Моделювання режимів роботи електропривода підйомної лебідки крана в середовищі Matlab

МОДЕЛЮВАННЯ РЕЖИМІВ РОБОТИ ЕЛЕКТРОПРИВОДА ПІДЙОМНОЇ ЛЕБІДКИ КРАНА В СЕРЕДОВИЩІ MATLAB

SIMULATION OF WORKING MODES OF THE ELECTRICAL DRIVE OF A LIFTING CRANE WINCHES IN MATLAB

Сторінки: 99-107. Номер: №5, 2022 (313)  
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2022-313-5-99-107
Автори: БАБІЙ Сергій
Вінницький національний технічний університет
e-mail: babiy82sm@gmail.com
МОШНОРІЗ Микола
Вінницький національний технічний університет
ORCID ID: 0000-0001-7626-8327
e-mail: moshnoriz@vntu.edu.ua
ПРОЦЕНКО Дмитро
Вінницький національний технічний університет
ORCID ID: 0000-0002-5611-7262
e-mail:procenko.d.p@vntu.edu.ua
ПАЯНОК Олександр
Вінницький національний технічний університет
ORCID ID: 0000-0001-8139-4600
e-mail: oapayanok@gmail.com
ЖУКОВ Олексій
Вінницький національний технічний університет
ORCID ID: 0000-0001-7451-7633
e-mail: alex4444_2004@ukr.net
BABIY Sergiy, MOSHNORIZ Mykola, PROCENKO Dmytro,
PAYANOK Oleksandr, ZHUKOV Oleksiy
Vinnytsia National Technical University

Анотація мовою оригіналу

В роботі проведено аналіз статичних навантажень підйомних лебідок підйомно-транспортних механізмів та сформовано узагальнену математичну модель підйомної лебідки крана. На основі запропонованої моделі розроблено структурну схему підйомної лебідки та реалізовано її як комп’ютерну модель у вигляді блока бібліотеки програмного середивища Simulink Matlab. Використання даної моделі дозволяє суттєво спростити процес проектування електроприводів підйомних лебідок кранів.
Ключові слова: підйомна лебідка, математична модель, статичний момент, електропривод.

Розширена анотація англійською  мовою

Among the most common mechanisms in the industry are lifting machines of various types and designs. They are widely used in construction and assembly, repair, warehouse and other works related to lifting and moving large and heavy loads. The main and most energy-intensive mechanism of lifting machines is the lifting winch. The electric drive of the lifting winch must meet the increased operational requirements and ensure the performance of the given speed diagram, the necessary dynamics of work and high reliability in the operating modes. The energy indicators of the electric drive of the lifting winch mainly determine the energy indicators of the machine as a whole, therefore, due attention should be paid to the issue of designing the electric drives of the lifting winches. It is worth noting that the kinematic connections of the lifting winch are not absolutely rigid, which determines the occurrence of oscillations in the system as a result of dynamic forces. It is the presence in the electromechanical system of the lifting winch of elements with high inertia that causes the appearance of elastic oscillations during any transient process in this system. The presence of elastic oscillations in the mechanical system of the electric drive distorts the speed graphs of the system and leads to force pulsations. Elastic oscillatory processes in mechanisms lead to unpredictable behavior of the system and can cause emergency situations. Thus, taking into account the elastic properties of the mechanical system during its design will improve the efficiency and reliability of its operation. The results of the research carried out in the work contain the analysis of static loads of lifting winches of lifting and transport mechanisms and a generalized mathematical model of the crane lifting winch. On the basis of the proposed mathematical model, a structural diagram of a lifting winch was developed and implemented as a computer model in the form of a Matlab Smulink PPP library block. The mathematical and computer models presented in the work allow obtaining correct results in the entire range of loads, taking into account the change in the efficiency of the mechanical transmission when the loads and the direction of transportation change, and also take into account the influence of the elastic connection between the drive motor and the actuator. The use of the proposed models will significantly simplify the process of designing the power electric drive of lifting winches of cranes.
Keywords: lifting winch, mathematical model, static moment, electric drive.

