Эффективность функционирования карьерного экскаватора, как эргатической системы

Рассмотрена проблема эффективности функционирования экскаваторов с большой единичной мощностью как эргатической системы в связи с увеличением числа таких машин в технологических парках предприятий. С целью минимизации всех возможных отклонений от базовых условий эксплуатации экскаватора проведены натурные наблюдения за экскаватором ЭКГ-20КМ на одном из железорудных карьеров России в период его гарантийного сервисного сопровождения со сменными бригадами. Выявлены различия в управлении экскаватором машинистами одной бригады и их влияние на вероятность возникновения отказов оборудования. Был проведен анализ неплановых отказов оборудования с разбивкой по каждой смене. При переходе машинистов экскаваторов к управлению машиной большей единичной мощности, отмечается адаптационный период порядка одного года эксплуатации, в этот период характерны более нагруженные режимы работы и повышенный поток отказов элементов рабочего оборудования. Для выявления закономерностей влияния квалификации машиниста было проведено моделирование процесса функционирования карьерного экскаватора при погрузке горной массы в автосамосвал грузоподъемностью 220 т. Раскрыты закономерности изменения динамических процессов нагрузки экскаватора в процессе набора горной массы машинистами разной квалификации. Выявлены зоны изменения динамической составляющей нагрузки при экскавации горной массы, предельно отличающиеся в зависимости от квалификации машиниста.

Шибанов Д. А., Иванов С. Л., Шешукова Е. И., Недашковская Е. С. Эффективность функционирования карьерного экскаватора, как эргатической системы // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 11-1. – С. 144–158. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_111_0_144.

Шибанов Даниил Александрович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: shibanov_da@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0002-6203-0219,
Иванов Сергей Леонидович¹ — докт. техн. наук, профессор, e-mail: Ivanov_SL@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0002-7014-2464,
Шешукова Екатерина Игоревна¹ — аспирант, e-mail: s225067@stud.spmi.ru,
Недашковская Евгения Сергеевна¹ — аспирант, e-mail: s225069@stud.spmi.ru,
¹ Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II.

Шибанов Д.А., e-mail: shibanov_da@pers.spmi.ru.

1. Litvinenko V. S., Bowbrick I., Naumov I. A., Zaitseva Z. Global guidelines and requirements for professional competencies of natural resource extraction engineers: Implications for ESG principles and sustainable development goals // Journal of Cleaner Production. 2022, vol. 338, pp. 1—9. DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.130530.

2. Olt J. J., Maksarov V. V., Efimov A. E. Improving the surface quality of titanium-alloy components in machining // Russian Engineering Research. 2023, vol. 43, no. 2, pp. 195—198. DOI: 10.3103/S1068798X23030255.

3. Wu H. Modelling and simulation of electric mining shovels: Ph.D. thesis. Monreal, McGill University, 1995, 159 p.

4. Бураков А. М., Панишев С. В., Алькова Е. Л., Хосоев Д. В. Опыт применения гидравлических экскаваторов в сложных горно-геологических и климатических условиях // Горная промышленность. — 2022. — № 2. — С. 90—96. DOI: 10.30686/1609-9192-20222-90-96.

5. Ligotsky D. N. A review of mining and loading equipment currently used for open pit mining // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2019, vol. 14, no. 19, pp. 7154— 7158. DOI: 10.36478/JEASCI.2019.7154.7158.

6. Анистратов К. Ю. Анализ эффективности применения экскаваторов УЗТМ-КАРТЭКС на карьерах // Горная промышленность. 2019. — № 5(147). — С. 20—24.

7. Демина Г. А. Горная техника Группы Газпромбанка: Уралмашзавода и ИЗ КАРТЭКС — на горнодобывающих предприятиях Узбекистана // Горная промышленность. — 2017. — № 4. — С. 40—42.

8. Адмакин М. А., Халимоненко А. Д., Захарова В. П., Нгуен В. Д. Обрабатываемость резанием маломагнитных высокомарганцовистых сталей // Черные металлы. — 2023. — № 2. — С. 82—87. DOI: 10.17580/chm.2023.02.12.

9. Пряхин Е. И., Трошина Е. Ю. Изучение технологических и эксплуатационных особенностей высокотемпературостойких композитных пленок для лазерной маркировки деталей из черных сплавов // Черные металлы. — 2023. — № 4. — С. 74—80. DOI: 10.17580/ chm.2023.04.12.

10. Gogolynskiy K. V., Gromyka D. S., Kremcheev E. A. A modelling of cyclic thermal and impact loads on excavator bucket // International Review of Mechanical Engineering. 2021, vol. 15, no. 4, pp. 189—196. DOI: 10.15866/ireme.v15i4.20699.

11. Kuvshinkin S. Y., Ivanova P. V. Developing a methodology for estimation of excavation techniques for given operating conditions // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2019, vol. 378, no. 1, article 012121. DOI: 10.1088/1755-1315/378/1/012121.

12. Yang Z., Baraldi P., Zio E. A novel method for maintenance record clustering and its application to a case study of maintenance optimization // Reliability Engineering & System Safety. 2020, vol. 203, pp. 103—107. DOI: 10.1016/j.ress.2020.107103.

