ӘОЖ 621.878 DOI 10.52167/1609-1817-2023-124-1-85-93 Н.Д.Сайдинбаева1 , Б.Ш. Аскаров1, М.А. Нохатов2
1Әбілқас Сағынов атындағы Қарағанды техникалық университеті, Қарағанды, Қазақстан
2Л.Б.Гончаров атындағы Қазақ автомобиль-жол институты Алматы, Қазақстан
Е-mail: [email protected]
ТӨРТТАҒАНДЫ КРАН ЖҰМЫСЫН ОРНАЛАСТЫРУ ЖҮЙЕСІНДЕГІ ҚЫСҚЫШ ҚҰРЫЛҒЫНЫҢ ПАРАМЕТРЛЕРІН ЕСЕПТЕУ
Аңдатпа. Орындалған мақалада қозғалмалы қармағыш құрылғысы параметрлерінің жұмсақ қармағыш сипаттамасы қарастырылған. Қысқыш құрылғының параметрлерін есептеу арқылы «Кезекті таңдау» әдісімен оңтайландыру мәселесі шешілді.
Ұсынылған кранның орналасу жүйесі мекенжай элементтерінен және оқу элементтері жүйесінен тұрады. Ол контейнер позицияларын оқудың кодтық үрдісін жүзеге асырады. Мекенжай элементтері - дельта ағашының тақталары. Оларда позициялық кодқа сәйкес метал экрандар бекітіледі, олардың өлшемі таңдалған датчиктердің түріне және олардың сипаттамаларына байланысты анықталады. Оқу элементтерінің жүйесі байланыссыз датчиктер сериясы болып табылады. Датчиктер мен кодтық пластиналар арасындағы қажетті саңылауды қамтамасыз ете отырып датчиктер арнайы қысқыш құрылғыға бекітіледі. Сигналдарды қабылдау және өңдеу блогы датчиктардан келетін позициялардың кодын есте сақтайды және келесі сигнал келгенге дейін ақпаратты сақтайды.
Түйінді сөздер. Төрттағанды кран, позициялау жүйесі, мекенжай элементтер, жақындық сенсоры, қармағыш құрылғысы.
Кіріспе.
Мемлекет Басшысы Қасым-Жомарт Тоқаевтың Қазақстан халқына Жолдауында еліміздің транзиттік әлеуетін нығайту мәселесі баяндалды.
Қазіргі геосаяси жағдайды ескере отырып, Қазақстан Азия мен Еуропа арасындағы маңызды құрлық дәлізіне айналуда, сондықтан ашылып жатқан мүмкіндіктерді толық пайдалану және шын мәнінде әлемдік маңызы бар көлік-транзиттік торапқа айналуы қажет. Қазақстан қазірдің өзінде Ақтау қаласында контейнерлік ХАБ құру, Транскаспий дәлізін дамыту сияқты ірі жобаларды іске асыра бастады [1].
Ел экономикасының орнықты өсуін және оның озық позицияларға шығуын (ең дамыған 50 елге) инновациялық технологияларды енгізу, елді үдемелі индустрияландыру және инфрақұрылымды дамыту есебінен қамтамасыз етуге болады. Ол үшін көліктегі озық техника мен технолоияларды жаңғыртуды, құруды және енгізуді жеделдету, жүктерді тасымалдаудың прогрессивті тәсілдерін кеңінен қолдану, контейнерлерде және пакеттелген түрде тасымалдау көлемін 2,4-2,5 есеге ұлғайту, тиеу-түсіру жұмыстарын кешенді механикаландыру мен автоматтандыру деңгейін едәуір арттыру қажет.
