Analysis of oscillations (vibration) of structural elements of lifting mechanisms and machines

Authors

  • Yu. V. Chovnyuk PhD in Engineering, Associate Professor Kyiv National University of Construction and Architecture
  • P. P. Cherednichenko* Associate Professor Kyiv National University of Construction and Architecture
  • O. P. Ostapushchenko PhD in Engineering, Associate Professor Kyiv National University of Construction and Architecture
  • I. M. Kravchenko Assistant Kyiv National University of Construction and Architecture
  • A. O. Zadorozhny PhD in Engineering, Associate Professor National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”

DOI:

https://doi.org/10.36910/6775-2410-6208-2025-14(24)-53

Keywords:

analysis, oscillations, vibrations, loads, rope systems, pendulum oscillations of loads, city-building and overhead cranes.

Abstract

Cargo movement by hoisting mechanisms and machines used in urban construction, such as overhead cranes (OC) with non-rigid rope suspensions of the load causes pendulum vibrations of the load, in which there is an uncontrollable component. The oscillations significantly increase the cycle time of such OCs, reduce productivity and safety. There is a growing danger of collision of the load with objects present in the movement zone, and damage/destruction of the load, other objects and the OC itself is probable. In this regard, it is advisable to completely suppress uncontrolled components of pendulum oscillations of the load both during its movement and when the load reaches the target point. This is especially important when moving dangerous cargoes: containers with liquid materials (such as resin), flammable liquids, etc.

During the operation of OC and other types of construction/cargo lifting cranes due to the swinging of the load on the rope there are significant dynamic loads. In this paper we analyze the regularities of the process of load oscillations on the basis of a two-mass model, taking into account the influence of initial conditions on the possible values of dynamic loads, as well as the possibility of optimizing (minimizing) these loads.

 The review of available reference and normative materials determining the normative values of dynamic coefficients is given. The results obtained in the paper can be further used for dynamic calculations, their improvement and refinement, for design and engineering development of finite element models of cantilever booms with loads on the rope and without rope during acceleration/deceleration in the process of boom rotation to substantiate the dynamic coefficients of specific designs of OC and urban construction cranes of other types.

Downloads

Download data is not yet available.

References

1. Новак С.М., Логвинец А.С. Защита от вибрации и шума в строительстве: справочник . - К.: Будівельник, 1990. 184 с.

2. Ловейкін В.С., Ромасевич Ю.О., Човнюк Ю.В., Кадикало І.О. Динаміка й оптимізація підйомно-транспортних машин. Монографія. – К.: ЦП «КОМПРІНТ», 2019. 292 с.

3. Човнюк Ю.В., Сівак І.М. Динаміка вантажопідйомних та будівельних машин. Монографія. – К.: НУБіПУ, 2014. 774 с.

4. Човнюк Ю.В., Приймаченко О.В., Чередніченко П.П., Остапущенко О.П., Кравченко І.М. Аналіз пружних хвилеутворень у канатах вантажопідйомних кранів. Сучасне будівництво і архітектура. Зб. наук. праць. Одеса: ОДАБА, 2023. Вип. 4. С. 23-32.

5. Човнюк Ю.В., Сівак І.М., Кравчук В.Т. Дискретно-континуальне моделювання та динамічна оптимізація режимів роботи вантажопідйомних та транспортуючих машин. Монографія. – К.: ТОВ «ТРОПЕА», 2020. 180 с.

6. Човнюк Ю.В., Чередніченко П.П., Шудра Н.С., Лютіков А. Оптимізація процесів переміщення і розгону вантажного візка мостового крана у режимі гасіння некерованих коливань вантажу//Техніка будівництва. 2024. Вип. 40. С. 71-78.

7. Loveikin VS, Romasevych YO (2017), Dynamic optimization of a

mine winder acceleration mode, Issue 4, Naukovyi Visnyk Natsion

alnoho Hirnychoho Universytetu, рр. 55-61.

8. Hryhorov О, Svirgun V (1986), Improving the productivity of utili

ty cranes through optimum motion control, Vol. 6, Soviet machine

science, pp. 25-29.

9. Loveykin VS, Pochka KI (2017), Synthesis of camshaft driving mechanism in roller molding installation with combined motion

mode according to acceleration of third order, Vol. 16, Iss. 3, Science & Technique, pp. 206-214.

10. Okun A, Los Y (2016), The controllability function method, Vol.

78, Iss. 3, U.P.B. Scientific Bulletin. Series D: Mechanical Engineering, pp. 3–8.

11. Ловейкін В.С. Динаміка та оптимальне керування рухом мостових кранів. Монографія / В.С. Ловейкін, Ю.О. Ромасевич, В.А. Голдун, В.В. Крушельницький. – К.: ЦП „КОМПРІНТ”, 2019. – 460 с.

12. Ромасевич Ю. О. Динамічна оптимізація режимів руху механізмів вантажопідйомних машин як мехатронних системи: дис. докт. техн. наук. 05.05.05. Одеський національний політехнічний університет, 2015. 519 с.

13. Слепужніков Є. Д. Визначення динамічних навантажень при пересуванні вантажного візка мостового крана. Машинобудування. 2015. Вип. 16. С. 34–37.

14. Loveikin V., Romasevych Yu., Goldun V. Experimental research of the dynamics of lifting and lowering a load on a vehicle. Motrol. Vol 19. No 3. 2017. P. 129-135.

15. Ромасевич Ю.О. Синтез оптимального керування рухом

вантажопідйомними кранами / Ю.О. Ромасевич // Всеукраїнський

збірник наукових праць „Гірничі, будівельні, дорожні та меліоративні

машини”. – 2014. – № 83. – С. 26-33.

16. Слепужников Є. Д. Використання кранів мостового типу в сучасній промисловості. / Є. Д. Слепужников, Н. М. Фідровська // Tendenze attuali della moderna ricerca scientifica. 2020, Band 3. – С. 96-97.

17. Ремарчук, М.П. Визначення стану кранових механізмів

для підйому вантажу на стадіях їх проектування та

експлуатації [Текст] / М.П. Ремарчук, О.В. Кебко, О.О. Галицький // Матеріали XXII-ої Міжнародної науковопрактичної конференції «Сучасні аспекти модернізації науки: стан, проблеми, тенденції розвитку». Тези

доповідей (07 липня 2022 року). – Любляна (Словенія),

2022 – С. 477–491.

Published

2025-12-24

How to Cite

Chovnyuk, Y. V., Cherednichenko, P. P., Ostapushchenko, O. P., Kravchenko, I. M., & Zadorozhny, A. O. (2025). Analysis of oscillations (vibration) of structural elements of lifting mechanisms and machines. Modern Technologies and Methods of Calculations in Construction, 24, 621-650. https://doi.org/10.36910/6775-2410-6208-2025-14(24)-53

Most read articles by the same author(s)