Измерительная система для исследования грузоподъемных машин на базе крейта LTR-EU-2

Внедрение: 2013 г.

В монографии Лагерева И.А. [1] (преподавателя Брянского государственного университета им. ак. И.Г. Петровского) рассмотрены методики и обобщенные рекомендации по исследованию напряженно-деформированного состояния несущих металлоконструкций грузоподъемных машин методом конечных элементов (МКЭ). Разработаны модели крана-манипулятора, башенного крана, мостового крана, грузозахватных приспособлений, подкрановых конструкций.

Автор отмечает, что научные положения, полученные с помощью новых математических моделей, методов и методик, должны подтверждаться результатами эксперимента на натурных образцах или моделях. Для снижения трудоемкости экспериментальных исследований и снижения их стоимости рекомендуется выполнять предварительные расчеты напряженно-деформированного состояния конструкции методом конечных элементов. По результатам расчета определяются наиболее опасные и наиболее важные с точки зрения научного интереса зоны конструкции, в которых устанавливаются измерительные датчики (чаще всего, тензорезисторы). Для получения достоверных данных тензорезистор должен быть наклеен вдоль направления местных деформаций (ось датчика должна совпадать с направлением действия главных напряжений).

Пример определения зоны концентрации напряжений литой рамы тележки по результатам МКЭ-расчета представлен на рисунке  1.

Рисунок 1. Эквивалентные напряжения в раме, МПа (слева); значения эквивалентных напряжений в наиболее опасных зонах рамы, МПа (справа).

На основе полученных результатов разработана схема установки тензорезисторов на поверхности рамы при испытаниях (рисунок 2).

Рисунок 2. Схема установки тензорезисторов.

Для проведения экспериментальных исследований грузоподъемных машин разработана и протестирована измерительная система на базе двухместного портативного крейта LTR‑EU‑2‑5. Крейт укомплектован двумя модулями АЦП для обработки сигналов от датчиков: LTR212 и LTR114. Использовалось ПО Lgraph2.

Схема установки датчиков мостовой измерительной схемы приведена на рисунке 3. Данная схема установки датчиков термокомпенсирована (в случае 6‑проводного подключения – примеч. от L‑Card).

Рисунок 3. Установка датчиков мостовой измерительной схемы на звеньях крана-манипулятора.

К модулю LTR114 подключаются одиночные тензодатчики (вероятно, подразумеваются полупроводниковые тензодатчики с высокой тензочувствительностью, например, на основе монокристаллов кремния или сульфида самария – примеч. от L‑Card).

Внешний вид измерительной системы (без подключенных датчиков) представлен на рисунке 4, схема измерительной системы – на рисунке 5.

Рисунок 4. Внешний вид измерительной системы: 1 – крейт LTR‑EU‑2; 2 – синфазный фильтр LTR‑CMF, подключенный к модулю LTR212; 3 – синфазный фильтр LTR‑CMF, подключенный к модулю LTR114; 4 – кабель питания крейта; 5 – внешний сетевой адаптер крейта; 6 – USB-кабель; 7 – нетбук; 8 – внешний сетевой адаптер ноутбука; 9 – источник бесперебойного питания; 10 – сетевой кабель.

Рисунок 5. Схема измерительной системы.

На рисунке 6 показаны эквивалентные напряжения и суммарные перемещения в полной модели крана-манипулятора с моделями шарниров.

Рисунок 6. Эквивалентные напряжения в металлоконструкции, Па (слева); суммарные перемещения металлоконструкции, м (справа).

При разборе результатов моделирования автор отмечает, что "результаты расчета подтверждаются известными результатами статических испытаний с грузом в 930 кг (125 % от номинальной грузоподъемности)", а также, что "косвенным подтверждением результатов расчета является соответствие напряжений, действующих в наиболее опасных зонах конструкции".

Источник:
Лагерев И.А. Расчеты грузоподъемных машин методом конечных элементов: монография / И.А. Лагерев. – Брянск: Издательство БГТУ. – 2013. – 116 с.

Разработчик: Лагерев И.А. (Брянский государственный университет им. ак. И.Г. Петровского)