Қазіргі уақытта нарықтық өндіріс жағдайында өндірістік үрдістерді кешенді механикаландару және автоматтандыру маңызды, олардың арасында тиеу-түсіру және қойма жұмыстары ерекше орын алады. Айта кету керек, бұл жұмыстар ең ауқымды болып табылады, себебі олар кәсіпорындарда және еліміздің барлық министрліктері мен ведомстволарының ұйымдарында жеке кәсіпорындар мен бизнесмендердің компанияларында орындалады. Тиеу-түсіру және қойма жұмыстарын жүргізу барысында
жұмысшылардың едәуір бөлігі жүктерді көтеру және жылжыту бойынша механикаландырылмаған операциялармен айналысады, әсіресе қол еңбегінің көп бөлігі:
көмекші және қосалқы жұмыстар деп аталатын жұмыстарды орындау барысында жұмсалады [2].
Контейнерлік жүк алаңдарындағы жұмыстың үлкен көлемі төрттағанды крандармен (ТК) орындалады. Төрттағанды крандардың рациональды параметрлерін анықтау бойынша жеткілікті зерттеулер бар. Төрттағанды крандар массасы бойынша үлкен жүктермен жұмыс істейді, көбінесе желкенді және ашық аумақта.
Сондықтан крандарға оның механизмдеріне динамикалық жүктемені арттыратын және олардың мотор ресурстарын төмендететін тербелістер пайда болады. Арбаның қозғалыс дәлдігін арттыру қозғалыс уақыты мен санын азайтады және кранның өнімділігін арттыруы мүмкін. Осыған байланысты позициялау жүйесін әзірлеу және кранның қозғалыс дәлдігін арттыру өзекті міндет болып табылады.
Материалдар мен әдістер.
Ақпараттық бағдарламалық қамтамасыздау технологияларын пайдалана отырып, контейнерлік жүк сұрыптау алаңдарында сұрыптау жұмыстарын жедел жоспарлау белгілі бір қызығушылық тудырады. Оның негізінде бір жеткізілім вагондарын сұрыптауға кететін уақытты азайту принципі жатыр. Уақыт шығындарын тікелей есепке алу және олармен жұмыс істеу кеңістіктік қозғалыстарға қарағанда қиынырақ болғандықтан, алгоритм мен есептеу бағдарламасында жылжудағы крандардың минималды қозғалысына қол жеткізу принципі бар [2].
Егер вагондардың тағайындалуын Хij - арқылы белгілейтін болсақ, әр вагоннан Lij - арқылы контейнерлердің әр жиынтығына дейінгі эквивалентті арақашықтық, мұндағы i - жиынтықтың тағайындалған бекетінің шифры (матрица жолы), j -вагонның қызмет көрсетудегі реттік нөмірі (матрица бағаны), онда шешілетін міндет келесідей жазылады:
.
Алынған өрнек сызықтық бағдарламаудың типтік көлік мәселесінің жазбасы болып табылады. Оны шешу нәтижесінде әрбір кран үшін операциялардың реттік нөмірлері, контейнерлердің түгендеу нөмірлері, сондай-ақ әр операцияға арналған командалар (қайдан алуға және қайда қоюға болады, контейнерлер) бар жұмыс жоспары беріледі [3].
Автоматты режимде кран келесі әрекеттерді дәйекті түрде орындайды:
а) Хо –жылжымалы диспетчерлік пуктінен берілген позицияға дейінгі қашықтықтың ең аз уақытынан өту;
б) Δх және Δу берілген дәлдікпен жүретін және жүк арбаларын тоқтату;
в) контейнерді түсіру және төмендету (шөгу);
г) алдын ала белгіленген екінші позицияға жылжу;
д) контейнерді толтыру;
е) жаңа жұмыс цикліне тапсырма алу үшін басқару пункітіне X0 нүктесіне оралу.
Бір басқару пункітінен біруақытта екі кран жұмыс істей алады- X0 нүктесінің оң және сол жағында.
