Installation of physical simulation of wind load on crane structures

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The purpose of the paper is to reproduce a standard wind flow (laminar, turbulent, pulsating modes) to study the impact on crane structures, with the aim to obtain the load values of crane elements most closely approximate to real conditions. When creating an installation, which is related to the field of experimental aerodynamics, the "principle of simulating the main factors determined by the operating conditions of the research object" is adopted to ensure the r eproducibility of test results to the maximum extent. To confirm the performance efficiency of the proposed installation device, its computer model is developed using the CAD software SolidWorks. The computer model parameters are in full geometric agreement with the dimensions of the developed real installation. The use of the installation makes it possible to study the dynamic effect of the wind on the stability of crane structures in various operation modes (change in wind speed, in the mode of load operation, in operation conditions at the wall, etc.). The proposed installation allows to simulate the loads on crane equipment with the possibility of characteristics expanding, for example, its carrying capacity. The generated computer model of the installation makes it possible to reveal the physical picture of wind flow distribution at the installation outlet. The results of wind flow simulation on the proposed installation are confirmed on a computer model with a high degree of convergence of results at wind speeds of 2.5 m/s and lower The installation proposed by the authors will allow to simulate: the value of the real average statistical wind load of various intensity; pulsating component of the wind load; vortex excitation; increase of the available aerodynamic research capability for a real crane structure. The developed installation is a calibration device for external impacts of the wind force on the crane structure.

About the authors

L. A. Sladkova

Russian University of Transport

Email: rich.cat2012@yandex.ru

V. V. Krylov

Russian University of Transport

Email: vadimkrylov96@yandex.ru

F. A. Kuznetsov

Russian University of Transport

Email: odevmaltkun@gmail.com

References

  1. Cekus D., Gnatowska R., Kwiatoń P. Impact of wind on the movement of the load carried by rotary crane // Applied Sciences. 2019. Vol. 9. Issue 18. P. 21–22. https://doi.org/10.3390/app9183842
  2. Синельщиков А.В., Джалмухамбетов А.И. Развитие методов расчета устойчивости башенных кранов // Вестник Московского государственного строительного университета. 2017. Т. 12. Вып. 12. С. 1342–1351. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2017.12.1342-1351
  3. Тарасова Т.В. Исследование устойчивости башенных кранов при воздействии ветровых нагрузок // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 6.. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/06/68604 (07.06.2020).
  4. Jeng Shyr-Long, Yang Chia-Feng, Chieng Wei-Hua. Outrigger force measure for mobile crane safety based on linear programming optimization // Mechanics Based Design of Structures and Machines. 2010. Vol. 38. Issue 2. P. 145–170. https://doi.org/10.1080/15397730903482702
  5. Kacalak W., Budniak Z., Majewski M. Stability assessment as a criterion of stabilization of the movement trajectory of mobile crane working elements // International Journal of Applied Mechanics and Engineering. 2018. Vol. 23. No. 1. P. 65–77. https://doi.org/10.1515/ijame-2018-0004
  6. Kacalak W., Budniak Z., Majewski M. Crane stability assessment method in the operating cycle // Transport Problems. 2017. Vol. 12. Issue 4. P. 141–151. https://doi.org/10.20858/tp.2017.12.4.14
  7. Тюрин Ю.Н., Васильев Д.Е., Чугаев В.Д., Масякин С.Л. Причины возникновений аварий при эксплуатации подъемных сооружений // Химическая техника. 2015. № 11.. URL: https://chemtech.ru/prichiny-vozniknovenij-avarij-prijekspluatacii-podemnyh-sooruzhenij/ (15.06.2020).
  8. Алямовский А.А. Инженерные расчеты в SolidWorks Simulation. 2-е изд. М.: Изд-во «ДМК Пресс», 2010. 464 с.
  9. Жамалов Р.Р., Королев Е.В., Котин А.И. Аэродинамические трубы как инструмент исследования. С. 54–62. //. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/aerodinamicheskie-trubykak-instrument-issledovaniya/viewer (15.06.2020).
  10. Хоробрых М.А., Фролов В.А. Проектирование экспериментальной установки для весового эксперимента в аэродинамической трубе // Молодой ученый. 2013. № 3. С. 116–122.. URL: https://moluch.ru/archive/50/6363/ (14.06.2020).
  11. Бубенчиков А.А., Нифонтова Л.С., Чавриков И.Е. Установки для аэродинамического эксперимента // Молодой ученый. 2016. № 22. С. 11–14.. URL: https://moluch.ru/archive/126/35125/(14.06.2020).
  12. Clark R., Cox D., CurtissJr H.C., Edwards J.W., Hall K.C., Peters D.A, et al. A modern course in aeroelasticity // Solid mechanics and its applications/ eds. E.H. Dowell. 2005. Vol. 116. 781 p. https://doi.org/10.1007/1-4020-2106-2
  13. Волощенко О.В., Зосимов С.А., Николаев А.А., Острась В.Н., Серманов В.Н., Чевагин А.Ф. Аэродинамические экспериментальные стенды для испытаний ВРД // Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института. 2012. Т. XLIII. No. 2. С. 43–54.
  14. Галеев А.Г., Захаров Ю.В., Макаров В.П., Родченко В.В. Проектирование испытательных стендов для экспериментальной отработки объектов ракетно-космической техники. М.: Изд-во МАИ, 2014. 283 с.
  15. Боровой В.Я., Бражко В.Н., Егоров И.В., Зайцев Е.Г., Скуратов А.С. Диагностика и численное моделирование течения в гиперзвуковых аэродинамических трубах импульсного действия // Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института. 2013. Т. XLIV. No. 5. С. 28–38.
  16. Мамаев К.М. Математическое моделирование нагрузок автокрана и возможность расширения его характеристик грузоподъемности // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2011. No. 23. Вып. 4. С. 76–80.
  17. Korytov M.S., Shcherbakov V.S., Titenko V.V., Belyakov V.E. Study of the crawler crane stability affected by the length of compensating ropes and platform rotation angle in the mode of movement with payload // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1546. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1546/1/012135
  18. Зырянова С.А. Методика автоматизированного построения математической модели стрелового грузоподъемного крана // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. 2014. Вып. 2. С. 77–81.
  19. Жамалов Р.Р., Королев Е.В., Котин А.И. Аэродинамические трубы как инструмент исследования // Вестник Нижегородского государственного инженерно-экономического института. 2012. № 12. С. 54–62.
  20. Прокопенко Е.А., Савищенко Н.П., Шевченко А.В., Поняев С.А., Твердохлебов К.В., Яшков С.А. Особенности проведения экспериментальных исследований на сверхзвуковой атмосферно-вакуумной аэродинамической трубе // Международный научно-исследовательский журнал. 2018. № 12. Ч. 1. С. 31–36. https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.78.12.005
  21. Cekus D., Gnatowska R., Kwiatoń P., Šofer M. Simulation research of a wind turbine using SolidWorks software // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1398. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1398/1/012001
  22. Острась В.Н., Пензuн В.И. Экспериментальное исследование силы трения в канале при наличии псевдоскачка // Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института. 1974. Т. V. № 2. С. 151–155.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).