Анализ усилий в гидравлическом механизме шагания

Экскаватор-драглайн является неотъемлемой единицей при ведении вскрышных и выемочных работ на угольных разрезах и карьерах по добыче строительных ископаемых. Использование таких машин на карьерах позволяет применять бестранспортную технологию выемки полезного ископаемого, что в значительной мере дает возможность снизить себестоимость продукта. Мощные экскаваторы-драглайны ввиду больших масс оснащаются специальным механизмом шагания, который позволяет обеспечить низкое удельное давление на грунт как при стационарной работе, так и при перемещении машины. Самые мощные модели драглайнов оснащаются механизмом шагания с гидравлическим приводом. В данной работе исследуется анализ кинематики движения и сил, возникающих в механизме шагания гидравлического привода шагающего экскаватора. Основная цель исследования заключается в определении момента, когда возникают наибольшие усилия в тяговом и подъемном гидроцилиндрах, а также определении направления и величины реакции шарнира опорного башмака в процессе выполнения шага. Для достижения этой цели используется метод построения силовых многоугольников. Полученные результаты анализа кинематики и силовых характеристик механизма шагания послужат основой для дальнейшего исследования данного механизма. Результаты исследования позволят более подробно изучить поведение механизма шагания и оптимизировать его работу.

Суслов Н. М., Чернухин С. А., Калянов А. Е. Анализ усилий в гидравлическом механизме шагания // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2024. — № 1-1. — С. 140—152. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_011_0_140.

Суслов Николай Максимович — докт. техн. наук, профессор, профессор кафедры горных машин и комплексов ФГБОУ ВО «УГГУ», 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева,30, Россия, e-mail: Nikolay.Suslov@m.ursmu.ru;
Чернухин Станислав Алексеевич — канд. техн. наук, доцент кафедры горных машин и комплексов, ORCID iD: 0000-0003-3423-6129; ФГБОУ ВО «УГГУ», 620144, г. Ека-
теринбург, ул. Куйбышева,30, Россия, e-mail: stas_chernuhin@mail.ru;
Калянов Александр Евгеньевич — канд. техн. наук, доцент кафедры горных машин и комплексов, ORCID iD: 0009−0008−69050416; ФГБОУ ВО «УГГУ», 620144, г. Ека-
теринбург, ул. Куйбышева,30, Россия, e-mail: kalyanov.alexandr@yandex.ru;

Чернухин Станислав Алексеевич, e-mail: stas_chernuhin@mail.ru.

1. Злобина Е. В. Статистические модели определения рабочих параметров шагающих экскаваторов // Вестник КузГТУ. — 2010. — № 5. — С. 90–92.

2. Грабский А. А., Сергеев В. Ю., Грабская Е. П. Обоснование выбора стратегии технического обслуживания и ремонтов карьерных экскаваторов // Уголь. — 2021. — № 2. — С. 14–17. DOI: 10.18796/0041-5790-2021-2-14−17.

3. Klishin S. V., Klishin V. I., Opruk G. Y. Discrete element modeling of gravity flow of broken rocks in the technology of longwall top coal caving // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018, vol. 206, 012007. DOI: 10.1088/1755−1315/20 6/1/012007.

4. Pevzner L. D., Kiselev N. A. Automatic control system for walking dragline excavator digging // Mining Science and Technology (Russia). 2022, vol. 7(1), pp. 57–65. DOI: https:// doi.org/10.17073/2500-0632-2022-1-57−65.

5. Карпенко С. М., Карпенко Н. В., Безгинов Г. Ю., Ематин Е. А. Моделирование электропотребления экскаваторов угольного разреза на основе анализа временных рядов // Энергобезопасность и энергосбережение. — 2022. — № 6. — С. 38–44.

6. Liu H., Kearney M., Forbes M. Planning dragline positioning sequence with a search algorithm // IFAC-PapersOnLine. 2017, vol. 50(1), pp. 12477–12483.