Література

1. Москаленко В. В. Электрический привод / В. В. Москаленко – М. : Издательский центр «Академия», 2007. – 368 с.
2. Ловейкін В. С. Динамічна оптимізація механізму підйому вантажу мостових кранів : монографія / В. С. Ловейкін, Ю. О. Ромасевич. – Київ : КОМПРИНТ, 2015. – 197 c.
3. Мокін Б. І. Синтез закону оптимального керування одним класом об’єктів з параметрами, змінними у часі та просторі / Б. І. Мокін, О. Б. Мокін, О. М. Кривоніс // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2020. – № 6. – С. 38-46.
4. Бабій С. М. Комп’ютерна модель підйомної лебідки вантажного крана в середовищі Matlab / С. М. Бабій, А. М. Ратушна // Zbiór artykułow naukowych. «Inżynieria i technologia. East European Conference» (29.06.2017 – 30.06.2017) – Warszawa : Wydawca : Sp. z o.o. «Diamond trading tour», 2017. – 40 str. – S. 11–13.
5. Ключев В. И. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов / В. И. Ключев, В. М. Терехов. – М. : Энергия,1980. – 360 с.
6. Есаков В. П. Электрооборудование и электропривод промышленных установок / В. П. Есаков. – Киев : Высшая школа. Головное изд-во, 1981. – 248 с.
7. Автоматизований електропривод типових виробничих механізмів. Курсове та дипломне проектування. Самостійна та індивідуальна робота студентів / В. В. Грабко, С. М. Бабій , М. М. Мошноріз – Вінниця : ВНТУ, 2017. – 119 с.
8. Моделювання електромеханічних систем : підручник / О. П. Чорний, А. В. Луговой, Д. Й. Родькін, Г. Ю. Сисюк, О. В. Садовой – Кременчук, 2001. – 410 с.
9. Толочко О. І. Моделювання електромеханічних систем. Математичне моделювання систем асинхронного електроприводу : навчальний посібник / О. І. Толочко. – Київ, НТУУ «КПІ», 2016. – 150 с.
10. Довгань С. М. Дослідження систем електропривода методами математичного моделювання : навчальний посібник / С. М. Довгань. – Дніпропетровськ : НГА України, 2001. – 137 с.

References

1. Moskalenko V. V. Elektricheskij privod / V. V. Moskalenko – M. : Izdatelskij centr «Akademiya», 2007. – 368 s.
2. Loveikin V. S. Dynamichna optymizatsiia mekhanizmu pidiomu vantazhu mostovykh kraniv : monohrafiia / V. S. Loveikin, Yu. O. Romasevych. – Kyiv : KOMPRYNT, 2015. – 197 c.
3. Mokin B. I. Syntez zakonu optymalnoho keruvannia odnym klasom obiektiv z parametramy, zminnymy u chasi ta prostori / B. I. Mokin, O. B. Mokin, O. M. Kryvonis // Visnyk Vinnytskoho politekhnichnoho instytutu. – 2020. – № 6. – S. 38-46.
4. Babii S. M. Kompiuterna model pidiomnoi lebidky vantazhnoho krana v seredovyshchi Matlab / S. M. Babii, A. M. Ratushna // Zbiór artykułow naukowych. «Inżynieria i technologia. East European Conference» (29.06.2017 – 30.06.2017) – Warszawa : Wydawca : Sp. z o.o. «Diamond trading tour», 2017. – 40 str. – S. 11–13.
5. Klyuchev V. I. Elektroprivod i avtomatizaciya obshepromyshlennyh mehanizmov / V. I. Klyuchev, V. M. Terehov. – M. : Energiya,1980. – 360 s.
6. Esakov V. P. Elektrooborudovanie i elektroprivod promyshlennyh ustanovok / V. P. Esakov. – Kiev : Vysshaya shkola. Golovnoe izd-vo, 1981. – 248 s.
7. Avtomatyzovanyi elektropryvod typovykh vyrobnychykh mekhanizmiv. Kursove ta dyplomne proektuvannia. Samostiina ta indyvidualna robota studentiv / V. V. Hrabko, S. M. Babii , M. M. Moshnoriz – Vinnytsia : VNTU, 2017. – 119 s.
8. Modeliuvannia elektromekhanichnykh system : pidruchnyk / O. P. Chornyi, A. V. Luhovoi, D. Y. Rodkin, H. Yu. Sysiuk, O. V. Sadovoi – Kremenchuk, 2001. – 410 s.
9. Tolochko O. I. Modeliuvannia elektromekhanichnykh system. Matematychne modeliuvannia system asynkhronnoho elektropryvodu : navchalnyi posibnyk / O. I. Tolochko. – Kyiv, NTUU «KPI», 2016. – 150 s.
10. Dovhan S. M. Doslidzhennia system elektropryvoda metodamy matematychnoho modeliuvannia : navchalnyi posibnyk / S. M. Dovhan. – Dnipropetrovsk : NHA Ukrainy, 2001. – 137 s.