Разработка имитационной модели динамики карьерного автосамосвала для определения нагрузок, действующих на несущую систему и грузовую платформу при загрузке и разгрузке дисперсного груза

DOI: http://dx.doi.org/10.30686/1609-9192-2021-6-117-126
Читать на русскоя языкеД.М. Дубинкин1, И.В. Чичекин2, Я.Ю. Левенков2, Г.А. Арутюнян2
1 Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, г. Кемерово, Российская Федерация
2 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, г. Москва, Российская Федерация

Горная Промышленность №6 / 2021 стр. 117-126

Резюме: Для карьерных автосамосвалов важно минимизировать массу несущей системы и грузовой платформы при достаточном уровне ее жесткости и прочности. Это требование существенно влияет на массу перевозимого груза, себестоимость перевозок и, в конечном итоге, на экономическую эффективность работ по добыче полезных ископаемых. Процессы загрузки и разгрузки сыпучих грузов, которые перевозят карьерные автосамосвалы, оказывают большое влияние на долговечность несущей системы. Поэтому правильный учет динамики дисперсного груза является важной и актуальной задачей. Современные системы по расчету динамики твердых тел позволяют проводить совместное моделирование с приложениями по расчету динамики дисперсных тел. Такой подход позволяет получить адекватные нагрузки в шарнирах и силовых связях модели, произвести анализ нагружения грузовой платформы, проанализировать долговечность элементов карьерного самосвала, определить геометрию грузовой платформы. Для проведения моделирования необходимо разработать математическую модель карьерного самосвала, включающую все основные элементы и подсистемы, модель дисперсного груза, модель грузовой платформы. Цель исследования – разработка математической модели карьерного самосвала для определения нагрузок в шарнирах и силовых связях, связанных с несущей системой и грузовой платформой, для прочностных расчетов и анализа долговечности. Расчеты произведены при совместном использовании системы расчета динамики твердых тел и приложений по расчету динамики дисперсных тел.

Ключевые слова: карьерный самосвал, несущая система, грузовая платформа, динамика твердых тел, динамика дисперсных тел, долговечность, нагрузки, расчет на прочность, метод конечных элементов

Благодарности: Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках соглашения № 075-11-2020-031 от 14.12.2020 г. с ПАО «КАМАЗ» по комплексному проекту «Создание высокотехнологичного производства семейства роботизированных карьерных самосвалов грузоподъемностью до 90 т с электромеханической трансмиссией на основе цифровых технологий», при участии ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева» в части выполнения научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ.

Для цитирования: Дубинкин Д.М., Чичекин И.В., Левенков Я.Ю., Арутюнян Г.А. Разработка имитационной модели динамики карьерного автосамосвала для определения нагрузок, действующих на несущую систему и грузовую платформу при загрузке и разгрузке дисперсного груза. Горная промышленность. 2021;(6):117–126. DOI: 10.30686/1609-9192-2021-6-117-126.


Информация о статье

Поступила в редакцию: 12.11.2021

Поступила после рецензирования: 30.11.2021

Принята к публикации: 02.12.2021


Информация об авторах

Дубинкин Дмитрий Михайлович – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры металлорежущих станков и инструментов, Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Чичекин Илья Викторович – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры колесных машин, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript., Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Левенков Ярослав Юрьевич – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры колесных машин, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Арутюнян Георгий Артурович – кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры колесных машин, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.


Список литературы

1. Kartashov A., Kositsyn B., Kotiev G., Nazarenko S., Dubinkin D. Ensuring energy efficiency and safety of the cyclic operation of the mining dump truck. E3S Web of Conferences. 2020;174:03009. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202017403009

2. Дубинкин Д.М. Обоснование необходимости создания тяжелых платформ для открытых горных работ. Горное оборудование и электромеханика. 2020;(4):59–64. https://doi.org/10.26730/1816-4528-2020-4-59-64

3. Костюк С.Г., Чичекин И.В., Федосенков Б.А., Дубинкин Д.М. Мониторинг динамического состояния автономных тяжелых платформ на карьерных маршрутах горнорудных предприятий. Устойчивое развитие горных технологий. 2020;12(4):600–608. (In Russ.) https://doi.org/10.21177/1998-4502-2020-12-4-600-608

