Мирнинский политехнический институт (филиал) СВФУ им. М. К. Аммосова (Мирный, Россия)

Зырянов И. В., д-р техн. наук, проф., ZyryanovIV@inbox.ru

Иркутский национальный исследовательский технический университет (Иркутск, Россия)
Иов А. А., аспирант
Кузнецов Н. К., зав. кафедрой, д-р техн. наук, проф.
Иов И. А., канд. техн. наук, доцент

Предложена новая схема установки демпфирующего устройства в рабочее оборудование карьерного экскаватора, в которой усилие на демпфирующий элемент передается через рычаг, установленный под струной подъемного каната. Разработана математическая модель динамического поведения механической системы, учитывающая нелинейный характер взаимодействия рычажного механизма с канатом подъема. Синтез параметров жесткости и демпфирования выполнен на основе решения обратной задачи динамики по заданному закону изменения усилия в канате с последующей корректировкой полученных параметров с учетом нелинейного характера взаимодействия по условию эквивалентной работы сил вязкого трения. Представлена экспериментальная установка с пропорциями стрелы и рычага, близкими к рабочему оборудованию серийных экскаваторов Уралмашзавода и приведены результаты исследования эффективности предлагаемого способа снижения нагрузок. Установлено, что рекомендуемая схема установки демпфирующего устройства позволит снизить максимальный уровень динамических нагрузок, увеличить демпфирование в механической системе.

1. Анистратов К. Ю., Шибанов Д. А., Донченко Т. В. Особенности рынка карьерных экскаваторов в России // Инновационные геотехнологии при разработке рудных и нерудных месторождений : сб. докл. XIII Междунар. науч.-техн. конф. – Екатеринбург : Изд-во УГГУ, 2024. С. 65–79.
2. Анистратов К. Ю. Анализ эффективности применения экскаваторов УЗТМ-КАРТЭКС на карьерах // Горная промышленность. 2019. № 5. С. 20.
3. Иванов С. Л. Изменение наработки современных отечественных экскаваторов ЭКГ от условий их функционирования // Записки Горного института. 2016. Т. 221. С. 692–700.
4. Шибанов Д. А., Иванов С. Л., Емельянов А. А., Пумпур Е. В. Оценка показателей работоспособности карьерных экскаваторов в реальных условиях эксплуатации // ГИАБ. 2020. № 10. С. 86–94.
5. Шешукова Е. И., Шибанов Д. А., Иванов С. Л., Недашковская Е. С. Оценка нагрузок приводов рабочего оборудования карьерного экскаватора (часть 1) // Горная промышленность. 2024. № 3. С. 143–148.
6. Комиссаров А. П., Лагунова Ю. А., Набиуллин Р. Ш., Хорошавин С. А. Цифровая модель процесса экскавации горных пород рабочим оборудованием карьерного экскаватора // ГИАБ. 2022. № 4. С. 156–168.
7. Raza M. A., Frimpong S. Fatigue failure modeling and life expectancy of the dipper-teeth assembly of a mining shovel // Engineering Failure Analysis. 2021. Vol. 121. ID 105110.
8. Великанов В. С. Прогнозирование нагруженности рабочего оборудования карьерного экскаватора по нечетко-логистической модели // Записки Горного института. 2020. Т. 241. С. 29–36.
9. Шарипов Р. Х. К расчету нагрузок, действующих на металлоконструкцию экскаватора ЭКГ-5 // ГИАБ. 2010. № 6. С. 113–116.
10. Ломакин М. С., Ромашенков А. М., Вуль Ю. А., Полинский М. Б., Симонов Ю. В. Автоматизированная система снижения механических перегрузок в электроприводах копающих механизмов одноковшовых экскаваторов // ГИАБ. 1997. № 3. С. 173–175.
11. Махно Д. Е., Шадрин А. И., Авдеев А. Н., Макаров А. П. Хладноломкость и хладностойкость металлоконструкций горных машин в условиях Севера. – Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2010. – 231 с.
12. Ананин В. Г. Теория и расчет параметров рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов с механическим приводом : автореф. дис. … д-ра техн. наук. – М., 2007. – 38 с.
13. Ананин В. Г. Исследования динамики нагружения рабочего оборудования карьерного экскаватора в среде АРМ WinMachine // Механизация строительства. 2013. № 4(826). С. 45–49.
14. Li Y., Tian Y.-A., Frimpong S. A reliable analysis method for estimating large excavator structural strength // Handbook of Materials Failure Analysis with Case Studies from the Chemicals, Concrete and Power Industries. – Amsterdam : Elsevier, 2016. P. 243–258.
15. Raza M. A., Frimpong S. Cable-shovel dipper dynamics // SME Annual Meeting and Exhibit and CMA 113th National Western Mining Conference. – Denver, 2011. P. 512–519.
16. Li Y., Frimpong S., Zheng Y. Virtual Prototype Modeling and Dynamics Simulation of Cable Shovel for Advance Engineering Analysis. – North Charleston : CreateSpace, 2017. – 210 p.
17. Свинарчук В. П. Обоснование и выбор динамических параметров рабочего оборудования карьерных экскаваторов : дис. … канд. техн. наук. – М., 2012. – 143 с.
18. Кузнецов Н. К., Зырянов И. В., Иов И. А., Иов А. А. Упругодемпфирующее устройство с рычажным механизмом передачи усилия для карьерного экскаватора // Горный журнал. 2024. № 2. С. 71–76.
19. Guo C., Wu J., Feng Y., Wang X., Wang Y. Mining Electric Shovel Working Device Configuration Synthesis and Performance Analysis // Actuators. 2023. Vol. 12. Iss. 8. ID 317.
20. Комиссаров А. П., Лагунова Ю. А., Шестаков В. С., Лукашук О. А. Оценка режимных параметров главных механизмов экскаватора «Горный» // Горное оборудование и электромеханика. 2019. № 3(143). С. 3–8.
21. А. с. № 1720314 А1 СССР. Механизм подъема ковша экскаватора / Р. Ю. Подэрни, М. Х. Мухамедов и др. 1991. Бюл. № 26.
22. А. c. № 1720317 А1 СССР. Рабочее оборудование одноковшового экскаватора / Р. Ю. Подэрни, М. Х. Мухамедов и др. 1991. Бюл. № 28.
23. Пат. 2779865 РФ. Рабочее оборудование одноковшового экскаватора / Н. К. Кузнецов, И. А. Иов, Е. С. Долгих и др. ; заявл. 02.03.2022 ; опубл. 14.09.2022, Бюл. № 26.
24. Губенко А. А., Свинарчук В. П. Обзор и анализ параметров конструкций упругодемпфирующих устройств // Научный вестник Московского государственного горного университета. 2011. № 1. С. 9–19.
25. Бойко Г. Х., Груздев А. В., Николаев В. Н., Осипов Б. Г. Горное оборудование Уралмашзавода. – Екатеринбург : Уральский рабочий, 2003. – 236 с.
26. Зырянов И. В., Иов А. А., Иов И. А., Храмовских В. А. Параметрический синтез упругодемпфирующих устройств в копающих механизмах карьерных экскаваторов // ГИАБ. 2024. № 4. С. 121–133.
27. Иов И. А., Кузнецов Н. К., Долгих Е. С., Иов А. А. Определение параметров упругодемпфирующих устройств в механизмах карьерных экскаваторов // Устойчивое развитие горных территорий. 2023. Т. 15. № 3(57). С. 798–805.