Мачтовый подъемник

[ConcursusMMX 4]

Расчет мачтового подъемника.

1. Для оперативной организации связи (чрезвычайные ситуации, труднодоступность местности), был разработан многосекционный мачтовый подъемник. Развертывание мачты осуществляется подъемными канатами через полиспастный механизм.

Исходные данные при проектировании подъемника: высота подъема 32 м, максимальная скорость ветра – 30 м/сек. Ограничивались углы отклонения антенн от заданного направления при ветре.

Цель расчетов: обеспечение работоспособности установки.

Общий вид установки

2. Расчет проводился в 2 этапа:

- этап 1. Просчитывались варианты подъемника (в статике) при различной высоте подъема и различном направлении приложения ветровой нагрузки. Использовалась параметрическая балочная модель (log file). Элементы beam189 – 4084 шт, link10 – 50 шт, MPC184 – 122 шт, prets179 – 4 шт. Обводные ролики для канатов моделировались балками длинами, соответствующими радиусам роликов (такое упрощение возможно, поскольку поворот роликов при расчете незначительный).

Балочные модели подъемника

Цель расчета:

- подбор основных параметров секций и балок из условия обеспечения общей прочности конструкции;

- определения нагрузок в шарнирных соединениях (для уточненного прочностного расчета) и определение натяжения канатов на разной высоте подъема при разном направлении ветровой нагрузки;

- определение перемещений верхушки мачты при ветровой нагрузке;

- определение усилия натяжения растяжек для обеспечения заданных ограничений в отклонении верхушки мачты от заданного направления;

- определение частот собственных колебаний мачты.

Ветровая нагрузка рассчитывалась по ГОСТ 1451-77.

-этап 2. Уточненный прочностной расчет элементов мачты (рама, выносные опоры, отдельные секции в сборе) на основании нагрузок в шарнирных соединениях (полученных на этапе 1) для различных направлений ветровой нагрузки и различной высоты подъема с целью обеспечения местной прочности металлоконструкции.

Элементы solid95 и shell93, targe170, conta174.

Для улучшения сходимости, в шарнирных соединениях между узлом оси (master nodes) и узлам соответствующей поверхности (slave nodes) командой RBE3 ограничивалась степень свободы в осевом направлении.

Пример КЭ модели рамы (балки - shell93, проушины solid95)

4. Результаты расчета.

На основании расчетов были подобраны сечения балок, положение и размер усиливающих накладок, усиления на стыках балок. Напряжения в элементах конструкции не превосходят предел текучести.

Распределение напряжений в элементах конструкции

5. Полученные результаты.

Опытные образцы установки с конца 2009 года проходят испытания в реальных условиях.

Установка в железе

Прочность металлоконструкции обеспечивается.

Угол отклонения мачты от заданного направления при ветре находится в заданном диапазоне.

Утверждено ConcursusMMX

[Борман 2 375]

Интересно было бы узнать, на что был реально направлен расчет... ведь дата выхода ANSYS12.1 - конец 2009, судя по посту с 2009 года уже железки где-то стоят. Наверное какое-нибудь внесение изменений в конструкцию, или сначала забыли на что-то рассчитать..

[Lex TD 8]

Интересная работа, сам занимался расчетом ножничных подъемников

[BSV1 1 724]

Видел эту штуку. Впечатляет. 5 баллов.

[Атан 460]

Работа интересная, но железа многовато для подобного механизма.

[GOLF_stream 293]

но железа многовато

ага :) можно было на аэростате поднимать :) всё равно есть удерживающие тросы (или троса?)

[Гость]

Работа интересная, но железа многовато для подобного механизма.

Пиканиски постройней будут:). Хотя на мачте приличная наветренная площадь.

[Vova 419]

Пиканиски постройней будут:). Хотя на мачте приличная наветренная площадь.

Ладно тут прикапываться хорошая работа.

Интересно только, процесс поднимания тоже расчитовался или только определённые положения?

5 с мой стороны.

[Атан 460]

Ещё меня смущает большая длина тросов. После приложения (а потом снятия) нагрузки они подвержены короблению, скручиванию. Т.е. троса должны постоянно находиться в натянутом состоянии.

Изменено 13 января 2011 пользователем Атан

[Гость]

Т.е. троса должны постоянно находиться в натянутом состоянии

Ну можно поставить кабельный барабан, моторный или подпружиненный, скорее первое.

