Представлено посібник, в якому наведено конструкції, принципи роботи, розрахунки оригінальних вузлів і приводів сучасних спеціальних кранів. Приведено принципи проектування та концепцій експлуатації унікальних багатотонажних спеціальних кранів.

Побудовано математичні моделі механізмів зміни вильоту вантажу та повороту баштових кранів. Проведено динамічний та енергетичний аналіз режимів руху цих механізмів. На основі комплексу критеріїв проведено оптимізацію режимів руху механізмів баштових кранів. Наведено результати експериментальних досліджень режимів руху баштових кранів і розроблено рекомендації щодо їх практичної реалізації.

Оцінено вплив класифікаційних ознак та експлуатаційних параметрів мобільних підйомників з робочими платформами на їх рівень технічного розвитку. Теоретично обгрунтовано закономірності формування площі опорної поверхні для найбільш поширених опорних пристроїв мобільних підйомників та визначено коефіцієнт збільшення площі опорної поверхні після розгортання опорного пристрою. Наведено аналіз результатів експериментального дослідження впливу поєднання експлуатаційних показників у мобільних підйомниках з робочими платформами на етапі стопоріння та процесу затухання коливань після зупинки робочої платформи, що дозволяє підвищити безпеку виконання монтажних робіт за рахунок зменшення впливу коливальних процесів під час роботи машини на оператора. Розглянуто особливості використання об’ємних гідроприводів у мобільних підйомниках з робочими платформами.

Присвячено розробці моделей, аналізу напружено-деформованого стану та діагностиці ушкоджень композитних канатів. Сформовано моделі взаємодії тросів, розподілу електричних потенціалів і струмів в канаті як в системі з дискретними та розподіленими параметрами. Сформульовано умови міцності та вимоги до системи контролю цілісності їх тросів.

Розглянуто методики розрахунків механізмів автомобільних кранів. Висвітлено будову та застосування автомобільних кранів, наведено формули для розрахунків їх механізмів і геометричних параметрів стріл.

Робота є продовженням досліджень у царині вивчення закономірностей функціонування мобільних підйомників із робочими платформами (МПРП), визначення кінематичних характеристик обладнання під час виконання тих чи інших технологічних операцій та їх впливу на коливальні процеси. Основна мета статті - зіставлення результатів досліджень, що виконані на комп'ютерних моделях і на натурному зразку машини. Одним із розв'язаних завдань є розроблення комп'ютерної моделі МПРП, що дає змогу адекватно моделювати режими навантаження машини та досліджувати вплив режимів роботи на коливальні явища, які спостерігаються під час виконання технологічних процесів.

Ліфтові підйомні установки є одним з основних видів вертикального транспорту людей і вантажів в адміністративних та жилих будівлях. При їх проектуванні та експлуатації до електромеханічних систем пред'являється ряд вимог що стосуються безпеки експлуатації і рівня енергетичної ефективності механізму в цілому. Задача дослідження полягає в забезпеченні необхідної за умовами Правил безпеки, точності відпрацювання заданого закону руху кабіни підйомної установки в межах робочого циклу. Одним з напрямів вирішення даної задачі є використання нових сучасних систем електропривода, серед яких одним з найбільш перспективних є електромеханічна система з використанням векторно керованого асинхронного електродвигуна. На прикладі конкретної ліфтової підйомної установки в межах пакета прикладних програм "MATLAB" розроблена модель електромеханічної системи для виконання досліджень її статичних та динамічних режимів роботи. Дослідження проведено при використанні заданої діаграми швидкості при відсутності періоду дотягування. На базі аналізу результатів досліджень точності позиціонування підйомної установки та її енергетичних показників обгрунтована доцільність використання електромеханічної системи ліфтової підйомної установки з векторним керуванням. Отриманий рівень точності відпрацювання заданої діаграми руху підйомної установки дозволяє виключити з загального алгоритму руху період дотягування, що в свою чергу призводить до зниження рівня капітальних та експлуатаційних затрат, а також до підвищення рівня продуктивності механізму в цілому.

