WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Повышение эффективности работы энергетических установок плавучих кранов за счет применения гидротрансформаторов в механизме подъема

На правах рукописи

Яблоков Александр Сергеевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ПЛАВУЧИХ КРАНОВ ЗА СЧЕТ

ПРИМЕНЕНИЯ ГИДРОТРАНСФОРМАТОРОВ В МЕХАНИЗМЕ ПОДЪЕМА

Специальность 05.08.05 – «Судовые энергетические установки и их элементы (главные и

вспомогательные)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород – 2011

Работа выполнена в Федеральном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волжская государственная академия водного транспорта» (г. Нижний Новгород)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Слюсарев Анатолий Сидорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Куляшов Анатолий Павлович кандидат технических наук, доцент Арефьев Николай Николаевич

Ведущая организация: Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московская государственная академия водного транспорта»

Защита диссертации состоится «28» декабря 2011 г. в 1500 часов в аудитории 281 на заседании диссертационного совета Д 223.001.02 при ФБОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта» по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, д. 5а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФБОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта».

Автореферат разослан «24» ноября 2011 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, А.А. Кеслер к.т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований.

В речном флоте работы по добыче минерально - строительных грузов, дноуглубительные и перегрузке песчано-гравийной смеси в основном совершают плавучие краны. Энергетической установкой, обеспечивающей работоспособность плавучего крана, является дизель, но его работа имеет ряд особенностей. При подводной добыче плавучими кранами в качестве грузозахватного органа используется грейфер.





При работе грейфера в водонасыщенном материале под водой при его зачерпывании и подъеме возникают дополнительные гидростатические силы: «присоса», фильтрации, гидростатики и вязкостного течения материала в грейфере, зависящие от скорости зачерпывания материала и отрыва грейфера, что приводит к дополнительным нагрузкам в канатах механизма подъема и металлоконструкции крана. Этот эффект, возникающий в краткий промежуток времени, может превышать на 30% допускаемые нагрузки на кран и является «пиковым». В настоящее время более 90% плавучих кранов имеют срок эксплуатации от 20 лет и более, что делает проблематичным их использование при подводной добыче, так как металлоконструкции изношены и не рассчитаны на подобные нагрузки. На плавучих кранах используются высокооборотные и среднеоборотные дизели с газотурбинным наддувом и без него.

Известно, что отклонение частоты вращения вала дизеля вызывают снижение к.п.д. асинхронных двигателей, увеличение потерь мощности и вытекающей отсюда перерасход топлива дизелем, снижение скоростей. Таким образом, пиковые нагрузки ведут к работе энергетической установки на низких оборотах, что ведет к снижению крутящего момента, повышенному потреблению топлива, общему износу шатунно-поршневой группы. В последствии, продолжительная эксплуатация энергетической установки в нестабильном режиме: с периодическим падением частоты, мощности и крутящего момента приводит к незапланированному дорогостоящему капитальному ремонту.

«Пиковые нагрузки» возникают из-за физических процессов, происходящих при зачерпывании водонасыщенного материала под водой: фильтрация воды через поры материала при его сжатии в момент схождения челюстей грейфера, поступление воды под днище грейфера для компенсации «присоса» грейфера из-за гидростатического давления столба жидкости.

Избежать такое нагружение возможно автоматическим регулированием скорости замыкания грейфера в сторону уменьшения, так как фильтрационное и вязкостное сопротивление материала под водой являются функциями скорости деформации материала. Такое регулирование возможно осуществить установкой гидротрансформатора в приводе механизма подъема крана.

Гидротрансформатор позволяет автоматически регулировать скорость подъема и замыкания грейфера путем создания обратной связи между нагрузкой на канатах и скоростями зачерпывания и подъема грейфера. Гидротрансформатор позволяет плавно менять передаточное отношение от двигателя к редуктору в 3,5 раза в сторону увеличения и соответственно увеличивая крутящий момент на валу редуктора, что и позволят преодолевать эффект «пиковых»

нагрузок.

Таким образом, установка гидротрансформатора в механизм подъема плавучего крана позволяет автоматически регулировать скорость зачерпывания в зависимости от сил сопротивления зачерпыванию. Это позволяет энергетической установке плавучего крана (дизеля) работать без пиковых нагрузок.

Цель работы.

Повысить эффективность работы энергетической установки плавучего крана за счет установки гидротрансформатора в приводе механизма подъема для автоматического регулирования нагружения дизеля.

Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи исследований:





1. Усовершенствовать методику расчета сил сопротивления зачерпыванию, возникающих при зачерпывании водонасыщенного материала грейфером с учетом фильтрационных процессов и явления «присоса»;

2. Определить причины возникновения «пиковых» нагрузок при работе плавучего крана и методы их исключения;

3. Разработать методику подбора гидротрансформаторов для приводов плавучих кранов, работающих при подводной добыче;

4. Экспериментально определить усилия сопротивления зачерпыванию грейфером под водой груза при наличии в приводе гидротрансформатора и сравнить с теоретическими значениями;

5. Определить эффективность воздействия механизма подъема с гидротрансформатором на работу энергетической установки плавучего крана за счет автоматического регулирования скорости зачерпывания материала под водой.

Объектом исследования являются элементы судовых энергетических установок, кранового оборудования плавучих кранов и систем взаимодействия, подвергающиеся пиковым нагрузкам при подводной добыче водонасыщенного материала.

Предметом исследования являются процессы, происходящие при подводном зачерпывании водонасыщенного материала грейфером, их влияние на работу энергетической установки плавучего крана.

Научная новизна работы заключается в:

1. Усовершенствовании методики расчета моментов сопротивления от сил, возникающих при зачерпывании водонасыщенного материала грейфером под водой с учетом фильтрационных процессов при деформировании материала и влияния гидростатического давления.

2. Разработке методики подбора гидротрансформатора в механизме подъема плавучего крана для устранения пиковых нагрузок при подводной добыче.

3. Определении эффективности работы энергетической установки плавучего крана с гидротрансформатором в приводе механизма подъема.

Новизна технических решений защищена патентом Российской Федерации.

Практическая ценность диссертации.

1. Создан привод механизма подъема, автоматически регулирующий скорость зачерпывания грейфера в зависимости от нагрузки в канатах.

2. Разработаны технологические рекомендации по увеличению эффективности работы энергетических установок плавучих кранов.

3. Результаты исследований используются в учебном процессе по дисциплинам «Специальное перегрузочное оборудование терминалов» и «Грузоподъемные машины и машины безрельсового транспорта».

4. Разработанные рекомендации и результаты исследований внедрены отделом по обслуживанию перегрузочного оборудования ОАО «Нижегородский порт» при эксплуатации плавучего крана КПЛ 5-30, №2041.

Достоверность полученных результатов. Достоверность полученных результатов подтверждена натурными экспериментальными исследованиями автора. Обработка результатов экспериментальных исследований выполнена с применением пакетов прикладных программ на базе ЭВМ.

Личный вклад автора. Автором сформулированы цели и задачи исследований; усовершенствована методика расчета сил сопротивления зачерпыванию водонасыщенного материала грейфером; разработана методика подбора и расчета гидротрансформаторов для механизма подъема плавучих кранов; обобщены и обработаны результаты натурных экспериментальных исследований; выполнен анализ влияния гидротрансформатора в механизме подъема на эффективность работы энергетической установки.

Апробация работы.

Основные положения и результат работы докладывались и обсуждались на:

- Научно-методической конференции ВГАВТ «Транспорт – ХХI век» (Н.Новгород, 2007 г.), - Втором всероссийском конкурсе инновационных проектов студентов, аспирантов и молодых ученых Российской Федерации «Обеспечение промышленной и экологической безопасности на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах» (Уфа, 2008 г.), - Конкурсе молодежных инновационных команд РОСТ (Н.Новгород, 2009 г.), - Всероссийском молодежном Форуме победителей (Москва, 2009 г., Диплом победителя);

- Международном научно-промышленном форуме «Великие реки 2010» (Н.Новгород, 2010 г.), - II межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России» (Санкт – Петербург, 2011 г.), - V международной научно-технической конференции молодых специалистов, аспирантов и студентов (Пенза, 2011 г.), - Х всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ-2011 (работа отмечена золотой медалью «За успехи в научно-техническом творчестве»), - Международной научно-технической конференции «ИНТЕРСТРОЙМЕХ-2011» (Беларусь, г. Могилев, 2011 г.), - Всероссийский форум «Россия единая XVI», - Всероссийском молодежном форуме «Селигер - 2010», «Селигер - 2011», - Победитель в Молодежном научно-исследовательском конкурсе «У.М.Н.И.К.»-2009, «У.М.Н.И.К.-Н.Н.-2011».

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, из них один патент РФ и 3 работы в изданиях рецензируемых ВАК.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и четырех приложений изложена на 150 страницах, включая 49 рисунков и 18 таблиц. Список библиографических источников на 13 страницах включает 116 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность исследований, изложены цель, задачи и научная новизна.

В первой главе выполнен анализ существующей техники, применяемой для подводной добычи, а также исследований, выполненных по энергетическим установкам грейферных плавучих кранов.

Для подводной добычи применяются плавучие краны, землесосные снаряды, черпаковые снаряды, передвигающиеся по дну земснаряды, скреперные установки, драги, подводные бульдозеры, самоходные дноуглубительные земснаряды, глубоководные эжекторные земснаряды, подводные экскаваторы.

