Исследование нагруженности стрелы экскаватора-драглайна

Актуальность работы обусловлена потребностью конструкторских отделов, занимающихся проектированием экскаваторов-драглайнов, в методиках, позволяющих обосновать конструктивные параметры по условиям надежности и в то же время приводящих к снижению массы. Цель работы: разработка методики расчета на прочность и расчета нагрузок на элементы стрелы при транспортировании ковша. На стрелу действует собственная сила тяжести, а усилие на головные блоки от подъемного каната действуют в вертикальной плоскости. Транспортирование ковша из точки окончания копания в точку разгрузки происходит с одновременным поворотом платформы, при этом наряду с силами тяжести на стрелу действуют центробежные и инерционные силы, действующие в горизонтальных плоскостях. Методология исследования: математическое моделирование рабочего процесса. Исследования проведены для стрелы ЭШ-10.70, спроектированной конструкторским отделом предприятия «ЭКГСервис». В результате для экскаватора-драглайна разработаны математическая модель расчета усилий при транспортировании ковша, алгоритм и программа на алгоритмическом языке, позволяющие определять усилия в элементах рабочего оборудования. Созданная математическая модель предназначена для использования при расчете напряжений в элементах стрелы. Приведены формулы расчета нагрузок на стрелу, алгоритм, результаты расчета усилий и напряжений в элементах стрелы для экскаватора ЭШ-10.70.

Шестаков В. С., Брозовский С. Ю., Давыдов П. В. Исследование нагруженности стрелы экскаватора-драглайна // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2024. — № 1-1. — С. 167—178. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_011_0_167.

Шестаков Виктор Степанович — канд. техн. наук, профессор, профессор кафедры «Горные машины и комплексы», http://orcid.org/0000-0001-9468-6696? Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет», г. Екатеринбург, 620144, ул. Куйбышева, 30, Россия, Е-mail: shestakov.v.s@mail.ru (для контактов);
Брозовский Сергей Юрьевич — аспирант, зам. гл. конструктора бюро серийной гражданской продукции АО «Уралтрансмаш», г. Екатеринбург, 620017, ул. Фронтовых бригад, 29, Е-mail: ogp@uraltransmash.ru;
Давыдов Павел Владимирович — технический директор АО «ЭКГСервис», 454091, г. Челябинск, ул. Карла Маркса, 131−414, Е-mail: info@ekg-servis.ru.

1. Пенчук В. А., Круглов В. А. Влияние длины стрелы на производительность драглайна // Наземные транспортно-технологические комплексы и средства: Материалы Международной научно-технической конференции, Тюмень, 08 февраля 2021 года. — Тюмень: Тюменский индустриальный университет, 2021. — С. 159–162.

2. Цымбалюк Т. А., Ческидов В. И. Методика выбора модели драглайна для отработки вскрышных пород на разрезах // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2020. — № 4. — С. 59–69. — DOI: 10.15372/FTPRPI20200407.

3. Cheskidov V. I., Norri V. K. Stripping with direct dumping in Kusbass open pit mines: the current state and prospects // Journal of Mining Science. 2016, vol. 52, no. 4, pp. 725– 731.

4. Li Y., Liu W. Comparison of advanced dragline dynamics models for efficient engineering analisys // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2014, vol. 72, no. 5, pp. 757–764.

5. Tyulenev M., Markov S., Zhironkin S., Gasanov M., Cehlár M. The choice of technology and equipment for coal seams of different bedding excavacion at Kusbass surface mines based on digging capacity and unit costs // Acta Montanistica Slovaca. 2021, vol. 26, no. 4, pp. 603–619.

6. Tsymbalyuk T. A., Cheskidov V. I. Selection procedure of draglines for strippingoperations in surface mining // Journal of Mining Science. 2020, vol. 56, no. 4, pp. 557–566.

7. Martyanov V. L., Markov S. O., Kolesnikov V. F. Study of inclined deposits opening under the combined mining system: Kureinsky area case-study // Journal of Mining and Geotechnical Engineering. 2021, no. 4(15), pp. 64–88. DOI: 10.26730/2618-7434-2021-4-64−88.

8. Somua-Gyimah Godfred, Frimpong Nyaaba Wedam, Gbadam Eric. Formation fragmentation modeling and impact on dragline excavation performance in surface mining operations // International Journal of Mining Science (IJMS). 2019, vol. 5, issue 1, pp. 11–21. DOI: 10.20431/2454−9460.0501002.

9. Подэрни Р. Ю. Обзор мирового рынка современного выемочно-погрузочного оборудования для открытых горных разработок // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2015. — № S1. — С. 507–518.

10. Лагунова Ю. А., Комиссаров А. П., Шестаков В. С. Проектирование карьерных экскаваторов. — М.: Инновационное машиностроение, 2017. — 228 c.

11. Грабчук М. С. Повышение эффективности эксплуатации экскаватора ЭШ-10/70 в зимний период в условиях Калининградского калийного комбината // Развитие современной науки и образования: Актуальные вопросы, достижения и инновации: Сборник статей Международной научно-практической конференции. В 2 ч. — Пенза, 2022. — С. 74–77.

12. Панишев С. В., Козлов Д. С., Максимов М. С. Комплексный мониторинг работы драглайна на угольном месторождении криолитозоны // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2015. — № S30. — С. 185– 192.

13. Wei N., Li Ch., Peng X., Zeng F., Lu X. Conventional models and artificial intelligencebased models for energy consumption forecasting: A review // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019, vol. 181, № 106187.

14. Ляхомский А. В., Петухов С. В. Энергоэффективность экскаваторных работ угледобывающих предприятий // Промышленная энергетика. — 2019. — № 1. — С. 38−41.

15. Крицкий Д. Ю., Мутыгуллин А. В., Шигин А. О., Бардаков В. В. Организация мониторинга стрел экскаваторов-драглайнов в режиме эксплуатации // Горный журнал. — 2018. — № 2. — С. 91–96. DOI: 10.17580/gzh.2018.02.13.

16. Крицкий Д. Ю., Мутыгуллин А. В., Шигин А. О., Бардаков В. В. Организация мониторинга стрел экскаваторов-драглайнов в режиме эксплуатации // Горный журнал. — 2018. — № 2. — С. 91−96. DOI: 10.17580/gzh.2018.02.13.

17. Панфилова О. Р., Великанов В. С. Некоторые аспекты расчета и выбора параметров элементов металлоконструкций горнотранспортных машин // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 1. — С. 141–148. DOI: 10.25018/02361493-2020-1-0−141−148.

18. Побегайло П. А., Крицкий Д. Ю. Развитие инженерного подхода к оценке напряжений в металлоконструкциях экскаваторов-драглайнов // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности. Сборник трудов XVIII Международной научно-технической конференции «Чтения памяти В. Р. Кубачека», проведенной в рамках Уральской горнопромышленной декады. — Екатеринбург, 2020. — С. 335–340.

19. Брозовский С. Ю., Шестаков В. С. Расчет усилий в канатах драглайна при входе ковша в зону растяжки // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности. Сборник трудов XXI Международной научно-технической конференции, проведенной в рамках Уральской горнопромышленной декады. — Екатеринбург, 2023. — С. 237–240.