Розглянуто питання, пов'язані з підвищенням несучої здатності прольотних балок кранів мостового типу засобом попереднього напруження. Відомо, що робота прольотної будови крана з попередньо-напруженими балками проходить за таких самих умов, режимів і вантажопідйомностей, як і звичайних кранів, де несуча здатність їх прольотних будов повинна бути забезпечена високою міцністю та жорсткістю у двох площинах - головній вертикальній площині та горизонтальній. Але дослідження напружено-деформованого стану (НДС) крану з попередньо-напруженим мостом, працюючим в горизонтальній площині, не проводились. Особливість цього питання складається в розробці нової математичної моделі попередньо напруженої головної балки, а також в отриманні рівняння кривої прогинів цієї балки під час роботи її в горизонтальній площині. Проведено аналіз її НДС у площині підвісу вантажу, а також за одночасної дії вертикальних і горизонтальних сил. У ході аналізу встановлено вплив горизонтальних інерційних навантажень на деформований стан попередньо напруженого моста. Встановлено, що при роботі мостового крану з вантажем у середині прольоту прогини прольотної балки не виходять за межі регламентуючих прогинів звичайного кранового моста, що позитивно впливає на деформований стан головної балки та полегшує роботу крана у цілому. Отримані результати надалі можуть бути використані для проектування кранів мостового типу з попередньо напруженими прольотними балками з метою підвищення їх вантажопідйомності, продовження терміну їхньої служби без демонтажу. А також для вдосконалення діючих конструкцій та інженерних засобів розрахунку, як на стадіях проектування, так і в умовах реальної експлуатації.

Проаналізовано запропонований ліфт-підйомник та бачення його у майбутньому для людей з обмеженими можливостями. Запропоновано бачення конструктивних змін ліфта-підйомника з кріслом-трансформером, що зміг би допомогти літній людині або молодій людині з особливими потребами чи з проблемами опорно-рухомої системи переміщатися у просторі без болю та допомоги інших осіб. Розглянуті види підйомників, інші варіанти аналогічних виробів. Визначено напрямок подальших досліджень.

Мета роботи - аналіз та дослідження взаємопов'язаних електромагнітних процесів між електроприводами механізму переміщення мостового крану та тролеями шинопровода в умовах дії вищих гармонік струму, з врахуванням конструктивних особливостей, нелінійності магнітних і електрофізичних властивостей матеріалів, ефектів близькості, поверхневих та зовнішніх поверхневих ефектів. Методи дослідження. Дослідження проводилися із застосуванням методів теорії електромагнітного поля, теорії електричних кіл, математичної фізики, розв'язанням системи диференційних рівнянь першого роду, інтерполяції, апроксимації та регресійного аналізу. Отримані результати. Розроблена імітаційна модель взаємопов'язаних електромагнітних процесів між електроприводами механізму переміщення мостового крану (з релейно-контакторною системою та перетворювачем частоти) та струмопровідними елементами системи електропостачання мостового крану. Проведено дослідження взаємопов'язаних електромагнітних процесів між електроприводами механізму переміщення мостового крану та тролеями шинопровода. Встановлені закономірності втрат напруги в тролеях шинопровода від моменту асинхронного електроприводу, що дозволяють, як при основній, так і при вищих гармоніках струму, визначити максимальну допустиму відстань переміщення мостового крану до точки підживлення секції тролеїв шинопровода, при якій забезпечується безаварійна робота електроприводу мостового крану, а також визначити кількість точок підживлення секцій тролеїв шинопровода та відстані між ними, що забезпечить однаковий рівень втрат напруги та активних втрат в тролеях шинопровода при основній гармоніці і з врахуванням вищих гармонік струму навантаження. Наукова новизна. Розроблена імітаційна модель взаємопов'язаних електромагнітних процесів між електроприводами механізму переміщення мостового крану та струмопровідними елементами системи електропостачання мостового крану, яка дозволяє використовувати інтегровані параметри тролеїв шинопровода за даними польового розрахунку з врахуванням скін-ефекту, ефекту близькості, поверхневих та інших крайових ефектів, а також форми та розташування шин (тролеїв) в шинопроводі, відстаней між ними і кількістю фаз шинопровода, в залежності від особливості режимів роботи електроприводу та відстані розташування мостового крану до точки живлення секцій тролеїв шинопровода. Практична цінність. На основі теоретичного дослідження розроблені рекомендації щодо зменшення втрат напруги та активних втрат в тролеях шинопровода від дії вищих гармонік струму навантаження до рівня втрат напруги та активних втрат при основній гармоніці струму.