Кранның орналасуын басқару жүйесі. Контейнерлік крандардың орналасуын басқару аппаратурасы келесі міндеттерді орындауға мүмкіндік беретін өзара байланысты техникалық және бағдарламалық құралдар кешені болып табылады:
- байланыс арналары бойынша басқарма компьютерінен техникалық операцияларды орындауға тапсырма алу;
- кранның орналасқан жерін тіркеу;
- тапсырманы кранның басқару пультінде көрсету;
- байланыс арналарына компьютердегі технологиялық үрдістің барысы туралы ақпарат беру;
- трактор жүргізушілерінен ақпарат беру және қабылдау.
Жүйенің құрылымы 1.1-суретте көрсетілген және мыналарды қамтиды:
- орталық компьютерлік талдау;
- крандардың жұмысын және қойма алаңындағы контейнерлерді өңдеу үрдісін басқаратын есептегіш құрылғылар;
- ақпаратты көрсету құрылғысы (экран) және деректерді компьютерге енгізу пульті;
- Х-координаталық сенсор жүйесі;
- байланыс арналары бойынша ақпаратты беру мен қабыдаудың техникалық құралдары;
- келіссөздер құрылғысы [2].
1 сурет - Орналасуды басқарудың құрылымдық сызбасы
Жүйенің жалпы жұмыс істеу технологиясы мыналарды қамтиды. Контейнерлерді түсіру кезінде краншы контейнердің нөмірін өз көзімен көру арқылы анықтайды және қашықтан басқару пульті арқылы контейнердің нөмірін буферлік компьютерге енгізеді және экранда берілген мекен-жай орыны туралы ақпарат алады. Краншы диспетчерге рация арқылы контейнер нөмірін береді және диспетчер компьютердің жадына енгізгетінде мүмкін болады. Бұл жағдайда краншының кабинасында компьютерге ақпарат енгізу үшін терілген перенетақтаның болуық қажет емес. Экранда артқы Хзад Узад Zзад
координаттары және кранның X, Y, Z координаттарының ағымдағы тапсырмалары түріндегі тапсырманы орындай отырып, краншы кранның атқарушы органдарын қолмен басқару арқылы бағыт пен қозғалыс жылдамдығы туралы шешім қабылдайды.
Тапсырманы орындағаннан кейін краншы жаңа тапсырманы орындау туралы хабарлама жібереді. Бұл ақпаратты енгізу пернені басу намесе байланыс рациясы арқылы да жүзеге асырылады. Екінші жағдайда, менеджер ақпаратты буферлік компьютерге енгізеді. [2]
Нәтижелер және талқылау.
Қысқыш құрылғы. Кранның орналасу жүйесі оқу элеметтерін мекен-жай тасымалдаушыларына қысудың механикалық құрылғысының екі нұсқасын қамтиды.
Бірінші нұсқа оқу құрылғысын код жолағына телескопоиялық қысуды қамтиды. Екінші нұсқада оқу құрылғысы –бұл төрт доңғалақты арба, оған БДП-2 датчиктері бекітілген. Код жолақтары орналасқан тролльдерге қысу екі қатты байланыс пен серіппені кранға жалғанған топсалы төртбұрыштың көмегімен жүзеге асырылады (бұл қысу үшін қажетті күш береді). [2]
Қысқыш құрылғының дизайнының бірінші нұсқасы 1.2-суретте көрсетілген. 4- сенсорлық жүйеде YXZ жазықтығында орын ауыстыру мүмкіндігі бар. Осылайша, Y осьіндегі ықтимал қателік өтеледі (код тақтайшаларының осьіне параллель емес және кранның қозғалыс траекториясы). 1,2 телескопиялық қысқыштардың көмегімен 4 датчиктері бар 3-тақта тролльдерге басылады (сызбада көрсетілмеген). Тролльдер роликтер бойымен 4-сенсорлық жүйе қозғалатын бағыттаушы рөл атқарады. Құрылымның кемшілігі-телескопиялық подшипниктерде болатын құрылымның қаттылығының төмен дәрежесі. Жиі ауыспалы жүктеме кезінде телескопиялық қысқыштардың паралеллизмі жоғалуы мүмкін, бұл позицияны оқу кезінде қателікке әкеледі, яғни позиция коды оқу құрылғысына қатысты код жолағының қисаюуына байланысты толық оқылмайды. Шеткі сенсор жеке түрде іске қосылады, сенсор ол басқа шетінен әлі код жолағына жетпеген және сенсорды іске қосуға болмайды. [4]
Екінші нұсқада код жолақтары қуат тролльдерінен төмен ілінген екі тролльге орналастырылады.