13. Оверченко М. Н., Маринин М. А., Мозер С. П. Повышение качества подготовки горных инженеров на основе сотрудничества Санкт-Петербургского горного университета и компании Орика // Записки Горного института. — 2017. — Т. 228. — С. 681—687. DOI: 10.25515/PMI.2017.6.681.

14. Kuznetsov N. K., Makhno D. E., Iov I. А. Damping elastic oscillations of digging mechanism // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2017, vol. 87, no. 2, article 22011. DOI: 10.1088/1755-1315/87/2/022011.

15. Андреева Л. И. Выбор стратегии ремонтного обслуживания горной техники // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2021. — № 4. — С. 83—91. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-4-83-91.

16. Ляшенко Ю. М., Ляшенко А. Ю., Ревякина Е. А. Применение компьютерных тренажеров в образовательном процессе машинистов одноковшовых экскаваторов как инструмент повышения уровня показателей функционального статуса / Современные прикладные исследования: Материалы Пятой национальной научно-практической конференции. Т. 1. — Новочеркасск: ЮРГПУ, 2021. — С. 236—242.

17. Андреева Л. И., Мусин Р. И. Оценка эффективности эксплуатации горнотранспортного оборудования // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. — 2021. — № 18. — С. 14—19. DOI: 10.31241/FNS.2021.18.003.

18. Hendricks C., Scoble M. J., Peck J. Performance monitoring of electric mining shovels. Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy. 1989, vol. 98, pp. A151—A159.

19. Shibanov D. A., Ivanov S. L., Shishkin P. V. Digital technologies in modeling and design of mining excavators // Journal of Physics: Conference Series. 2021, vol. 1753, no. 1, article 012052. DOI: 10.1088/1742-6596/1753/1/012052.

20. Абдрахманов А. А., Сафин Г. Г., Габитов И. А., Титанов А. В., Чернухин С. А., Великанов В. С. Квалификация персонала как инструмент в повышении эффективности эксплуатации карьерных экскаваторов // Современные наукоемкие технологии. — 2015. — № 12-2. — С. 193—198.

21. Koellner W. A new all AC gearless drive system for large mining draglines // Conference Record of 2006 IEEE Industry Applications Conference Forty-First IAS Annual Meeting. 2006, pp. 1310—1314. DOI: 10.1109/IAS.2006.256700.

22. Костыгова Д. М., Емельянов А. А. Имитационное моделирование карьерного экскаватора ЭКГ-18Р производства ООО «ИЗ-КАРТЭКС» в тренажере подготовки машинистов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № S23. — С. 177—184. DOI: 10.25018/0236-1493-2017-10-23-177-184.

23. Khorzoughi M. B., Hall R. Diggability assessment in open-pit mines — A review // International Journal of Mining and Mineral Engineering (IJMME). 2016, vol. 7, no. 3, pp. 181—209. DOI: 10.1504/IJMME.2016.078352.

24. Великанов В. С. Прогнозирование нагруженности рабочего оборудования карьерного экскаватора по нечетко-логистической модели // Записки Горного института. — 2020. — Т. 241. — С. 29—36. DOI: 10.31897/PMI.2020.1.29.

25. Баловнев В. И., Данилов Р. Г. Продолжительность рабочего процесса важный показатель эффективности технологической машины // Механизация строительства. — 2016. — Т. 77. — № 3. — С. 34—38.

26. Мислибаев И. Т., Махмудов А. М., Махмудов Ш. А. Теоретическое обобщение режимов функционирования и моделирование эксплуатационных показателей работы экскаваторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 1. — С. 102—110. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-1-0-102-110.

27. Кузнецов Н. К., Иов И. А., Долгих Е. С., Храмовских В. А. Определение параметров упругодемпфирующего устройства в механизмах экскаватора // Системы. Методы. Технологии. — 2022. — № 4(56). — С. 23—29. DOI: 10.18324/2077-5415-2022-4-23-29.

28. Побегайло П. А. Исследования динамики одноковшовых гидравлических экскаваторов: современное состояние и некоторые перспективы // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2014. — № 11. — С. 154—158.

29. Комиссаров А. П., Лагунова Ю. А., Лукашук О. А., Шестаков В. С. Программное управление процессом экскавации горных пород карьерным экскаватором // Горное оборудование и электромеханика. — 2020. — № 5(151). — С. 28—33. DOI: 10.26730/18164528-2020-5-28-33.

30. Зырянов И. В., Лель Ю. И., Ильбульдин Д. Х., Мартынов Н. В., Ганиев Р. С. Производительность выемочно-погрузочного оборудования // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2016. — № 8. — С. 11—20.

31. 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. — 2022. — № 4. — С. 156—168. DOI: 10.25018/0236-1493-2022-4-0-156.

32. Жариков С. Н., Кутуев В. А. Энергоемкость выемки горной массы механической лопатой и ее связь со взрывным разрушением горного массива // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2018. — Т. 5. — № 1. — С. 55—59.