Проведено аналіз існуючих досліджень і публікацій, в яких виділена основна проблема, а саме, що при розрахунках інерційних навантажень стріли автомобільного крана не враховуються багато факторів. Облік цих факторів дозволить більш точно визначати інерційні навантаження стріли автомобільного крана, проводити міцнісні розрахунки елементів стріли і підбір складових механізмів її приводу. Мета роботи - визначення інерційних навантажень, що діють на вантаж і стрілу автомобільного крана при несталому русі його механізмів. Для розрахунку інерційних навантажень розроблена методика визначення сумарних інерційних навантажень стріли автомобільного крана при виконанні спільних операцій відповідно до Правил техніки безпеки. Сумарні інерційні навантаження визначалися для таких випадків: спільний підйом (опускання) вантажу і стріли; підйом (опускання) вантажу і поворот стріли; підйом (опускання) і поворот стріли. Отримані залежності для визначення інерційних навантажень поворотної стріли автомобільного крана дозволять більш точно з врахуванням множинних факторів обраховувати значення цих навантажень з метою проведення міцністних розрахунків стріли, підбору складових механізмів підіймання вантажу, зміни вильоту стріли та повороту крана. При розрахунках інерційних навантажень враховуються такі вихідні дані: маса і довжина стріли; маса і висота підйому вантажу; радіус дії стріли крана; частота обертання поворотної частини крана; швидкості переміщення вантажу і стріли; час пуску та гальмування механізмів підйому вантажу, зміни вильоту та повороту стріли. Перевагою наведеної методики є її оригінальність. Застосування наведеної методики дозволяє більш точно з урахуванням множинних факторів визначати величини інерційних навантажень автомобільного крана при несталому русі механізмів підйому вантажу, зміни вильоту стріли та її повороту з метою проведення міцністних розрахунків елементів стріли, підбору складових її механізмів.

Проблеми стійкості канатних барабанів є досить актуальними. Проведені дослідження дозволили отримати нову методику розрахунків циліндричних оболонок на стійкість, яка враховує не тільки довжину оболонки, але і жорсткість з'єднання з лобовинами. Крім цього, було отримано розрахункову формулу для визначення критичного тиску овальної оболонки, яка дає досить добре співпадіння із результатами експериментів американських вчених. Проведені дослідження дозволили дійти висновку, що параметри канатних барабанів дозволяють повністю виключити необхідність встановлення кілець і ребер жорсткості.

Наведено результати експериментальних досліджень параметрів пересування моделі козлового крана при дії вітрових навантажень. Виконано оцінку точності та достовірності отриманих результатів та намічено подальші напрями досліджень. Прийнята програма випробувань містила визначення критеріїв подібності та масштабу моделі, де як головний параметр було взято швидкість крана при дії на нього вітру. Вплив різних факторів та оцінка впливу їх взаємодії досягались проведенням ПФЕ типу 24.

Досліджено режими руху гідравлічних механізмів приводу ланок стрілової системи крана-маніпулятора. Побудовано математичні моделі динаміки переміщення вихідних ланок механізмів приводу та відповідно ланок стрілової системи. На основі математичних моделей проведено динамічний аналіз режимів роботи механізмів приводу та ланок стрілової системи. Наведено програму та методику експериментальних досліджень режимів руху ланок стрілової системи крана-маніпулятора. Керування рухом під час проведення експериментів виконано за допомогою розробленого конструктивно зміненого золотника. Для обробки масивів експериментальних даних використано розроблені авторами методи та методи статистичного аналізу. Встановлено загальні положення, які дозволяють підвищити ефективність роботи механізмів приводу ланок стрілової системи за рахунок реалізації оптимальних режимів руху.

Представлено закономірності формування площі опорної поверхні для найбільш поширених опорних пристроїв мобільних підйомників та визначено коефіцієнт збільшення площі опорної поверхні після розгортання опорного пристрою. В результаті отримано залежності коефіцієнта збільшення площі опорної поверхні після розгортання опорного пристрою від довжини виходу опори для різних конструкцій опорних пристроїв, що використовуються в мобільних підйомниках з робочими платформами.