Вышеперечисленные установки для подводной добычи ископаемых имеют ряд недостатков: большая металлоемкость и площадь парусности (при большом волнении и сильном ветре вероятность опрокидывания повышается), приведение оборудования установки в походное состояние из за сложности конструкции и большого веса занимает много времени, значительные начальные капитальные вложения.

Наиболее перспективной является грейферная плавучая установка для добычи рудных полезных ископаемых, предложенная в авторском свидетельстве №825777 Слюсаревым А. С. и Каракулиным Г. Г., где в качестве захватного устройства применяется грейфер. По данному авторскому свидетельству был выполнен рабочий проект гидротранспортной установки с двумя грейферами. Данная установка позволяет добывать рудные материалы на глубинах до 200 м. с последующей гидроразгрузкой под водой.

Применимо к российским условиям подводной добычи нерудных строительных материалов и полезных ископаемых следует отметить, что наиболее распространены плавучие краны, оснащенные стандартными механизмами подъема. Однако механизмы подъема плавучих кранов обладают перечисленными недостатками при работе под водой, так как были спроектированы и изготовлены при отсутствии должной теории подводного зачерпывания материала.

В работе Мальцева В.Н. (ГИИВТ 1974 г.) приводится анализ особенностей режима нагружения энергетической установки крановыми электроприводами, результаты испытания, технические требования и рекомендации по экономичной эксплуатации.

По результатам испытаний установки ДРГ 320/500, проведенными Нестеровым Л.Н. в Казанском речном порту установлено, что турбокомпрессор ТК 23Н-26 двигателя 6ЧН 25/34 в крановом режиме эксплуатации ввиду большой инерции ротора практически оказывается неработоспособным. Нарушение нормального воздухоснабжения дизеля при набросах нагрузки неизбежно приводит к дымности выхлопных газов, саже- и нагарообразованию в проточной части газовой турбины, что требует ежегодного ремонта турбокомпрессора или его замены.

На основании разработанных требований автор утверждает, что двигатели с турбонаддувом 16ЧН18/22, 6ЧН25/34, 6ЧН26/35, нельзя рекомендовать для плавучих грейферных кранов.

Большие работы по исследованию переходных процессов в энергетических установках проводились под руководством В.И.

Толшина. В его исследованиях проведен анализ и рассмотрены вопросы улучшения параметров переходных процессов в дизелях.

В результате чего установлено, что изучение вопросов обеспечения надежной работы дизелей в грейферных режимах должно носить конкретный характер, применительно к конкретному крану с конкретным двигателем.

Подводное зачерпывание сыпучего материала было рассмотрено в работах Никитаева И.В., Слюсарева А.С.. Основной вклад в теорию подводной разработки грунтов внесли отечественные учёные Ю. А. Ветров, С. П. Огородников, В. И. Баловнев, И. А. Недорезов, В. Г. Моисеенко, А. Д. Николаев. Ими разработаны теоретические основы и принципы конструирования подводных грунторазрабатывающих машин.

Особенности взаимодействия рабочих органов под водой исследовали: Д. Д. Тургумбаев, М. Т. Тындыбеков, А. А. Карошкин, А. А. Шаталов, Н. А. Лобанов, М. К. Сукач, А. А. Курузь и др.… Особенности и характеристики добывающей техники, изложены авторами: Radetzki M., Лобановым В. А., Айбулатовым Н. А., Ikeda K., Мызенковой Л. Ф., Мурдмаа И. О. и др...

На основании проведенного анализа поставлены цели и задачи исследований.

Во второй главе приведен анализ работ по теории зачерпывания сухого и водонасыщенного материала, а также математическая модель процесса зачерпывания водонасыщенного материала грейфером.

Исследование деформации сыпучего материала в грейфере проводилось Слюсаревым А.С., в лабораторных условиях на установке, представленной на рис. 1 а.

а) общий вид установки для исследований;

б) деформация слоев груза в грейфере у стенки челюсти Рисунок 1. Установка для пенатрационных исследований Анализ фотографий деформации слоев песка в грейфере у передней стенки (рис. 1 б) и при разрезах песка по вертикальной плоскости подтверждает идентичность деформаций материала у стенок грейфера и в глубине.

Следовательно, объемные деформации, охватывающие весь массив груза в грейфере, являются следствием сжатия материала в грейфере и представляют пластическое деформирование сыпучего материала.

Таким образом, было установлено, что для грейферов, геометрия челюсти которых в процессе производственной эволюции определена как оптимальная, движение слоев материала представляется в виде концентрических кругов, исходящих из точки максимального давления вверх, при этом частицы двигаются по кратчайшему пути, а реактивные силы трения направлены радиально к концентрическим окружностям с центром в точке смыкания челюстей.