7. Золотухина Н. В., Дудник А. В. Шагающие экскаваторы при добыче нерудных полезных ископаемых // Инженерные задачи: проблемы и пути решения: Сборник материалов Всероссийской (национальной) научно-практической конференции Высшей инженерной школы САФУ, Архангельск, 20 ноября 2019 г. — Архангельск: Cеверный, 2019. — С. 129–132.

8. Вин З. Х., Певзнер Л. Д., Темкин И. О. Алгоритмическое и аппаратное обеспечение бортовой информационной системы шагающего драглайна // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2019. — № 2. — С. 190–196. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-02−0-190−196.

9. Суслов Н. М., Чернухин С. А. Совершенствование шагающих механизмов, повышающее эффективность их использования // Известия УГГУ. — 2018. — Вып. 3(51). — С. 108–113. DOI: 10.21440/2307-2091-2018-3-108−113.

10. Пахомов Е. Г., Белый В. А., Счастливенко С. А., Демьян Е. С. Определение усилий в элементах механизма шагающего экскаватора // Энерго-ресурсосберегающие технологии и оборудование в дорожной и строительной отраслях: Материалы международной научно-практической конференции, Белгород, 15–17 октября 2020 года. — Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, 2020. — С. 269–273.

11. Безкоровайный П. Г., Шестаков В. С., Юсупов Т. И. Исследование нагружения рабочего оборудования гидравлического экскаватора при транспортировании ковша // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — №11−1. — С. 209–218. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_111_0_209.

12. Sahu A. R., Palei S. K. Fault analysis of dragline subsystem using Bayesian network model // Reliability Engineering & System Safety. 2022, vol. 225, 108579.

13. Комиссаров А. П., Лагунова Ю. А., Шестаков В. С., Иванов И. Ю. Энергопотребление одноковшовых экскаваторов // Горный журнал. — 2018. — № 1. — С. 73–77. DOI: 10.17580/gzh.2018.01.13.

14. Xiao S., Ma L., Dong G., Ding X. Parameters optimization of dragline working platform based on nonlinear programming // Journal of the China Coal Society. 2019, vol. 44, no. 10, pp. 3076–3084. DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2018.1462.

15. Sahu A. R., Palei S. K. Fault prediction of drag system using artificial neural network for prevention of dragline failure // Engineering Failure Analysis. 2020, vol. 113, 104542.

16. Liu H., Kearney M. P., Austin K. J. Dragline operation modelling and task assignment based on mixed-integer linear programming // Optimization and Engineering. 2018, vol. 19, pp. 1005–1036. DOI: https://doi.org/10.1007/s11081-018-9386-5.

17. Jung T., Raduenz H., Krus P., De Negri V. J., Lee J. Boom energy recuperation system and control strategy for hydraulic hybrid excavators // Automation in Construction. 2022, no. 135, 104046.

18. Mishra A., Palei S. K., Gupta S. Reliability analysis of dragline using equivalent aging model // Arabian Journal for Science and Engineering. 2020, vol. 45, pp. 6975–6984. DOI: 10.1007/s13369-020-04622-3.

19. Palei S. K., Das S., Chatterjee S. Reliability-centered maintenance of rapier dragline for optimizing replacement interval of dragline components // Mining, Metall Explor. 2020, vol. 37, pp. 1121–1136. DOI: 10.1007/s42461-020-00226-5.

20. Суслов Н. М., Чернухин С. А., Суслов Д. Н. Повышение энергоэффективности шагающего драглайна // Известия УГГУ. — 2020. — Вып. 3(59). — С. 131–139. DOI: 10.21440/2307-2091-2020-3-131−139.

21. Комиссаров А. П., Лагунова Ю. А., Набиуллин Р. Ш., Хорошавин С. А. Цифровая модель процесса экскавации горных пород рабочим оборудованием карьерного экскаватора // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2022. — № 4. — С. 156–168. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_4_0_156.