Представлено аналіз результатів експериментального дослідження коливальних процесів, що спостерігаються в мобільних підйомниках з робочими платформами (МПРП) під час виконання робочих операцій. Проведено аналіз основних факторів, що впливають на динамічне навантаження МПРП. На підставі проведеного аналізу змінними факторами були обрані геометричні параметри, що характеризують розташування робочої платформи в просторі, та тип робочої операції. За реєстрований параметр було вибрано прискорення в точці кріплення робочої платформи до стріли і в точці зчленування стріли МПРП. Відповідно до розробленої методики проведення експериментів отримано та проведено аналіз результатів вимірювань прискорення в точці кріплення робочої платформи до стріли і в точці зчленування стріли МПРП уздовж горизонтальної та вертикальної осей машини. Аналіз отриманих осцилограм коливальних процесів, що спостерігаються в підйомнику під час виконання робочих операцій, вказує, що найбільші коливання відбуваються в точці кріплення робочої платформи до стріли вздовж вертикальної осі. При цьому слід зазначити, що прискорення в інших точках стріли МПРП, у яких фіксувалися експериментальні дані, значно менші за амплітудою коливань. Проведений аналіз динамічних показників роботи машини залежно від типу робочої операції вказує, що амплітуда коливань прискорень під час опускання робочої платформи на 35 % більша, ніж під час підйому. Означений факт вказує на те, що процес опускання робочої платформи має більші динамічні показники в порівнянні з підйомом робочої платформи.

Досліджено режим роботи механізму повороту стрілового/баштового крана. Побудовано математичну модель динаміки роботи механізму повороту стрілового крана. Проведено динамічний аналіз режимів роботи механізму повороту вантажопідйомного крана та встановлено характер виникнення навантажень. Виконано синтез оптимальних перехідних режимів роботи механізму повороту баштового крана. Наведено результати експериментальних досліджень руху механізму повороту стрілового крана з використанням частотно-керованого приводу при оптимальному керуванні рухом механізму повороту крана. Розроблено рекомендації, що дозволяють підвищити ефективність роботи механізму повороту стрілового крана.

Досліджено коливальні процеси, які виникають в головній балці мостового крана під час пересування вздовж мосту вантажного візка. Здійснено розрахунки, враховуючи жорсткість перерізу та інтенсивність розподілення маси головної балки.

Представлено результати оцінки впливу класифікаційних ознак та експлуатаційних параметрів мобільних підйомників із робочими платформами на їх рівень технічного розвитку. На підставі проведеного статистичного аналізу було отримано загальний тренд розвитку мобільних підйомників із робочими платформами залежно від їх основних технічних характеристик.

Purpose. To confirm the theoretical conclusions that determining the load from the wheel impact with the joint of rails in the metal structures of overhead cranes used in the technological processes at ore mining and processing mills and integrated works and moving along the rail tracks requires that the dynamic magnification factor should take into account the trolley position. Methodology. To assess the load to which the crane metal structures are exposed the electric strain measurement method using direct bridge circuit was chosen. To calibrate the strain measurement system, the direct method was used, under which calibration is performed directly on the structure on which experimental studies will be carried out in the future. Findings. It was established that the dynamic magnification factor in the metal structure of the overhead crane had the following values when passing the last rail joints: 1,54 (with the trolley in the middle of the bridge), 2,46 (with the trolley at 0,25 of the crane span from the end beam), 3,33 (with the trolley in the extreme position). So, with the trolley being at a distance of 0,25 of the crane span from the end beam, the dynamic magnification factor is 74 %, and with the trolley in the middle of the bridge, it is 46 % of the dynamic magnification factor if the trolley is in its extreme position. Originality. The scientific novelty consists in the first experimental confirmation of the results obtained in the theoretical studies on the overhead crane passing the joints of the rail track with regard to the crane trolley position, which leads to changes in the stiffness of the main beam in the interval between the trolley and the final beam. Practical value. The results obtained enable calculations on the crane bridge metal structure during the design and repair of the main and end beams taking into account the value of the dynamic magnification factor, which allows increasing the reliability and durability of the crane metal structure as a whole.