Данные исследования позволили определить направления реактивных сил, действующих внутри грейфера при сжатии материала и определить изменение плотности груза внутри грейфера: максимальная в точке схождения челюстей и минимальная на поверхности.

Аналогичные пенатрационные исследования были проведены автором с водонасыщенным материалом, когда грунтовый лоток с подготовленным песком заливался водой. Деформация слоев водонасыщенного материала в грейфере была аналогичной сухому материалу, так как является для процесса зачерпывания энергетически оптимальной. Однако к действующим усилиям добавится фильтрационная составляющая, а при движении материала по челюстям будет действовать не сухое трение, а вязкостное течение материала.

Исследование уплотнения водонасыщенных сыпучих материалов в жесткой матрице проводилось Слюсаревым А.С. на экспериментальной установке ЭПС-01.

Метод разделения давления фильтрации и давления уплотнения твердой фазы материала был определен Слюсаревым А.С., предполагалось, что процесс фильтрации при сжатии водонасыщенного материала более сложный, чем описываемый уравнениями Дарси.

Следовательно, давление фильтрации жидкостей при уплотнении водонасыщенного материала (песка, ПГС) в зависимости от пористости (коэффициента уплотнения) определится:

где 0 - начальная пористость материала, - коэффициент динамической вязкости, k - текущее значение коэффициента уплотнения, - скорость фильтрации, [м/с], a, Ф - опытные коэффициенты, d Э – средний эффективный диаметра зерен среды, [м].

Полное давление уплотнения водонасыщенных сыпучих материалов:

где P0 exp - давление, связанное с увеличением плотности скелета пористого материала, k p - максимальный коэффициент уплотнения сыпучего материала в грейфере согласно ГОСТ 25100-95, - модуль уплотняемости, P0 - начальное давление фильтрации, различное для различных материалов.

Определение сил сопротивления зачерпыванию определяется, когда грейфер рассматривается закрытый, в этом случае плотность грунта и фильтрационные процессы максимальные и начинает действие явление «присоса». Статически неопределимая задача движения грейфера в материале раскрывается за счет фиксации челюстей и определения направления движения материала внутри грейфера. С точки зрения определения мощностных затрат эта фаза зачерпывания является определяющей, поскольку нагрузки на челюсти максимальны.

В качестве аргументов приняты R, и (рис. 2 а), то есть сферические координаты, в которых переменные меняются в пределах 0 R R0 ; 0 ; 0 для одной половины грейфера.

Расчетная схема представлена на рис. 2 а. Для упрощения расчета представим, что профиль днища описывается радиус вектором R R0, то есть днище полусферическое. Другие формы днища грейферов одинаковой вместимости, изменяющиеся между полукруглой и плоской, отличаются площадью трения в пределах 3%.

Рассечем челюсть плоскостью I-I. При повороте плоскости на угол d и d выделим элементарную площадку d.

а) схема для определения сил трения по днищу грейфера;

б) схема для определения сил сопротивления зачерпыванию от приращения давления при уплотнении сыпучего материала Рисунок 2. Схемы для определения моментов от сил сопротивления Момент от сил трения, обусловленного давлением столба водонасыщенного материала в грейфере, высотой h по днищу челюстей грейфера относительно точки a / (шарнир на нижней траверсе грейфера) определится:

Полный момент от сил трения по днищу обусловленный приращением давления водонасыщенного материала при увеличении его плотности определится:

Суммарный момент от сил трения по днищу сыпучего материала, обусловленный весом материала в грейфере и его сжатием при зачерпывании определится:

При повороте секущей плоскости I-I на угол d (см.рис.2 б) в материале, заключенном в грейфере, выделится призма. В призме сыпучий материал имеет переменную плотность и находится в объемно-напряженном состоянии.

Выделим в обобщенных координатах ( R,, ) элемент и рассмотрим его равновесие. Со стороны стенок грейфера на элемент действует давление P. На нижнюю полость элемента действует давление большее, чем на верхнюю из-за приращения плотности материала d.

Суммарный момент от сил, обусловленных приращением давления в сыпучем материале, при его уплотнении в грейфере определится:

Суммарный момент от сил сопротивления зачерпыванию, обусловленный давлением материала на днище грейфера с учетом фильтрации материала, при его уплотнении в грейфере после интегрирования определится:

Момент от сил сопротивления резанию режущими поясами челюстей грейфера относительно точки a / определится где M T - момент от сил сопротивления резанию режущей шиной челюсти;

n - количество челюстей.

где PP - удельное сопротивление резанию, [Па] вH - расчетная толщина режущей длины, [м].

В настоящей работе предлагается методика определения величины усилия «присоса», а также методы уменьшения его отрицательного воздействия.