[BSV1 1 724]

Ещё меня смущает большая длина тросов. После приложения (а потом снятия) нагрузки они подвержены короблению, скручиванию. Т.е. троса должны постоянно находиться в натянутом состоянии.

При складывании растяжки наматываются на барабаны. Провисания практически нет (или небольшое).

[a_schelyaev 366]

Да и не забывайте, что всегда есть личный состав, который надо чем-то занять.

:)

[Юзверь 0]

Интересно было бы узнать, на что был реально направлен расчет... ведь дата выхода ANSYS12.1 - конец 2009, судя по посту с 2009 года уже железки где-то стоят. Наверное какое-нибудь внесение изменений в конструкцию, или сначала забыли на что-то рассчитать..

Утож. Начиналось считаться в ANSYS11, закончилось в 12.0. А вот для конкурса ндостающие картинки делались совсем недавно.

ага :) можно было на аэростате поднимать :) всё равно есть удерживающие тросы (или троса?)

Гы-гы. И обеспечить максимальный угол отклонения 1.5 градуса от начального направления при порывах ветра. А исчё после приезда на место через 15 минут организовать связь.

Интересно только, процесс поднимания тоже расчитовался или только определённые положения?

В балочной модели рассматривались положения с шагом по высоте от 1 до 0.5 метра. Потом для элементов консрукции выбрались наиболее нагруженные положения и пошел утоненный расчет.

Скока не искал, не нашел боль мень приемлимого способа моделирования полиспастного механизьму

Ещё меня смущает большая длина тросов. После приложения (а потом снятия) нагрузки они подвержены короблению, скручиванию. Т.е. троса должны постоянно находиться в натянутом состоянии.

На приводе подъема стоит червяк, отключение привода происходит концевыми выкючателями. Так что подъемные канаты всегда находятся в слегка натянутом состоянии. А растяжки намотаны на барабаны со своими приводами и там контролируется минимальное натяжение.

[Борман 2 375]

Использовалась параметрическая балочная модель (log file). Элементы beam189 – 4084 шт, link10 – 50 шт, MPC184 – 122 шт, prets179 – 4 шт.

Ну культура налицо...

А как оно вообще поднимается? Сводятся две нижние ноги?

Кстати, когда на нем флаг висит, да еще под ветром болтается - может ли установка раскачаться?

[UgAr0FF 2]

Кстати, вот щас задумался: на третьем рисунке показана установка в собранном состоянии, сравнив его с первым рисунком я сделал вывод - мачна подъемника в собраном состоянии будет выше роста человека.

Вопрос: когда прийдется снять/одеть флаг удобно ли туда залезть и темболее слезть? Это надеюсь делается не через крышу кунга)

[Юзверь 0]

А как оно вообще поднимается? Сводятся две нижние ноги?

Кстати, когда на нем флаг висит, да еще под ветром болтается - может ли установка раскачаться?

Есть 2 подъемных каната, которые "сдавливают" конструкцию. В начале подъема, когда плечи маленькие, канат еще дополнительно выталкивает нижнюю секцию. На картинке изобразил примерную запасовку каната (пунктиром).

А под ветром она хорошо болтается. Метра на 3 в сторону может улетать. Чтобы не болталась и существуют растяжки, которые при подъеме синхронно разворачиваются. Хотя и без них мачта хорошо себя чувствует.

Изменено 22 января 2011 пользователем Юзверь

[Юзверь 0]

Кстати, вот щас задумался: на третьем рисунке показана установка в собранном состоянии, сравнив его с первым рисунком я сделал вывод - мачна подъемника в собраном состоянии будет выше роста человека.

Вопрос: когда прийдется снять/одеть флаг удобно ли туда залезть и темболее слезть? Это надеюсь делается не через крышу кунга)

Думаю эта картинка ответит на вопрос.

[Борман 2 375]

Круто, круто, круто, круто, круто... 5

[SHURINEX 0]

Круто. Чуть со стула не упал.

В расчетах использована конструкторская мат.модель или строили в ансис?

[Юзверь 0]

В расчетах использована конструкторская мат.модель или строили в ансис?

Была задача прочностного расчета, в том числе при ветре. Конструкторской модели не было, только примерные размеры и форма балок. Поэтому с самого начала делался лог-файл. Параметризировано было всё: сечения балок, все размеры в т.ч. высота мачты, нагрузки. Были просчитаны как минимум 5 разных вариантов мачты (6 и 7 секций; разная запасовка каната; разная геометрия балок секций).