Исследование нагружения рабочего оборудования гидравлического экскаватора при транспортировании ковша

Актуальность работы обусловлена потребностью конструкторских отделов, занимающихся проектированием гидравлических экскаваторов в методиках, которые позволяют обосновать конструктивные параметры по условиям надежности и в тоже время снижают массу. Применяемые на горных предприятиях гидравлические экскаваторы вместимостью ковша от 8 до 30 м3 имеют значительные массы и, соответственно, стоимость. Снизить массу возможно, исключив излишние запасы прочности элементов экскаватора. Для проведения расчетов прочности требуется определение действующих при работе усилий. Исследование проведено с целью разработать методику расчета усилий в элементах рабочего оборудования гидравлических экскаваторов при транспортировании ковша. При транспортировании ковша гидроцилиндрами рабочего оборудования из точки окончания копания в точку разгрузки происходит с одновременным поворотом платформы, при этом наряду с силами тяжести начинают действовать центробежные и инерционные силы. Применен метод математического моделирования рабочего процесса. Для гидравлического экскаватора с рабочим оборудованием «прямая лопата» разработана математическая модель расчета координат, скоростей и усилий в элементах рабочего оборудования при транспортировании ковша. Для проведения вычислений предложен новый алгоритм и программа на алгоритмическом языке, позволяющие проводить исследования при движении ковша по различным траекториям и различных значениях исходных данных.

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.

Безкоровайный Павел Геннадьевич^1,2 — ст. преподаватель кафедры «Механика»,
Шестаков Виктор Степанович² — канд. техн. наук, профессор кафедры «Горные машины и комплексы», е-mail: shestakov.v.s@mail.ru;
Юсупов Тимур Ильдарович² — аспирант кафедры «Электрификация горных предприятий»,
¹ Карагандинский государственный технический университет, Казахстан, г. Караганда, ул. Курчатова, 7.
² Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург, Россия.

1. Побегайло П. А. Мощные одноковшовые гидравлические экскаваторы: Выбор основных геометрических параметров рабочего оборудования на ранних стадиях проектирования. — М.: ЛЕНАНД, 2014. — 296 с.

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

3. Подэрни Р. Ю., Петер Б. Эффективность применения мощных гидравлических экскаваторов — результат повышения их надежности //Горная промышленность. 2015. № 1 (119). С. 46.

4. Иванов И. Ю., Комиссаров А. П., Телиман И. В., Лукашук О. А. Анализ рычажногидравлических механизмов рабочего оборудования гидравлических экскаваторов // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности. Сборник трудов XV Международной научно-технической конференции.– Екатеринбург: Уральский государственный горный университет, 2017. — 410 с. — С. 51—54.

5. Зыков П. А. Методика оптимального выбора модели карьерного одноковшового гидравлического экскаватора под заданные горно-геологические и технические условия//Горное оборудование и электромеханика. — № 1. — 2014. — С. 37—42.

6. Бабенков П. Ю., Шестаков В. С. Моделирование рабочего процесса гидравлического экскаватора // Горное оборудование и электромеханика. — № 1. — 2018, С. 10—14.

7. Лукашук О. А., Комиссаров А. П., Лагунова Ю. А. Разработка цифровой системы управления главными приводами карьерного экскаватора как важнейшее направление повышения эффективности работы экскаватора. (2020) Серия конференций IOP: Материаловедение и инженерия, 709 (2), статья № 022117. DOI: 10.1088 / 1757—899X / 709/2/022117.

8. Комиссаров А. П., Шестаков В. С. Имитационная модель функционирования рабочего оборудования гидравлического экскаватора // Горное оборудование и электромеханика. — № 8. — 2013, С. 20—24.

9. Побегайло П. А. Математическая модель определения нагруженности одноковшового гидравлического экскаватора обратного копания //Интерстроймех — 2002. С. 179—181.

10. Victor Shestakov, Pavel Bezkorovainyy and Tatyana Franz. Determination of the working area of a hydraulic excavator // E3S Web of Conferences. Volume 177 (2020). XVIII Scientific Forum “Ural Mining Decade” (UMD 2020). Ekaterinburg, Russia, April 2—11, 2020. R. Apakashev, D. Simisinov and A. Glebov (Eds.), P. 100—104

11. Gruening G. T., Kunze G., Katterfeld A. Simulating the working process construction machines // In: Bulk Solids Europe 2010. Glasgow, Scotland, 2010. 10 p.

12. Frimpong S., Li Y. Virtual Prototype Simulation of Hydraulic Shovel Kinematics for Spatial Characterization in Surface Mining Operation // International Journal of Surface Mining, Reclamation and Environment, 2005, Vol. 19, № 4, pp. 238 — 250.