Суммарный момент от сил сопротивления зачерпыванию относительно точки Из условия равновесия челюсти грейфера определяем усилие, возникающее в замыкающем канате, а также мощность необходимую для процесса зачерпывания.

Представленная методика расчета усилий сопротивления зачерпыванию груза под водой позволяет определить распределение давления на стенки грейфера и «вес» всех составляющих сопротивлений, а также их зависимость от скорости деформации водонасыщенного груза.

В третьей главе приведен расчет усилий при подводном зачерпывании, а также методика и расчет гидротрансформатора для механизма подъема плавучего крана.

Определено что большую часть момента от сил сопротивления зачерпыванию грейфера при зачерпывании составляет момент, обусловленный давлением материала на днище грейфера с учетом фильтрации материала внутри грейфера. На рис. 3 представлено графическое изображение составляющих момента зачерпывания грейфера для проекта грейфера №3339.

После расчета мощности, необходимой для зачерпывания полученные значения сопоставлены с мощностями электродвигателей подъема существующих плавучих кранов. Это позволило определить диапазон необходимой скорости для зачерпывания материала.

Рисунок 3. Величины составляющих момента зачерпывания Таким образом, для эффективной работы механизма подъема плавучего крана скорость зачерпывания должна быть снижена соответственно возрастающей нагрузке при зачерпывании материала, что на практике осуществляется оператором. Эффективность такой работы напрямую зависит от его квалификации, времени суток и многих других факторов, не зависящих от эксплуатационных характеристик привода и его конструкции. В противном случае такой режим работы ведет к повышенным нагрузкам в канатах механизма подъема, металлоконструкции, составляющих привода (рис 4).

FHOM - номинальное расчетное усилие в замыкающем канате Рисунок 4. Динамика изменения усилия в замыкающем канате Автоматическое регулирование скорости зачерпывания и подъема грейфера позволит оставаться нагрузке в канатах механизма подъема в допускаемых значениях, что приведет увеличению срока службы крана, снижению стоимости ремонтов и повышению эффективности цикла.

Слюсаревым А.С. и Яблоковым А.С. был разработан и защищен патентом на полезную модель привод для механизма подъема плавучего крана, включающий в себя гидротрансформатор (рис. 5).

Рисунок 5. Разработанный привод механизма подъема Анализ свойств и характеристик существующих гидротрансформаторов позволяет сформулировать требования к ним для установки в механизме подъема плавучего крана:

1 Гидротрансформатор, обладая высоким быстродействием, должен иметь соответствующие демпфирующие свойства, позволяющие избежать действие на работу привода высоких частотных колебаний в канатах механизма подъема.

2 Гидротрансформатор должен обеспечивать работу электродвигателя привода в оптимальных режимах, не переходя в режимы, когда вся подводимая мощность расходуется на «мятие»

жидкости. Таким требования отвечают полностью «непрозрачные» гидротрансформаторы, но создание гидротрансформаторов данного типа проблематично, поэтому целесообразно применять гидротрансформаторы с малой степенью «прозрачности», в пределах 1,0…1,1 в основной рабочей зоне.

3 Гидротрансформатор должен преобразовывать крутящий момент в приводе в полном диапазоне рабочей нагрузки. Для плавучего крана максимальное значение коэффициента трансформации должно лежать в пределах 1,4…1,6. В пределах указанных значений максимального коэффициента трансформации и принятой степени прозрачности целесообразно применение одноступенчатого гидротрансформатора.

4 Гидротрансформатор должен иметь устройство для блокировки, с целью обеспечения работы привода с постоянными низкими скоростями, то есть иметь муфту свободного хода.

На основании сформулированных требований необходимо подобрать следующие параметры гидротрансформатора механизма подъема плавучего крана.

Оптимальным является одноступенчатый гидротрансформатор, отличающийся сравнительно простой конструкцией и наиболее дешевый в производстве.

Основное требование к гидротрансформатору - высокий к.п.д. в рабочей зоне. Это требование наиболее полно можно реализовать в комплексных гидротрансформаторах (с центростремительной турбиной и симметричным расположением насосного и турбинного колес.

Приведенный анализ требований к характеристикам и конструкции гидротрансформаторов для привода механизма подъема плавучих кранов, соответствующих условиям и нагрузкам, позволяет сделать вывод, что им наиболее соответствует гидротрансформатор комплексного типа с центростремительной турбиной.

В результате расчета по полученной методике определены параметры расчетного гидротрансформатора.

В четвертой главе рассмотрены экспериментальные исследования и экономическая эффективность от внедрения.

Экспериментальные исследования динамики крановых механизмов и энергетической установки проводились с участием автора кафедрой «Прикладной механики и подъемно – транспортных машин» ВГАВТа в период с апреля по июнь 2010 года на грейферном плавучем кране КПЛ 5-30, регистровый номер 2041 принадлежащего предприятию ОАО «Нижегородский порт» (рис. 6).