4. Дубинкин Д.М., Аксенов В.В., Тюленев М.А., Марков С.О. Влияние горнотехнических факторов на производительность беспилотных карьерных автосамосвалов. Техника и технология горного дела. 2020;(4):42–69. https://doi.org/10.26730/2618-7434-2020-4-42-69

5. Дубинкин Д.М., Карташов А.Б., Арутюнян Г.А., Бузунов Н.В., Сорокин К.П., Ялышев А.В. Современное состояние техники и технологий в области карьерных самосвалов с накопителями энергии. Горное оборудование и электромеханика. 2020;(6):31–42. https://doi.org/10.26730/1816-4528-2020-6-31-42

6. Тарасов П.И. Особенности создания и применения на открытых горных работах специализированных транспортных средств. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008;(8):39–51.

7. Kartashov A., Harutyunyan G., Kosolapov A., Shkarupelov E. Justification of the concept of creating a perspective dump truck. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;779:012028. https://doi.org/10.1088/1757-899X/779/1/012028

8. Vdovin D., Chichekin I., Ryakhovsky O. Quad bike frame dynamic load evaluation using full vehicle simulation model. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019:589:012025. https://doi.org/10.1088/1757-899X/589/1/012025

9. Vdovin D.S., Chichekin I.V., Levenkov Y.Y., Shabolin M.L. Automation of wheeled vehicles load bearing frames finite-element models loading procedure by using inertia relief method and vehicle multi-body dynamics model. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019;534:012024. https://doi.org/10.1088/1757-899x/534/1/012024

10. Полунгян А.А. (ред.). Проектирование полноприводных колесных машин. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана; 2008.

11. Kotiev G.O., Padalkin B.V., Kartashov A.B., Dyakov A.S. Designs and development of russian scientific schools in the field of crosscountry ground vehicles building. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2017;12(4):1064-1071. https://arpnjournals.org/jeas/research_papers/rp_2017/jeas_0217_5726.pdf

12. Вдовин Д.С. Расчет нагрузок на звенья независимой подвески ходовой части автомобиля 8х8 с использованием Nx Motion. В кн.: Будущее автомобилестроения в России: материалы 85-й междунар. науч.-техн. конф., г. Москва, 24 апреля 2014 г. М.; 2014. С. 2–6.

13. Gorelov V.A., Komissarov A.I. Mathematical model of the straight-line rolling tire – rigid terrain irregularities interaction. Procedia Engineering. 2016;150:1322–1328. https://doi.org/10.1016/J.PROENG.2016.07.309

14. Вдовин Д.С., Чичекин И.В., Поздняков Т.Д. Виртуальный стенд для определения нагрузок на рулевое управление автомобиля. Инженерный журнал: наука и инновации. 2017;(8):3. https://doi.org/10.18698/2308-6033-2017-8-1642

15. Vdovin D., Chichekin I. Loads and stress analysis cycle automation in the automotive suspension development process. Procedia Engineering. 2016;150:1276–1279. https://doi.org/10.1016/J.PROENG.2016.07.285

16. Вдовин Д.С., Левенков Я.Ю., Чичекин И.В. Нагружение конечно-элементных моделей несущих систем колесных машин с применением метода inertia relief и твердотельной динамической модели автомобиля. В кн.: Технологии и компоненты интеллектуальных транспортных систем: материалы Международного автомобильного научного форума (МАНФ-2018), г. Москва, 18–19 октября 2018 г. М.: НАМИ; 2018. С. 620–640.

17. Вдовин Д.С., Чичекин И.В., Левенков Я.Ю. Прогнозирование усталостной долговечности элементов подвески полуприцепа на ранних стадиях проектирования. Труды НАМИ. 2019;(2):14–23.

18. Чичекин И.В., Максимов Р.О. Моделирование работы автомобильного дифференциала в системе расчёта динамики твёрдых тел. Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2019;(2):80–87. https://doi.org/10.31992/2074-0530-2019-40-2-80-87

19. Pacejka H.B. Tyre and vehicle dynamics. Oxford, Butterworth Heinemann; 2006. 672 p.

20. Pacejka H.B., Besselink I.Y. Magic formula tyre model with transient properties. Vehicle System Dynamics. 1997;27(Suppl. 1):234–249. https://doi.org/10.1080/00423119708969658