. Мишин // TTSTECHNIKA TRANSPORTUSZYNOWEGO. Koleje. Tramwaje. Metro. -2013. -№13. - P. 817-825.

82. Сорокин, П.А. Устойчивость башенных кранов от опрокидывания при случайных воздействиях порывов ветра[Текст]/ П.А. Сорокин, A.B. Мишин, К.С. Хряков, Чан Дык Хиеу // Труды 13-й научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». - 2012. — IV - 2.

83. Сорокин, П.А. Устойчивость башенных кранов от опрокидывания при случайном воздействии порывов ветра[Текст] / П.А. Сорокин, A.B. Мишин // TTSTECHNIKA TRANSPORTUSZYNOWEGO. Koleje. Tramwaje. Metro. -2012.-№9.-P. 881-887.

84. Спицина, Д.Н. Динамическое воздействие ветровой нагрузки на козловые краны [Текст]/ Д.Н. Спицина и др. // Труды ВНИИПТМАШ. - М., 1976.-Вып.1.-С. 88-96.

85. Терехов, В.А.Нейросетевые системы управления [Текст] / В.А. Терехов, Д.В. Ефимов, И.Ю. Тюкин, В.Н. Антонов. - СПб: Издательство С.-Петербургского университета, 1999. - 265с.

86. Тихонов, Э.И. Методы прогнозирования в условиях рынка: учебное пособие [Текст]/ Э.И. Тихонов. - Невинномысск , 2006. - 221 с.

87. Томсон, H. М. Аэрация городской застройки [Текст] / Н.М. Томсон. -Изд. АМН СССР, 1947.

88. Чан Дык Хиеу. Параметры ветрового воздействия на стационарные башенные краны [Текст] / Чан Дык Хиеу // Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, путевые машины и робототехнические комплексы. — 2011.-С. 154-156.

89. Чан Дык Хиеу. Автоматизация системы безопасности стационарного башенного крана по критерию устойчивости [Текст]/ Чан Дык Хиеу, П. А. Сорокин, А. В. Редькин // Известия тульского государственного университета. - 2012. - выпуск 10. - С. 52-58.

90. Чан Дык Хиеу. Устойчивость стационарных башенных кранов при действии резких порывов ветра в условиях Вьетнама[Текст]: дис. ...канд. техн. наук. Москва: 2013. 130 с.

91. Хайкин, С. Нейронные сети: полный курс, 2-е издание.[Текст]: Пер. с англ. / С. Хайкин. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2006. 1104с.

92. Якупов, Н.М. Вариант МКЭ для исследования поведения конструкций со сложной структурой материала[Текст] / Н.М. Якупов // Труды IX конференции по прочности и пластичности. - 1996. - Т.З. — С. 135-139.

93. Davenport, A. G. Approaches to wind loading on structures [Text] / A. G. Davenport// Aero-hydro-elast. Cycle Conf., Ermenonville. 1972.1. Paris, 1973. P. 51-132.

94. Davenport, A. G. Gust loading factors [Text] / A. G. Davenport // Inst, of Structural Division. Proc. / A.S.C.E. 1967. - Vol. 93, № 3. - P. 11-34.

95. Davenport, A. G. The application of statistical consepts to the wind loading of structures [Text] / A. G. Davenport // Proc. Inst, of Civ. Engineers. -1961. Vol. 19.-P. 449-472.

96. Whitbread, R. E. Model simulation of wind effects on structures [Text] / R. E. Whitbread // Wind Effects Build, and Struct. London : H.M.S.O., 1965. - Vol. 1. - P.284-302.