Hybrid analysis of vibration of the overhead travelling crane

• Autorzy: Haniszewski T.

Warianty tytułu

PL

Analiza hybrydowa drgań suwnicy pomostowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

he article presents the results of numerical experiment using a hybrid approach of finite element method and system dynamics simulation of the overhead traveling crane in the case of lifting load. The aim of the analysis was to examine the impact of the load on the crane structure, while lifting the load and vibration measurements in selected areas of the structure. For this purpose were built and used FEM model of the object and an example of the proposed p henomenological model of the hoisting mechanism of crane. The presented method is applicable when vibrations are becoming of interest in the desired location points on the structure, which allows to determine the dynamic properties of supporting structure of the crane at the stage of its construction, which in the end allows you to reduce the costs associated with research on the manufactured experimental objects. Depending on the degree of accuracy in representation of real object and the phenomenological and FE model, the calculation accuracy is obtained with a degree of more or less satisfactory, which is dependent on the desired results and application. This method is characterized by two defects, time-consuming calculations because of the need for a very large number of calculation step in FEA and high accuracy of modeling depending on both the FEM and rigid mass model to the results of the calculations. The problem may occur in the case of complex structures, where is a need to determine the phenomenological model parameters, such as the replacement mass, stiffness and damping.

PL

W artykule przedstawiono wyniki eksperymentu numerycznego z wykorzystaniem hybrydowego ujęcia metody elementów skończonych oraz symulacji dynamiki ustroju nośnego podczas unoszenia ładunku. Celami analizy były: zbadanie wpływu obciążenia ładunkiem na ustrój nośny suwnicy w trakcie unoszenia ładunku oraz pomiar drgań w wybranych miejscach konstrukcji. W tym celu zbudowano i wykorzystano model MES badanego obiektu oraz przedstawiono przykładowy proponowany model fenomenologiczny mechanizmu podnoszenia suwnicy. Przedstawiona metoda znajduje zastosowanie, w przypadku gdy interesujące stają się drgania w wybranym miejscu konstrukcji, co pozwala na określenie własności dynamicznych ustroju nośnego dźwignicy już na etapie jej konstrukcji w efekcie umożliwia zredukowanie kosztów związanych z badaniami na wytworzonych obiektach eksperymentalnych. W zależności od stopnia dokładności odwzorowania obiektu rzeczywistego w modelu MES oraz fenomenologicznym otrzymuje się dokładność obliczeń o stopniu mniej lub bardziej zadowalającym, co jest zależne od oczekiwanych efektów i zastosowania. Metoda ta cechuje się dwiema wadami: czasochłonnością obliczeń ze względu na konieczność zastosowania bardzo dużej liczby kroków obliczeniowych MES oraz dużą zależnością dokładności modelowania zarówno od modelu MES, jak i sztywnych mas na wyniki obliczeń. W przypadku złożonych konstrukcji, problemem może okazać się ustalenie parametrów modelu fenomenologicznego, takich jak: zastępcza masa, sztywność czy tłumienie.

Słowa kluczowe

EN

analysis; hybrid; frequency; spectrum; dynamics; crane

PL

analiza; hybryda; częstotliwość; widmo; dynamika; dźwignica

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Transport Problems
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 9, z. 2
• Strony: 89--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Haniszewski T.

• Silesian University of Technology, Faculty of Transport, Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Poland