3 4
1
2 z
x
2 сурет - Қысқыш құрылғының сызбасы
Қысқыш құрылғының параметрлерін есептеу. Қысқыш құрылғы датчиктері бар арбаны тролльдерге (код жолақтары бекітілген) қысу үшін үшін қызмет етеді. Қысқыш құрылғысы арбаны қажетті қысуды қамтамасыз етуі керек қозғалыс кезіндегі тролль роликтері бағыттаушы болып табылатын тролльдардан бөлінбеуі үшін қажет. Оқу элементтерінің орналасу дәлдігі мен сенімділігін қамтамасыз ету үшін арбаның тролль бойымен қозғалысының түзулігіне қол жеткізу керек, бұл үшін қысқыш құрылғының параметрлерін есептеу керек.
Қысқыш құрылғы-бұл кранға бір сілтеме мықтап бекітілген төрт буынды. Басқа сілтеме ұзартылған және оған координаторды оқу жүйесінің датчиктері орнатылған арба бекітілген.
Төртбұрыштың жоғары қарай жылжуы кезінде 0 нүктесінің ауысыуы байқалады, оған оқу құрылғысы бар арба бекітіледі. Қозғалыс траекториясының түзулігіне қол жеткізу үшін сілтемелердің арақатынасын таңдау керек.
Түзу сызықты шамамен көбейту механизмі бар- бұл шарнирлі төрттәжді механизм П.Л. Чебышевтың лямбда тәрізді механизмі деп аталады [5], ол механизм тірегіне параллель және кинематикалық жұптың центрі арқылы өтетін оське қатысты симметриялы түзу сызықты тірекке перпендикуляр шығарады. Бұл ось ординат осьі ретінде қабылданады. Абцисса осьі механизмнің тұрақтылығымен үйлесімді.
П. Л. Чебышевтің лямбда тәрізді механизмінде АВ-шатунының ұзындығы ВС - коромысль ұзындығы мен А және В кинематикалық жұптарының центрімен бір осьте орналасқан D сызу нүктесіне дейінгі l-қашықтыққа тең. [5]
П.Л.Чебышевтің лямбда тәрізді механизмінің иінді қисығының параметрлік бақылаулары келесідей:
x =
y = мұндағы, ;
p
Лямбда тәрізді механизмнің иінді қисығы 6-ретті алгебралық қисық болып табылады:
x6 + у6 + 3х2у2(х2 + у2) + 2(1 + р2 - 4 2)а2y4-2(1 – р2 + 4 2)а2x4- 4(4 2 – р2)а2х2у2 + ((1 – р2 + 4 2)2 -16 2)а4у2 + (1 – р2 + 4 2)а2x2 = 0
а=100 мм
мм болғанда 50
мм
мм болғанда 600
м м
мм мм
φ 5° 45° 60°
x 14,538 мм 126, 362 мм 163, 663 мм
y 476 мм 464 мм 455 мм
Бұл механиизм шамамен түзу сызықты көбйтеді, бірақ қиындығы-бұл механизмдермен біркелкі қысуды жүзеге асыру. Мұны істеу үшін біз буынды төрттәжді буындардың ұзындықтырының арақатынасын есептегіш серіппесімен біркелкі қысу мүмкіндігіне ие болатындай етіп өзгертеміз. Серіппе АВ сілтемесіне қосылған [6].
