Seria: M E C H A N IK A z. 115 N r kol. 1230
R em igiusz ĆW IK , T ad eu sz K O PR O W SK I
K a te d ra M echaniki R obotów i Maszyn Roboczych Ciężkich Politechnika Śląska
L A B O R A T O R Y JN E STA N O W ISK O D O B A D A Ń S K U T E C Z N O Ś C I W IB R O IZ O L A C JI K ABIN SU W N IC W IB R O IZ O L A T O R A M I
O U A S I-Z E R O W E J S Z TY W N O ŚC I
Streszczenie. W pracy przedstaw iono opis laboratoryjnego stanow iska do b ad a ń skuteczności w ibroizolacji kabin suwnic w ibroizolatoram i quasi-zerow ej sztywności.
T H E L A B O R A T O R Y STA N D F O R T E S T IN G V IB R O IN S U L A T IO N E F F IC IE N C Y O F T H E D R IV E R ’S C A G E O F B R ID G E C R A N E S
W IT H T H E Q U A S IZ E R O S T IF F N E S S
Sum m ary. In the p a p e r th e stand for testing vibroinsulation efficiency o f the d riv er’s cage o f bridge cranes w ith the quasizero stiffness vibroinsulators has b een p resen ted .
J I A B O P A T O P H H H H H C T E H 2 ZIJIH H C i l H T A H H J I B H B P 0 H 3 0 J I A I I . H H KAI5HII MOCTO BHX K P A H O B C B H 5 P 0 H 3 0 J I J I T 0 P A M H
C K BA 3 H P H Y J I E B O H X E Z lK O C T b lO
PęąioMe. B p a 6 o ' r e l t p e i t c r a n t i e n o t i a ó o p a T o p H H i i H H C T e i t / i zuifi
H C n H T a t t H i l B H 6 p 0 H 3 0 : t n n , H H K a Ó H I I M O C T O B H X K p a i l O B C B H 6 p 0 H 3 0 : H i I T 0 - p a M M c K B a 3 H p n y : i e B O H « e z t K O C T b i o .
1. W S T Ę P
P o trz e b a zbudow ania laboratoryjnego stanow iska do bad ań skuteczności w ibroizolatorów quasi-zerow ej sztywności zastosow anych do podw ieszania kabiny suwnicy pom ostow ej była w ynikem zebranych dośw iadczeń w trakcie w stępnych b ad ań p rototypow ego układu w ibroizolacji kabiny zainstalow anego na suwnicy hakow ej Q = 5 T
70 R. Ćwik, T. K oprow ski i L = 3 2 m [1]. W ykonanie pełnych b ad ań w czasie eksploatacji jest praw ie niem ożliw e z pow odu trudności dokonyw ania zm ian w konstrukcji w ibroizolatorów i ich układu, trudności m ontażu o raz konieczności w yłączenia suwnicy z ruchu na o kres badań; to wszystko uczyniłoby b ad an ia bard zo kosztownymi.
2 .0 P IS S T A N O W ISK A
Schem at stanow iska pok azan o na rys.l. D o sztywnej ram y (1) m odelującej jezd n ię suwnicy podw ieszono belkę (2) za pośrednictw em sprężyn (3) i śrub (4). B elka (2) m odeluje m asę suwnicy, a sprężyny (3) jej sztywność. D o belki (2) przym ocow ano układ zaw ieszenia kabiny i dwóch w ibroizolatorów ąuasi-zerow ej sztywności (rys.2). U kład zaw ieszenia kabiny zapew nia rów nom ierne obciążenie w ibroizolatorów kabiną. D o układu w ibroizolacji kabiny podw ieszono płyty (6) m odelujące m asę kabiny. W ibroizolatory m ogą być podw ieszone do belki bezpośrednio, tj. z po.minięciem układu zaw ieszenia.
W ym uszenie drgań masy m odelującej suwnicę w ykonuje układ w ym uszania drgań.
Silnik elektryczny (7) układu nap ęd za p om pę olejową (8) zasysającą olej ze zbiornika (9).
P rzed p o m p ą je s t filtr oleju (10). Z pom py olej przepływ a do ak u m u lato ra hydraulicznego (11) i p o p rz e z reg u lato r ciśnienia (12) do rozdzielacza hydraulicznego (13). R ozdzielacz hydrauliczny do starcza i odprow adza olej do i z siłow nika hydraulicznego (14); nad m iar oleju p o p rz e z chłodnicę oleju (15) przekazyw any je st do zbiornika oleju (9). C hłodzenie oleju zapew nia w entylator (17). M an o m etr (16) w skazuje ciśnienie oleju d o p row adzonego do siłow nika hydraulicznego (14). Siłownik zam ocow any je st do ram y (1), a tłok jego działa na belkę (2). D w a suwaki rozdzielacza sterow ane są dźwigniam i (19) od krzywki (20) z odpow iednio do w ymaganych drgań zaprofilow anym i garbam i. Stały docisk dźwigni do krzywki zapew nia sprężyna (21) regulow ana śru b ą (22). Krzywka n a p ę d z a n a je st bocznikow ym silnikiem p rąd u stałego (23) p o p rzez przek ład n ię m echaniczną (24).
P ręd k o ść o b ro to w a silnika (23) je st regulow ana z pulpitu sterow niczego. W zbudzanie drgań własnych m oże odbywć się kinem atycznie lub dynam icznie.
Jed n o czesn ej rejestracji drgań masy suwnicy i masy kabiny do k o n u je się na oscylografie używając czujników naklejonych na belki w spornikow e m ocow ane jednym końcem sztywno do ram y (1), a drugim przesuw nie do m as m odelujących suw nicę i kabinę.