Рисунок 6. Общий вид экспериментального привода В качестве экспериментального образца был выбран гидротрансформатор марки ГТ–1709900, устанавливаемого в трансмиссию ковшового погрузчика «Амкодор 332А». Опытный гидротрансформатор имеет характеристики, конструкцию, геометрию рабочих колес схожую с требуемыми для установки в лебедки механизма подъема плавучего крана.

- скорость навивки каната поддерживающей лебедки;

3 - скорость навивки каната зачерпывающей лебедки;

F, F3 - усилие в поддерживающем и замыкающем канате.

а) подводное зачерпывание и подъем грейфера с песчаной смесью без гидротрансформатора; б) подводное зачерпывания и подъем грейфера с песчаной смесью с включением в привод гидротрансформатора Рисунок 7. Динамика механизма подъема крана КПЛ 5-30 при Основные задачи

экспериментальных исследований:

- проверка корректности методики расчета;

- установление значений экспериментальных коэффициентов - разработка основанных на эксперименте рекомендаций и предложений по повышению надежности крановых механизмов и энергетической установки.

Для сравнительной характеристики результатов эксперимента были выбраны два режима работы, определяющих уровень нагрузок механизма подъема – подводная добыча без использования гидротрансформатора в замыкающей лебедке и подводная добыча с установленным гидротрансформатором в механизме подъема. На рис. 7 представлены осциллограммы испытаний механизма подъема крана КПЛ 5-30.

Наибольшие нагрузки на энергетическую установку, элементы металлоконструкции и механизмы крана наблюдались при подводной добыче песчаной смеси, коэффициент использования крана по грузоподъемности в этом случае имел максимальное значение.

По результатам экспериментальных исследований сделаны выводы:

1. Гидротрансформатор в приводе механизма подъема автоматически при увеличении сопротивления зачерпыванию уменьшает скорость навивки каната в пределах диапазона, определенного теоретическими расчетами.

2. Нагрузка энергетической установки за цикл значительно ниже ее номинальной мощности и составляет 20-30%.

3. Постоянное автоматическое регулирование скорости зачерпывания и отрыва грейфера позволяет применять на плавучем кране энергетическую установку меньшей мощности, что позволяет осуществить комплексную модернизацию плавучего крана.

На основании проведенных исследований разработаны технологические рекомендации по увеличению эффективности работы энергетических установок плавучих кранов:

- для грейферных плавучих кранов использовать привод, включающий в себя гидротрансформатор, защищенный патентом РФ №91999, позволяющий автоматически регулировать скорость подъема и зачерпывания грейфера;

- при подводном зачерпывании водонасыщенного материала грейфером скорость навивки каната должна соответствовать полученным диапазонам скоростей, применительно для каждого проекта крана;

- при осуществлении подводной добычи, с учетом внедрения разработанного привода, использовать энергетическую установку меньшей мощности.

В заключении приводятся основные результаты и выводы диссертационной работы, заключающиеся в следующем:

1. Усовершенствована методика расчета моментов сопротивления от сил, возникающих при зачерпывании водонасыщенного материала грейфером с учетом фильтрационных процессов и явления «присоса».

2. Определена зависимость возникновения пиковых нагрузок в механизме подъема плавучего крана от скорости деформации материала и фильтрации жидкости в водонасыщенном материале при его зачерпывании.

3. Получены теоретические значения скоростей деформирования водонасыщенного материала, позволяющие осуществлять подводное зачерпывание без возникновения пиковых нагрузок в приводе механизма подъема и энергетической установке.

4. Конструктивно рассчитаны технические характеристики гидротрансформатора, позволяющие автоматически регулировать скорости подъема и зачерпывания грейфером, а также работать гидропередаче в режиме предохранительной муфты.

5. Разработана методика расчета и подбора гидротрансформаторов для приводов плавучих кранов, работающих при подводной добыче и экспериментально доказана эффективность их применения 6. Проведены экспериментальные исследования, в ходе которых определены усилия при зачерпывании грейфером под водой водонасыщенного материала при наличии в приводе гидротрансформатора, полученные результаты сопоставлены с теоретическими значениями, погрешность составляет 15%.

7. Эффективность применения гидротрансформатора в механизме подъема плавучего крана КПЛ 5-30 заключается в уменьшении усилия зачерпывания грунта на 30%, что позволяет применить энергетическую установку меньшей мощности.

Конструкция привода защищена патентом на полезную модель РФ №91999.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации по теме диссертации в изданиях рецензируемых ВАК:

1. Яблоков, А.С. Гидротрансформаторы в приводах механизмов подъема грейферных кранов / А.С. Слюсарев, Н.С. Отделкин, А.С. Яблоков // Подъемно-транспортное дело. – 2010. - №5-6. – С.