Есептеу үшін сұралым:
Н=АВ
L1=AD L2=BC L3=CD X=D0 0°<φ<30°
BD/=y F=φ
∠CDN=z
∠BD/C/=z1
∠D/BC/=z2
∠ABD/=z3
∠AD/B=z4
∠CBC/=z5
∠C/D/K=z6
; (1)
; (2)
; (3)
; (4)
; (5)
= 180 - (90 + ) - ; (6)
= 90 - - ; (7)
= (90 - F) - - ; (8)
E = ( + ( + x) • z) - ( • cos + ( + x) • sin ). (9) Біз қысқыш құрылғының параметрлерін есептеу үшін бағдарлама мен блок-схема жасадық.
Мына нәтижелер алынды:
AD=2900 мм ВС=2700 мм АВ=900 мм CD=750 мм D0=1100 мм Қорытынды.
Экран координаттары туралы ақпаратты оқуға арналған құрылғы кранның модернизациясының ажырамас бөлігі болып табылады. Кранның орналасу датчиктері кранның өзінде (қызмет көрсету алаңы) орнатылған. Экрандар тіректерге орнатылған және тіректерге ілінген екі сым (тролль) түрінде жасалған стационарлық бағыттаушы элементтерге бекітілген. Сенсорлардың экрандармен өзара әрекеттесуі туралы ақпарат кранның басқару жүйесіне түседі [2].
«Сериялық артық» әдісімен оңтайландыру мәселесін шеше отырып, қысқыш құрылғының параметрлерін есептедік. Бұл әдіс салыстырмалы түрде көп уақытты қажет етеді. Осындай мәселелерді шешуде «Монте-Карло» әдісін қолдану ұтымды.
Алынған нәтижелер жұмсақ қысу сипаттамалары бар қысу құрылғысының параметрлерін табудың мақсатын қанағаттандырады.
ӘДЕБИЕТТЕР
[1] Мемлекет Басшысы Қасым-Жомарт Тоқаевтың Қазақстан халқына Жолдауы https://www.akorda.kz/ru/poslanie-glavy-gosudarstva-kasym-zhomarta-tokaeva-narodu-
kazahstana-181130
[2] Ли С.В., Рабат О.Ж., Сайдинбаева Н.Д. Организация системы управления работой козловых кранов на контейнерных пунктах . «Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ)», №4 (59), желтоқсан 2019 б.33-41 https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41801829
[3] Собкалов И.П., Костенко А.Н. Автоматизация и механизация погрузочно- разгрузочных работ. - М.: Транспорт, 2006. –128 б.
[4] Ли С.В., Рабат О.Ж., Сайдинбаева Н.Д., Салманова А.Н. Технология и механизация погрузочно-разгрузочных работ на транспорте. Оқу құралы. – Алматы:
Printmaster, 2019. – 286 б.
[5] Тимошин А.А., Мачульский И.И., Голутвин В.А., Клейнерман А.А., Копырина В.И. Комплексная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных работ. - М.:
Маршрут, 2003. – 400 б.
[6] Яхьяев Н.Я. Основы теории надёжности и диагностика. Оқулық. - М.:
Академия, 2009. – 256 б.
[7] Бойко Н.И., Чередниченко С.П. Транспортно-грузовые системы и склады. - Ростов-на-Дону, Феникс, 2007. – 400 б.
REFERENCES*
[1] Memleket Basshysy Қasym-Zhomart Toқaevtyn Қazaқstan halқyna Zholdauy https://www.akorda.kz/ru/poslanie-glavy-gosudarstva-kasym-zhomarta-tokaeva-narodu-
kazahstana-181130
[2] Li S.V., Rabat O.Zh., Sajdinbaeva N.D. Organizacija sistemy upravlenija rabotoj kozlovyh kranov na kontejnernyh punktah . «Vestnik Moskovskogo avtomobil'no-dorozhnogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta (MADI)», №4 (59), zheltoқsan 2019 b.33-41 https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41801829
[3] Sobkalov I.P., Kostenko A.N. Avtomatizacija i mehanizacija pogruzochno- razgruzochnyh rabot. - M.: Transport, 2006. –128 b.