3. Z A Ł O Ż E N IA P R O JE K T O W E
Przy p ro jek to w an iu stanow iska przyjęto n astęp u jące założenia projektow e:
1. Suwnicę z kabiną podw ieszoną p o p rzez układ w ibroizolacji z ąuasi-zerow ą sztywnością m odeluje się u k ład em dwumasowym.
Rys.l. Schemat laboratoryjnego stanowiska do badań układu wibroizolacji kabin suwnic Fig. 1. Scheme o f the stand for testing vjbroinsulation o f the driver’s cage o f bridge cranes
boratoryjnestanowiskodobadańskuteczności wibroizolacjikabin .
72 R. Ćwik, T. K oprow ski
Rys.2. Wibroizolator ąuasi-zerowej sztywności Fig.2. Tlie ąuasizero stiffnes yibroinsulator
1 ■ rama, 2 - korpus prow adnika pionowego, 3 - prow adnik pionowy, 4 - kam ień prowadnika, 5 - prow adnik ukośny, 6 - poprzeczka obrotowa, 7,8 ■ tuleje prow adnika pionowego,
9 - obudow a łożyska, 10 - oś prowadnika ukośnego, 11 - pokrywa łożyska, 12 - sprężyna główna, 13 - sprężyna kom pensacyjna, 14,15 - tuleje sprtężyny głównej, 16,17 - tuleje sprężyny kom pensacyjnej, 18 - tuleja dystansowa, 19 - dźwignia, 20,21 - śruby, 22,23 - nakrętki, 24,25 - podkładki, 26 ■ łożysko kulkowe, 27,28,29 - pierścienie osadcze
2. K onstrukcja układ u w ibroizolacji i w ibroizolatora rzeczywistej suwnicy i jej m odelu jest identyczna.
3. W pływ skali m o d elu na w artość charakterystyk statycznych i dynamicznych nie m a istotnego wpływu.
4. C zęstotliw ość drgań własnych suwnicy będzie rów na częstotliw ości drgań własnych jej m odelu.
Z a ło żen ia o rów nom ierności częstotliwości drgań własnych suwnicy rzeczywistej a> i jej m odelu a>m zapisano:
lub
c cm _ ¡. (la,b)
gdzie:
c - sztywność rzeczywistej suwnicy, cm - sztywność m odelu suwnicy,
m - m asa redukow ana rzeczywistej suwnicy, m m - m asa m odelu suwnicy.
Z rów nania ( lb ) odpow iednio sztywność i m asa m odelu suwnicy będą:
c„ = km _ = —
(
2
a,b)Jeżeli częstotliw ość wyrazić przez przyspieszenie ziem skie i ugięcie statyczne suwnicy ysl i jej m odelu ystm:
2
O) = N
2
X i «■>„ =
y« N
S - , (3a,b)
y*m
to na podstaw ie (1) będzie:
y = y (4)
■'stm •'st v '
Przyjm ując "a priori" m asę m odelu kabiny i m ając w artości wielkości dla suwnicy rzeczywistej, w artości wielkości dla m odelu w yznaczono z wyżej przytoczonych wzorów.
Z ap ro je k to w an e i w ykonane stanow isko znajduje się w L ab o rato riu m K atedry M echaniki R o b o tó w i Maszyn R oboczych Ciężkich Politechniki Śląskiej w Gliwicach.
74 R . Ćwik, T. K oprow ski
L IT E R A T U R A
[1] O p raco w an ie układów w ibroizolacji kabin o p erato ró w maszyn roboczych ciężkich.
E ta p V. M at.: W ojnarow ski J. i in.. P raca naukow o-badaw cza N B-312/rm t-4/87. 1990.
IM iPK M . P olitechnika Śląska. Gliwice.
R ecen zen t: D oc. d r hab. inż. R o m a n B ąk W płynęło do R ed ak cji w grudniu 1993 r.
A b stra c t
B ecause o f technical difficulties and high costs o f prelim inary testing o f a pro to ty p e o f a vibroinsulation system o f a real cage o f bridge crane, w here vibroinsulators with quasi-zero stiffness a re used, th e decision has b e e n m ad e to carry out full testing on the lab o rato ry stand.
In th e b rie f foredesigne it has b e e n assum ed th a t the vibroinsulation system an d the v ibroinsulators w ith quasi-zero stiffness are o f th e sam e construction as th o se in th e real crane.
T h e cra n e has b e e n m odelled as an unim ass system to which th e m ass m odelling the cage has b e e n su sp en d ed via th e vibroinsulation system.
F re e vibration frequencies o f the cage and frequencies o f its m odel will be identical.
T h e stand consist o f a rigid fram e which sim ulates a bridge deck, to w hich m ass c o n c e n tra te d as a m odel o f the crane has b een su spended th ro u g h springs. T h e vibroinsulation system along w ith th e m ass sim ulating the cage has b e e n su sp en d ed to the c o n c e n tra te d mass.
F orcing o f vibrations is effected by m eans o f a hydraulic system in w hich p ressu re ap p lied from a hydraulic stand is being controlled with a propely p ro g ram m e d cam driven by m eans o f a d irect c u rre n t m o to r with governed ro tatio n al speed. F re e vibrations o f the m ass system can b e caused kinem atically an d dynamically.
V ibrations a re re c o rd e d on an oscillogram w hen using strain gauges sticked on to cantilever b eam s w hich are co n n ected to the fram e in a rigid way an d to co rresponding m asses by m ean s o f articu lated an d sliding joints.
T h e stand is situ ated in th e L ab o rato ry o f the D e p a rtm e n t o f R obots, M echanics and H eavy D uty M achines a t the Silesian T echnical U niversity in Gliwice.
