О целесообразности шарнирного крепления ковшей ленточного элеватора

Рассмотрены устройство и принцип действия ленточных и цепных элеваторов, приведены конструктивные параметры и технические характеристики этих машин. Отмечены основные достоинства и недостатки элеваторов, определены направления совершенствования и перспективы их применения на объектах горных работ, в том числе при роботизированной разработке недр. Приведены результаты исследований, доказывающие целесообразность шарнирного способа крепления ковшей к тяговой ленте элеватора. При проведении указанных исследований выявлены закономерности изменения напряжений в узлах крепления ковшей в зависимости от мощности приводного барабана. Разработаны компьютерные 3D-модели ковша элеватора с жесткой и шарнирной опорой, выполнены расчеты на прочность и жесткость ковшей с помощью аналитических уравнений и системы автоматизированного проектирования Компас-3D v21, на поверхность моделируемых деталей нанесены поля напряжений и деформаций. Установлено, что по сравнению с традиционным жестким способом крепления ковшей при шарнирном креплении многократно снижаются пиковые нагрузки на тяговый орган, что обеспечивает соответствующее уменьшение деформаций и напряжений в ковшах и в крепежных болтах, более равномерное распределение напряжений в силовом каркасе машины и кратное увеличение ресурса элеватора в целом. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании быстроходных ленточных элеваторов повышенной производительности для подземных и открытых горных работ.

Морин А. С., Исрафилов Р. Г., Фоменко А. И., Герасимова Т. А., Штреслер К. А. О целесообразности шарнирного крепления ковшей ленточного элеватора // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 3. – С. 97–114. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_3_0_97.

Морин Андрей Степанович¹ — д-р техн. наук, зав. кафедрой, Институт цветных металлов, e-mail: amorin@sfu-kras.ru, ORCID ID: 0009-0008-0440-3241, 
Исрафилов Рамал Габилович¹ — аспирант, Институт цветных металлов; технический руководитель рудника «Октябрьский» ГМК «Норникель», e-mail: arian1989@yandex.ru, ORCID ID: 0009-0007-7361-7895,
Фоменко Анна Ивановна¹ — старший преподаватель, Институт цветных металлов, e-mail: afomenko@sfu-kras.ru, ORCID ID: 0009-0009-5477-8655, 
Герасимова Татьяна Александровна¹ — канд. техн. наук, доцент, Институт цветных металлов, е-mail: gta291277@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0003-4007-8091, 
Штреслер Кристина Александровна¹ — старший преподаватель, Институт управления бизнес-процессами, e-mail: cshtresler@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-0659-1302,
¹ Сибирский федеральный университет.

Штреслер К.А., e-mail: cshtresler@gmail.com.

1. Тангаев И. А. Энергоемкость процессов добычи и переработки полезных ископаемых. — М.: Недра, 1986. — 231 с.

2. Лель Ю. И., Пекарский В. С., Стариков А. И., Булычева Н. В., Златин В. Е. Исследование энергетической эффективности автомобильного транспорта глубоких карьеров / Труды Международного симпозиума «Мирный–91»: Проблемы открытой разработки глубоких карьеров. — Удачный: НИЦ «Мастер», 1991. — С. 441—444.

3. Морин А. С. Изыскание эффективных аэростатно-канатных транспортных систем для открытых горных работ: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.15.03. — Иркутск: ИПИ, 1993. — 32 с.

4. Ворошилов Г. А., Лель Ю. И. Энергоемкость транспортных систем карьеров: оценка и перспективы // Горная техника. — 2009. — № 1. — С. 42—49.

5. Факторович А. М. Применение канатных ковшовых элеваторов для шахтного подъема // Записки Горного института. — 1959. — Т. 39. — № 1. — С. 153—159.

6. Факторович А. М. Конвейерный транспорт по вертикальным шахтным стволам // Записки Горного института. — 1967. — Т. 54. — № 1. — С. 13—17.

7. Семакина О. К., Горлушко Д. А. Оборудование перерабатывающих производств. Переработка минерального сырья. — М.: Юрайт, 2025. — 90 с.

8. Морин А. С., Исрафилов Р. Г. Рудничный элеватор, оснащенный шарнирными креплениями ковшей // Universum: технические науки. — 2023. — № 3-2. — С. 32—35.

9. Рычков В. А., Зорин Ю. В. К расчету параметров ковшовых элеваторов с центральной разгрузкой ковшей // Промышленный транспорт. — 1995. — № 7. — С. 19—20.

10. Исрафилов Р. Г., Шигин А. О. Рациональность использования установок непрерывного транспорта в качестве шахтного подъема // Научный альманах. — 2022. — № 7-2. — С. 14—18.

11. Лукичев С. В., Наговицын О. В. Цифровая трансформация и технологическая независимость горнодобывающей отрасли // Горная промышленность. — 2022. — № 5. — С. 74—78. DOI: 10.30686/1609-9192-2022-5-74-78.

12. Воронов А. Ю., Воронов Ю. Е., Сыркин И. С., Назаренко С. В., Юнусов И. Ф. Обзор систем безлюдных грузовых перевозок на карьерах // Уголь. — 2022. — № S12. — С. 30—36. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-S12-30-36.