18 – 20.

2. Яблоков, А.С. Применение гидротрансформаторов в приводе механизма подъема грейферных плавучих кранов / А.С. Слюсарев, А.С. Яблоков // Эксплуатация морского транспорта. – 2011. – №2(64). – С. 63 – 67.

3. Яблоков, А.С. Определение величины момента сопротивления и необходимой мощности привода при подводном зачерпывании водонасыщенного материала грейфером / А.С. Слюсарев, А.С.

Яблоков // Эксплуатация морского транспорта. – 2011. - №4(66). – С. 18 – 22.

Прочие публикации:

4. Яблоков, А.С. Передвижной комплекс для очистки водоемов / А.С. Слюсарев, А.С. Яблоков. - Материалы научнометодической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и специалистов «ТРАНСПОРТ-ХХI ВЕК». – Н.Новгород, 2007, С. 235 – 236.

5. Яблоков, А.С. Передвижной комплекс для очистки малых водоемов и рек / А.С. Слюсарев, А.С. Яблоков / Вестник Волжской гос. академии водн. трансп. «Надежность и ресурс в машиностроении». – 2008. – вып. 25. – С. 104 – 107.

6. Яблоков, А.С. Увеличение надежности электроприводов лебедок зачерпывания и подъема грейферных кранов / А.С. Яблоков.

- Сборник научных трудов второго всероссийского конкурса инновационных проектов студентов, аспирантов и молодых ученых российской федерации «Обеспечение промышленной и экологической безопасности на взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектах». – Уфа, 2009, – С. 89.

7. Яблоков, А.С. Модернизация механизма подъема плавучего крана / А.С. Яблоков. - Материалы конкурса молодежных инновационных команд РОСТ. – Н.Новгород, 2009, - С. 51 – 53.

8. Яблоков, А.С. Требования к характеристикам и конструкции гидротрансформаторов в приводах механизмов подъемов плавучих кранов, работающих под водой / А.С. Слюсарев, А.С. Яблоков. Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е.Алексеева / НГТУ им. Р.Е. Алексеева. – 2010. – вып.

1(80). – С. 139 – 143.

9. Яблоков, А.С. Механизм подъема и зачерпывания для плавучего крана / А.С. Яблоков. - Тезисы докладов Х Всероссийской выставки научно-технического творчества молодежи НТТМ. – Москва, 2010, - С. 76.

10. Яблоков, А.С. Требования к характеристикам и конструкции гидротрансформаторов в приводах механизмов подъемов кранов, работающих под водой / А.С. Слюсарев, А.С. Яблоков. - Вестник Волжской гос. Академии водн. Трансп. Том 2. – 2010. – вып.

27. – С. 244 – 248.

11. Яблоков, А.С. Метод повышения ресурса и надежности плавучих кранов, работающих при подводной добыче, отработавших нормативный срок эксплуатации / А.С. Слюсарев, А.С. Яблоков. - Материалы II межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России» 12-13 мая 2011 года. – СПб., 2011, С. 61 – 65.

12. Яблоков, А.С. Создание математической модели процесса зачерпывания водонасыщенного материала грейфером / А.С. Слюсарев, А.С. Яблоков. - Сборник статей V Международной научнотехнической конференции молодых специалистов, аспирантов и студентов «Математическое и компьютерное моделирование естественнонаучных и социальных проблем». – Пенза, 2011, С. 239 – 242.

13. Патент на полезную модель №91999 Россия. Механизм подъема плавучего крана / А.С. Яблоков, А.С. Слюсарев; заявлено 26.10.2009; опубл. 10.03.2010 Бюл №7.



Похожие работы:

«Омаров Рустам Рамазанович Исследование криптографических параметров, близких к нелинейности, для булевых функций 01.01.09 дискретная математика и математическая кибернетика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва 2013 Работа выполнена на кафедре математической кибернетики факультета вычислительной математики и...»

«СидоровВиктор Владимирович ФОРМИРОВАНИЕ ПАРТИЙНЫХ КОАЛИЦИЙ В ПАРЛАМЕНТСКИХ СИСТЕМАХ Специальность 23.00.02 – политические институты, процессы и технологии АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата политических наук Казань – 2013 Работа выполнена на кафедре политологии Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования Казанский (Приволжский) федеральный университет Научный руководитель : Зазнаев Олег...»

«Богданова Наталия Владимировна ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ РЕЖИМЫ ПУЛЬСАЦИОННОЙ ОЧИСТКИ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН ЖИДКОФАЗНЫМИ РЕАГЕНТАМИ 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань – 2011 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Казанский государственный энергетический университет Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Гильфанов Камиль Хабибович Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор...»

