Установка физического моделирования ветровой нагрузки на крановые конструкции

Цель – воспроизведение нормативного ветрового потока (ламинарный, турбулентный, пульсационный режимы) для изучения воздействия на крановые конструкции, позволяющее получить значения нагруженности элементов крана, максимально приближенные к реальным условиям. При создании установки, относящейся к области экспериментальной аэродинамики, был принят «принцип имитации основных факторов, определяемых условиями эксплуатации объекта исследования», для обеспечения воспроизводимости результатов испытаний в максимальной степени. Для подтверждения работоспособности предлагаемого устройства установки, была разработана ее компьютерная модель с использованием программного продукта системы автоматизированного проектирования SolidWorks. Параметры компьютерной модели находятся в полном геометрическом соответствии с размерами разработанной реальной установки. Использование установки позволяет исследовать динамическое воздействие ветра на устойчивость крановых конструкций в различных режимах эксплуатации (изменение скорости ветра, в режиме работы с грузом, в условиях работы у пристенка и т.д.). Предложенная установка позволяет моделировать нагрузки на крановое оборудование с возможностью расширения характеристик, например, его грузоподъемности. Сформированная компьютерная модель установки позволяет выявить физическую картину распределения ветрового потока на выходе из установки. Результаты моделирования ветрового потока на предлагаемой установке подтверждены на компьютерной модели с высокой степенью сходимости результатов при скоростях ветра от 2,5 м/с и ниже. Предлагаемая авторами установка позволит моделировать величину реальной среднестатистической ветровой нагрузки различной интенсивности, пульсационную составляющую ветровой нагрузки, вихревое возбуждение, повышение доступной возможности аэродинамических исследований для реальной крановой конструкции. Разработанная установка представляет собой устройство для тарировки внешних воздействий от силы ветра на конструкцию крана.

1. Cekus D., Gnatowska R., Kwiatoń P. Impact of wind on the movement of the load carried by rotary crane // Applied Sciences. 2019. Vol. 9. Issue 18. P. 21–22. https://doi.org/10.3390/app9183842

2. Синельщиков А.В., Джалмухамбетов А.И. Развитие методов расчета устойчивости башенных кранов // Вестник Московского государственного строительного университета. 2017. Т. 12. Вып. 12. С. 1342–1351. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2017.12.1342-1351

3. Тарасова Т.В. Исследование устойчивости башенных кранов при воздействии ветровых нагрузок // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 6. [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/06/68604 (07.06.2020).

4. Jeng Shyr-Long, Yang Chia-Feng, Chieng Wei-Hua. Outrigger force measure for mobile crane safety based on linear programming optimization // Mechanics Based Design of Structures and Machines. 2010. Vol. 38. Issue 2. P. 145–170. https://doi.org/10.1080/15397730903482702

5. Kacalak W., Budniak Z., Majewski M. Stability assessment as a criterion of stabilization of the movement trajectory of mobile crane working elements // International Journal of Applied Mechanics and Engineering. 2018. Vol. 23. No. 1. P. 65–77. https://doi.org/10.1515/ijame-2018-0004

6. Kacalak W., Budniak Z., Majewski M. Crane stability assessment method in the operating cycle // Transport Problems. 2017. Vol. 12. Issue 4. P. 141–151. https://doi.org/10.20858/tp.2017.12.4.14

7. Тюрин Ю.Н., Васильев Д.Е., Чугаев В.Д., Масякин С.Л. Причины возникновений аварий при эксплуатации подъемных сооружений // Химическая техника. 2015. № 11. [Электронный ресурс]. URL: https://chemtech.ru/prichiny-vozniknovenij-avarij-prijekspluatacii-podemnyh-sooruzhenij/ (15.06.2020).

8. Алямовский А.А. Инженерные расчеты в SolidWorks Simulation. 2-е изд. М.: Изд-во «ДМК Пресс», 2010. 464 с.

9. Жамалов Р.Р., Королев Е.В., Котин А.И. Аэродинамические трубы как инструмент исследования. С. 54–62. // [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/aerodinamicheskie-trubykak-instrument-issledovaniya/viewer (15.06.2020).

10. Хоробрых М.А., Фролов В.А. Проектирование экспериментальной установки для весового эксперимента в аэродинамической трубе // Молодой ученый. 2013. № 3. С. 116–122. [Электронный ресурс]. URL: https://moluch.ru/archive/50/6363/ (14.06.2020).

11. Бубенчиков А.А., Нифонтова Л.С., Чавриков И.Е. Установки для аэродинамического эксперимента // Молодой ученый. 2016. № 22. С. 11–14. [Электронный ресурс]. URL: https://moluch.ru/archive/126/35125/(14.06.2020).

12. Clark R., Cox D., CurtissJr H.C., Edwards J.W., Hall K.C., Peters D.A, et al. A modern course in aeroelasticity // Solid mechanics and its applications/ eds. E.H. Dowell. 2005. Vol. 116. 781 p. https://doi.org/10.1007/1-4020-2106-2

13. Волощенко О.В., Зосимов С.А., Николаев А.А., Острась В.Н., Серманов В.Н., Чевагин А.Ф. Аэродинамические экспериментальные стенды для испытаний ВРД // Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института. 2012. Т. XLIII. No. 2. С. 43–54.

14. Галеев А.Г., Захаров Ю.В., Макаров В.П., Родченко В.В. Проектирование испытательных стендов для экспериментальной отработки объектов ракетно-космической техники. М.: Изд-во МАИ, 2014. 283 с.

15. Боровой В.Я., Бражко В.Н., Егоров И.В., Зайцев Е.Г., Скуратов А.С. Диагностика и численное моделирование течения в гиперзвуковых аэродинамических трубах импульсного действия // Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института. 2013. Т. XLIV. No. 5. С. 28–38.

16. Мамаев К.М. Математическое моделирование нагрузок автокрана и возможность расширения его характеристик грузоподъемности // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2011. No. 23. Вып. 4. С. 76–80.

17. Korytov M.S., Shcherbakov V.S., Titenko V.V., Belyakov V.E. Study of the crawler crane stability affected by the length of compensating ropes and platform rotation angle in the mode of movement with payload // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1546. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1546/1/012135

18. Зырянова С.А. Методика автоматизированного построения математической модели стрелового грузоподъемного крана // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. 2014. Вып. 2. С. 77–81.

19. Жамалов Р.Р., Королев Е.В., Котин А.И. Аэродинамические трубы как инструмент исследования // Вестник Нижегородского государственного инженерно-экономического института. 2012. № 12. С. 54–62.

20. Прокопенко Е.А., Савищенко Н.П., Шевченко А.В., Поняев С.А., Твердохлебов К.В., Яшков С.А. Особенности проведения экспериментальных исследований на сверхзвуковой атмосферно-вакуумной аэродинамической трубе // Международный научно-исследовательский журнал. 2018. № 12. Ч. 1. С. 31–36. https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.78.12.005

21. Cekus D., Gnatowska R., Kwiatoń P., Šofer M. Simulation research of a wind turbine using SolidWorks software // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1398. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1398/1/012001

22. Острась В.Н., Пензuн В.И. Экспериментальное исследование силы трения в канале при наличии псевдоскачка // Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института. 1974. Т. V. № 2. С. 151–155.