[4] Li S.V., Rabat O.Zh., Sajdinbaeva N.D., Salmanova A.N. Tehnologija i mehanizacija pogruzochno-razgruzochnyh rabot na transporte. Oқu құraly. – Almaty: Printmaster, 2019. – 286 b.
[5] Timoshin A.A., Machul'skij I.I., Golutvin V.A., Klejnerman A.A., Kopyrina V.I.
Kompleksnaja mehanizacija i avtomatizacija pogruzochno-razgruzochnyh rabot. - M.: Marshrut, 2003. – 400 b.
[6] Jah'jaev N.Ja. Osnovy teorii nadjozhnosti i diagnostika. Oқulyқ. - M.: Akademija, 2009. – 256 b.
[7] Bojko N.I., Cherednichenko S.P. Transportno-gruzovye sistemy i sklady. - Rostov-na- Donu, Feniks, 2007. – 400 b.
Nazim Saidinbayeva, doctoral student, Karaganda Technical University named after Abylkas Saginov, Karaganda, Kazakhstan, [email protected]
Bakhtiyar Askarov, PhD, associate professor, Karaganda Technical University named after Abylkas Saginov, Karaganda, Kazakhstan, bahtiyar_askarov@m,ail.ru
Mukhtar Nokhatov, master, senior lecturer, Kazakh Automobile and Road Institute named after L.B. Goncharov, Almaty, Kazakhstan, [email protected]
CALCULATION OF PRESSURE DEVICE PARAMETERS IN THE POSITIONING SYSTEM OF GANTRY CRANE OPERATION
Abstract. The parameters of the clamping device with a softer clamping characteristic were found in the paper . The problem of optimization by the method of "successive enumeration" is solved by calculating the parameters of the clamping device.
The proposed crane positioning system consists of addressable elements and a system of reading elements. It implements the code principle of reading container positions. Address elements represent planks of delta wood. In accordance with the position code there are metal screens are fixed on them, which sizes are determined by the type of the selected sensors and their characteristics. The reading element system represents series of non-contact sensors. The sensors are fixed on a special clamping device, which provides the necessary clearance between the sensors and the code plates. The block for receiving and processing signals remembers the code of the positions coming from the sensors and stores the information until the next signal arrives.
Keywords. Gantry crane, container, positioning system, addressable elements, proximity sensor, clamping device.
Назым Сайдинбаева, докторант, Карагандинский технический университет имени Абылкаса Сагинова, Караганда, Казахстан, [email protected]
Бахтияр Аскаров, PhD, ассоцированный профессор, Карагандинский технический университет имени Абылкаса Сагинова, Караганда, Казахстан, [email protected]
Мухтар Нохатов, магистр, старший преподаватель, Казахская Автомобильно- Дорожная Академия им. Л.Б. Гончарова, Алматы, Қазақстан, [email protected]
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПОДЖИМНОГО УСТРОЙСТВА В СИСТЕМЕ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ РАБОТЫ КОЗЛОВОГО КРАНА
Аннотация. В работе найдены параметры поджимного устройства с более мягкой характеристикой поджима. Решена задача на оптимизацию методом «последовательного перебора» путем расчета параметров поджимного устройства. Предлагаемая система позиционирования работы крана состоит из адресных элементов и системы считывающих элементов. Она реализует кодовый принцип считывания позиций контейнеров. Адресные элементы представляют собой планки из дельта древесины. На них в соответствии с кодом позиций закрепляются металлические экраны, размер которых определяется типом выбранных датчиков и их характеристиками. Система считывающих элементов представляет собой ряд бесконтактных датчиков. Датчики закреплены на специальном поджимном устройстве, который обеспечивает необходимый зазор между датчиками и кодовыми пластинами. Блок приема и переработки сигналов запоминает код позиций, поступающей с датчиков и хранит информацию до прихода следующего сигнала.
Ключевые слова. Козловой кран, система позиционирования, адресные элементы, бесконтактный датчик, поджимное устройство.
*****************************************************************************