Static Strength and Harmonic Vibration Analysis of the Spider Crane by Computational Mechanics Software

Year 2019, Volume: 3 Issue: 1, 35 - 50, 30.07.2019

Tacetdin Sevdim Orhan Koray Çalık , Süleyman Baştürk

Abstract

Abstract

In this study, it is aimed to investigate and perform the static structural and natural frequency analysis of the

mini spider crane which is designed to lift 0-500 kg load and 0-3 meters extend range, by using computational

mechanics software. The crane works and driven by hydraulic system and in order to get the more realistic

result, hydraulic cylinders modeled as springs instead of stiff rigid bodies in the analysis. This simulation

approach provides a different method than the conventional method. Detailed analysis show that the spider

crane statically can lift 1200 kg before the plastic region, so its safety factor is 2.4 when it is lifting 500 kg and

its natural frequencies are 16.2 Hz and 50 Hz.

Keywords

Spider Crane, Static Analysis, Hydraulics, Finite Elements, Computational Mechanics, Design

Hesaplamalı Mekanik Yazılımıyla Örümcek Vincin Statik Mukavemet ve Harmonik Titreşim Analizlerinin Yapılması

Abstract

Öz

Bu çalışmada, 0-3 metreden 0-500 kg yük kaldırmak üzere tasarlanmış bir mini örümcek vincin statik

yapısal ve doğal frekans analizlerinin araştırılması ve hesaplamalı mekanik yazılımı kullanılarak uygulanması

hedeflenmiştir. Hidrolik sistemle çalışan ve tahrik edilen vincin hidrolik silindirleri daha gerçekçi bir sonuç

almak için katı bir cisim yerine yay olarak modellenmiştir. Bu simülasyon yaklaşımı geleneksel metoda göre

farklı bir metot sağlamaktadır. Detaylı analizler sonucunda, örümcek vincin plastik bölgeye geçmeden en

fazla 1200 kg yük kaldırabileceği yani 500 kg yükte iken güvenlik katsayısının 2.4 olduğu, doğal frekansının

ise 16.2 Hz ve 50Hz olduğu saptanmıştır.

Keywords

Örümcek Vinç, Statik Analiz, Hidrolik, Sonlu Elemanlar, Hesaplamalı Mekanik, Tasarım

References

• H. Feng, Q. Du, Y. Huang and Y. Chi. 2017. “Modelling Study on Stiffness Characteristics of Hydraulic Cylinder under Multi-Factors”, Journal of Mechanical Engineering.
• M. Bold, S. Garus and W. Sochacki. 2018. “Damped Vibrations Of Telescopic Crane Boom”, 24th International Conference Engineering Mechanics 2018, Svratka.
• Nd. 2013. “ANSYS Mechanical APDL Contact Technology Guide”, ANSYS Inc., Southpointe.
• P. Drexler, H. Faatz,F. Freicht and F. Freicht. 1988. “Planning and Design of Hydraulic Power Systems”, Main: Mannesmann Rexroth AG.
• S. M. Ahmad. 2011. “Study of Dynamic Behaviour of Multi-Layered Structures Subjected to Blast Loading”.
• W. Jiang, X. Luo and X. Chen. 2016. “Influence of structural flexibility on the nonlinear stiffness of hydraulic system”, Advances in Mechanical Engineering. Vol 8, pp 1-7.
• W. Sochacki and M. Bold. 2016. “Transverse and Longitudinal Damped Vibrations of Hydraulic Cylinder in a Mining Prop”, Vol 27.
• V. G. Rodríguez, J. J. C. Eras, N. V. Izquierdo, H. H. Herrera and A. S. Gutierrez. 2017. “Calculation Model And Methodology For Stiffness Evaluation In Hydraulics Cylinders”, ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. Vol 12, 1361.