Bibliografia

• 1. Bogdevičius,M.&Vika,A. Investigation of the dynamics of an overhead crane lifting process in a vertical plane.Transport.2005. Vol. 20 (5).P.176-180.
• 2. Borkowski,W.&Konopka,S.&Prochowski,L. Dynamika maszyn roboczych.Warszawa:WNT.1996. [In Polish: Borkowski, W.& Konopka, S. & Prochowski, L. Dynamics of working machines. Warszawa: WNT. 1996].
• 3.Cannon,R.H. Dynamika układów fizycznych. Warszawa: WNT.1973.[In Polish: Cannon, R.H. Dynamics of physical systems.Warszawa:WNT.1973].
• 4. Engel,Z. &Giergiel,J.Dynamika.Cz.3.Kraków: AGH.1998.[In Polish: Engel,Z.& Giergiel ,J. Dynamics. Part 3.Kraków:AGH.1998].
• 5. Gąska,D.&Margielewicz,J. Numeryczne modelowanie dynamiki podnoszonego ładunku. Transport przemysłowy i maszyny robocze.2008. Vol. 1.P.2-5.[In Polish: Gąska, D., Margielewicz, J. Numerical modeling of the dynamics of the lifting load. Industrial transport and working machines. 2008. Vol.1. P.2-5].
• 6. Haniszewski,T. Strength analysis of overhead traveling crane with use of finite element method. Transport Problems. 2014. Volume 9. No.1.P.19-26.
• 7. Haniszewski,T. Modelowanie dynamiki lin stalowych w konstrukcjach maszyn transportowych. Rozprawa doktorska. Politechnika Śląska.2013.[In Polish: Haniszewski, T. Modelling of steel ropes dynamics in transport machines structures. PhD thesis. Silesian Univ. of Technology.2013].
• 8. Kim,C.S.&Hong,K.S.&Kim,M.K.Nonlinear robust control of a hydraulic elevator: Experiment-based modeling and two-stage Lyapunoredesign. Control Engineering Practice.2005. Vol. 13 (6).P.789-803.
• 9.Kruszewski,J.&Sawiak,S.&Wittbrodt,W. Metoda sztywnych elementów skończonych w dynamice konstrukcji. Warszawa: WNT.1999.[In Polish: Kruszewski, J. & Sawiak, S.&Wittbrodt, W. Rigid finite element method in dynamics of structures.Warszawa: WNT. 1999].
• 10.Margielewicz,J.&Haniszewski,T.&Gąska,D.&Pypno,C. Badania modelowe mechanizmów podnoszenia suwnic. Katowice: Wydawnictwo J&L Leszek Żochowski.2013.[In Polish: Margielewicz,J. & Haniszewski,T.& Gąska,D.& Pypno,C. Modelling studies of cranes lifting mechanisms. Katowice: J&L Leszek Żochowski.2013].
• 11. Parszewski,Z.Drgania i dynamika maszyn.Warszawa:WNT.1982.[In Polish: Parszewski,Z. Vibrations and dynamics of machines.Warszawa:WNT.1982].
• 12. Piątkiewicz,A.&Sobolski,R.Dźwignice.Warszawa:WNT.1969.[In Polish: Piątkiewicz, A.& Sobolski, R. Cranes. Warszawa: WNT. 1969].
• 13. PN-EN 13001-2:2013. Bezpieczeństwo dźwignic. Ogólne zasady projektowania. Część 2: Obciążenia. Warszawa: Polski Komitet Normalizacyjny. [In Polish: PN-EN 13001-2:2013.Security of cranes. General principles for design. Part 2: Loads. Warsaw: Polish Committee of Standardization].
• 14. Сладковский, А. & Ханишевский, Т. & Матыя, Т. Динамика мостового крана. Часть 1. Определение характеристик мостового крана. Вісник Східноукраїнського національного університету.2010. No. 10 (152) ч.1. P. 200-205. [In Russian: Sładkowski, A. & Haniszewski, T. & Matyja, T. The dynamics of the bridge crane. Part 1. Determination of characteristics of the bridge crane. Journal of East-Ukrainian National University.2010. No. 10 (152) part 1. P. 200-205].
• 15. Сладковский, А. & Ханишевский, Т. & Матыя, Т. Динамика мостового крана. Часть 2. Моделирование процесса подъема груза с постоянной скоростью. Вісник Східноукраїнського національного університету.2010. No. 10 (152) ч.2. P. 159-167. [In Russian: Sładkowski, A. & Haniszewski, T. & Matyja, T. The dynamics of the bridge crane. Part 2. Modeling the process of lifting the load at a constant speed. Journal of East-Ukrainian National University.2010. No. 10 (152) part 2. P. 159-167].
• 16. Lyons,R.G.Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów.Warszawa:WKŁ.2006.[In Polish: Lyons, R.G. Introduction to Digital Signal Processing.Warszawa:WKŁ.2006].
• 17.Matyja,T.&Sładkowski,A.Modeling of the Lift Crane Vibration Caused by the Lifting Loads. International Conference Zdvihací Zařízení v Teorii a Praxi.Brno, 2007. P.98-105.
• 18. Dong, L. & Tang, W.C. Hybrid modelling and analysis of structural dynamic of a ball screw feed drive system. Mechanika. 2013. Vol. 19. No. 3. P. 316-323.
• 19. Cyfronet AGH.5. Available at: http://www.cyf-kr.edu.pl/uslugi_obliczeniowe/?a=mars