13. Клебанов А. Ф., Бондаренко А. В., Жуковский Ю. Л., Клебанов Д. А. Организация удаленных центров управления горным предприятием: стратегические предпосылки и этапы реализации // Горная промышленность. — 2024. — № 4. — С. 174—183. DOI: 10.30686/1609-9192-2024-4-174-183.

14. Исрафилов Р. Г., Шигин А. О. Модернизация узлов крепления ковшей к органам тяги ковшовых элеваторов // Горное оборудование и электромеханика. — 2022. — № 5. — C. 17—22. DOI: 10.26730/1816-4528-2022-5-17-22.

15. Arunyanart P., Kongkaew N., Sudsawat S. Optimizing bucket elevator performance through a blend of discrete element method, response surface methodology and firefly algorithm approaches // Computers, Materials & Continua. 2024, vol. 80, no. 2, pp. 3379—3403. DOI: 10.32604/cmc.2024.054337.

16. Chikelu P. O., Nwigbo S. C., Obot O. W., Okolie P. C., Chukwuneke J. L. Modeling and simulation of belt bucket elevator head shaft for safe life operation // Scientific Reports. 2023, vol. 13, pp. 1083.1—1083.25. DOI: 10.1038/s41598-022-26060-x.

17. Patel Sn., Patel Sum., Patel J. Productivity Improvement of bucket elevator by modified design // International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering. 2013, vol. 3, no. 1, pp. 128—133.

18. Chaudhary H., Dhumal A., Mali N., Waghe T. Optimisation of rectangular bucket elevator system by analysing bucket and shafts // International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). 2021, vol. 8, no. 5, pp. 4360—4363.

19. Boslovyak P. V., Shagimardanov V. R. Calculation and comparative analysis of bucket of the belt elevator // IOP Conference Series: Materials Science Engineering. 2021, vol. 1129, no. 1, article 012069. DOI: 10.1088/1757-899X/1129/1/012069.

20. Яблонев А. Л., Некрасова А. И. Повышение эффективности и надежности ковшового элеватора скреперно-бункерной машины для уборки фрезерного торфа // Вестник Тверского государственного технического университета. Серия «Технические науки». — 2021. — № 3. — С. 44—51. DOI: 10.46573/2658-5030-2021-44-51.

21. Chavhan H. K., More K. C., Patil U. U. Design and analysis of bucket elevator // International Journal of Scientific and Technology Research. 2020, vol. 9, no. 3, pp. 3296—3301.

22. Kurhan V., Sydorenko I., Kurgan V., Dudko R., Bershak S. Optimal layout of the head drive for a self-supporting bucket elevator of high productivity // Journal of Engineering Sciences. 2024, vol. 11, no. 2, pp. A22—A29. DOI: 10.21272/jes.2024.11(2).a3.

23. Рябцев В. Г., Маркин М. А. Патент на изобретение № 2734155 B65G 43/04; B65G 17/12 (РФ). Ковшовый элеватор. № 2019145466; заявл. 27.12.2019; опубл. 13.10.2020. Бюл. № 29.

24. Тарасов Ю. Д. Патент на изобретение № 2406673 B65G 17/36 (РФ). Ковшовый элеватор для кусковых грузов. № 2008153001; заявл. 31.12.2008; опубл. 20.12.2010. Бюл. № 35.

25. Тарасов Ю. Д., Исрафилов Р. Г. Патент на изобретение № 2478550 B65G 17/36 (РФ). Ковшовый ленточный элеватор с увеличенной вместимостью ковшей. № 2011144009; заявл. 31.10.2011; опубл. 10.04.2013. Бюл. № 10.

26. Берестова С. А., Денисов Ю. В. Принцип Даламбера. Инженерные задачи. — Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2016. — 92 с.

27. Бутенин Н. В., Лунц Я. Л., Меркин Д. Р. Курс теоретической механики. — СПб.: Лань, 2023. — 732 с.

28. Никитин Н. Н. Курс теоретической механики. — СПб: Лань, 2023. — 720 с.

29. Гребенников М. Н., Пекельный Н. И. Теории прочности. Сложное сопротивление. — Харьков, 2016. — 140 с.

30. Степин П. А. Сопротивление материалов. — СПб.: Лань, 2022. — 320 с.

31. Черепахин А. А., Клепиков В. В., Солдатов В. Ф. Основы технологии машиностроения. Обработка ответственных деталей. — М.: Юрайт, 2020. — 142 с.

32. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. — М.: Ленанд, 2019. — 640 с.

33. Савенков В. Н., Тимохин Ю. В., Тимохина В. Ю. Исследование напряженно-деформированного состояния деталей резьбового соединения // Сборник научных трудов ДОНИЖТ. — 2023. — № 69. — С. 99—109.

34. Назаров О. Т. Влияние различных видов соединений и узлов на прочность и стабильность конструкций с использованием численного моделирования // Universum: технические науки. — 2024. — № 5—3. — С. 61—62.

35. Мартыненко Т. М., Смиловенко О. О., Максимович В. А., Мелюх М. В. Анализ механических характеристик узловых соединений строительных конструкций на основе моделирования в среде ANSYS // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F: Строительство. Прикладные науки. — 2023. — № 1. — С. 39—44. DOI: 10.52928/2070-1683-2023-33-1-39-44.