Tip-Over Responses of Hydraulic Mobile Cranes

Abstract

The aim of this paper is to develop a complete simulation model and study the tip-over responses of mobile cranes. The developed model takes into account all factors that could affect the overturning of truck cranes including: (I) detailed dynamics of Ibe manipulator links and the base that can potentially rock back and forth, (iI) combined vehicle suspension and ground-tire compliance, (iiI) condition of the ground under the wheels or Ibe outrigger pontoons, (iv) friction between Ibe outriggers/tires and the ground, (v) spatial motion of load carried, via a rope, by the telescopic boom of the truck crane, and (VI) hydraulic drive system. The model also includes the effect of the presence of the wheels that can support the machine in case of ground failure at any of the outrigger pontoons, aud therefore is capable of predicting subsequent responses in case of soil failure under the cmne supports. Simulation results are presented to understand tip-over responses of a typical mobile crane in the presence of load lifting, load swivel, ground failure and various ground conditions. The model developed in this paper is shown to be capable of producing detailed information about the machine responses, the reaction forces at crane' supports and Ibe state parameters of drive system to various input scenarios. The acquired information could additionally be used for improving Ibe design oflbe cranes in geneml. REPONSES DE RENVERSEMENT DES GRUES MOBILES HYDRAULIQUES Resume Cet article a pour but de creer un modele de stimulation complete et de realiser une etude sur les reponses de renversement des grues mobiles hydmuliques. I.e modele elabore tient compte de tous les facteurs qui pourraient toucher au renversement des grues sur camion : (I) dynamique detamee des liens au manipulateur et la base qui pourrait eventuellement basculer de l'arriere it l'avant, (it) la combinaison d'une suspension de vehicule et de la compliance sol-pneu, (iit) l'etat du sol sous les roues ou les pontons du stabilisateur, (iv) Ia friction entre les stabitisateurs et les pneus etle sol, (v) la motion spatiale de la charge transportee, au moyen de Ia corde, par la fleche telescopique de la grue sur camion, et (1'1) Ie systeme de transmission hydraulique. Le modele comprend egalement l'effet de la presence des roues qui peuvent soutenir la machine en cas d'un defaut it la terre it n'importe quel ponton de stabitisateur; il peut done predire des reponses subsequentes dans Ie cas d'une fissure du sol sous les supports de grue. Les resultats de stimulation sont presentes pour comprendre les reponses de renversement d'une grue mobile typique lors du soulevement et du pivotement d'une charge, d'un defaut II la terre et de differenls etats du sol. I.e modele tllabore dans cet article offre des renseignements detailles sur les reponses de machine, les forces de reaction aux supports de la grue et les parametres d'etat du systeme d'entralnement dans Ie cadre de differents scenarios. En outre, l'information acquise pourrait servir it ameliorer la conception ...