«Equation Chapter 1 Section 1 Усков Антон Евгеньевич АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР, ПОВЫШАЮЩИЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ АПК Специальность 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учной степени кандидата технических наук Краснодар – 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кубанский государственный...»

«Рекшинский Сергей Николаевич Стратегия повышения эффективности управления производством на предприятиях электроэнергетики Специальность 08.00.05 –экономика и управление народным хозяйством (экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами – промышленность) Автореферат диссертация на соискание ученой степени кандидата экономических наук Ижевск 2003 2 Работа выполнена в Нижегородском государственном университете им. Н.И.Лобачевского Научный руководитель...»

«РЫБОЛОВЛЕВА Юлия Валерьевна СИЛОВЫЕ БЮРОКРАТИЧЕСКИЕ ОРГАНИЗАЦИИ РОССИИ: ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭКСПЕРТНОЙ РИТОРИКИ Специальность 22.00.04 – социальная структура, социальные институты и процессы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата социологических наук Казань – 2012 Диссертация выполнена на кафедре государственного, муниципального управления и социологии ФГБОУ ВПО Казанский национальный исследовательский технологический университет. Научный...»

«Коновалов Дмитрий Александрович АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СКАНИРУЮЩИЙ МАГНИТОПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учной степени кандидата технических наук Казань – 2011 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского Казанского научного центра РАН Научный руководитель : доктор...»

«ФАЗЫЛОВА ЕВГЕНИЯ РАФАЭЛЕВНА ЛИНГВИСТИЧЕСКИЙ ПОВОРОТ И ЕГО РОЛЬ В ТРАНСФОРМАЦИИ ЕВРОПЕЙСКОГО САМОСОЗНАНИЯ ХХ ВЕКА Специальность 09.00.11 – социальная философия Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата философских наук Казань – 2008 2 Диссертация выполнена на кафедре Теоретических основ коммуникации Казанского государственного энергетического университета Научный руководитель : доктор философских наук, профессор Тайсина Э.А. Официальные оппоненты : доктор...»

«Колбасин Андрей Александрович НОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К СРЕДСТВАМ ТУШЕНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ НА ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИ Специальность: 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (технические наук и, отрасль энергетика) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2012 1 Работа выполнена в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России на кафедре пожарной техники Научный руководитель : кандидат...»

«Маркина Надежда Леонидовна ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАВИТАЦИОННЫХ ТЕЧЕНИЙ Специальность 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Москва – 2011 Работа выполнена на кафедре вычислительной математики и программирования ФГБОУ ВПО авиационный институт Московский (национальный исследовательский университет). Научный руководитель : доктор физико-математических наук, профессор Ревизников...»

«УДК: 519.713 Мымрин Вячеслав Валерьевич МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МАЛЫХ ПОПЕРЕЧНЫХ КОЛЕБАНИЙ ТОНКИХ УПРУГИХ ПЛАСТИН Специальность 05.13.18 – математическое моделирование, численные методы и комплексы программ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2009 Работа выполнена в Институте математического моделирования РАН Научный руководитель доктор...»

«Берсенев Максим Валерьевич История развития открытой угледобычи в Кузбассе (1948 — 1985) Специальность 07.00.02 — Отечественная история Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата исторических наук Томск — 2006 1 Работа выполнена на кафедре археологии и исторического краеведения ГОУ ВПО Томский государственный университет Научный доктор исторических наук, профессор руководитель: Валерий Павлович Андреев Официальные доктор исторических наук, профессор...»

«СИНИЦЫН ИГОРЬ НИКОЛАЕВИЧ УСТАНОВКА ПУЛЬСИРУЮЩИХ ПОТОКОВ ДЛЯ КОМПЛЕКТНОЙ ПОВЕРКИ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ И ЧАСТОТЫ СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань – 2011 Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им....»

«БЕЛАШОВА Елена Семеновна ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ НЕОДНОМЕРНЫХ НЕЛИНЕЙНЫХ ВОЛНОВЫХ СТРУКТУР СОЛИТОННОГО ТИПА В СРЕДАХ С ПЕРЕМЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ Специальности: 25.00.29 – Физика атмосферы и гидросферы 01.04.03 – Радиофизика Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Казань – 2007 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Казанский государственный энергетический...»

«СЫСОЕВ Павел Николаевич МОДЕЛИ КАЛИБРОВОЧНЫХ ПОЛЕЙ С АБЕЛЕВОЙ И НЕАБЕЛЕВЫМИ ГРУППАМИ СИММЕТРИИ. Специальность 01.04.02 - теоретическая физика Автореферат Диссертация на соискание Ученой степени кандидата Физико-математических наук Москва-2012 Работа выполнена на кафедре квантовой статистики и теории поля физического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. Научный руководитель : доктор физико-математических наук, профессор Иноземцева Н.Г....»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.