Влияние угла наклона экскаватора на запас прочности трака гусеницы
М.Г. Рахутин, В.Х. Симба Наваррете
Университет МИСИС, г. Москва, Российская Федерация
Горная Промышленность №1 / 2023 стр. 141-146
Резюме: В процессе эксплуатации траки (звенья) гусеницы карьерных экскаваторов заменяются 15–30 раз. Основной причиной отказов являются различные несоответствия, допускаемые при их изготовлении. На вероятность отказа влияют вариации параметров материала, значений максимального напряжения и параметры конструкции, характеризуемые коэффициентом запаса прочности. С использованием компьютерного моделирования в «SolidWorks simulation» на примере карьерного экскаватора P&H 4100-XPC было проанализировано изменение напряжений и коэффициента запаса прочности, возникающее при попадании куска породы под трак. Определены эпюры распределения максимальных значений напряжений в зависимости от значений углов продольного наклона в диапазоне от 0 до 12° и поперечного наклона от 0 до 4,5°. Установлено, что изменение угла продольного наклона практически не влияет на значение коэффициента запаса прочности в отдельных точках трака, а при угле поперечного наклона 4,5° коэффициент запаса прочности уменьшается в 3,8 раз до значения 1,1. Проанализировано влияние толщины основания трака в диапазоне от 30 до 70 мм на максимальное напряжение, значение коэффициента запаса прочности и металлоемкость. Предложено изменение конструкции – увеличение толщины основания трака до 60 мм, повышающее значение коэффициента запаса прочности и снижающее риск поломки, возникающий при поперечном наклоне экскаватора из-за наезда гусеницы на кусок породы. Предложен показатель, учитывающий относительное изменение минимальных значений коэффициента запаса прочности и максимального напряжения в различных условиях эксплуатации.
Ключевые слова: карьерный экскаватор, трак гусеницы, угол наклона экскаватора, коэффициент запаса прочности, максимальное напряжение, компьютерное моделирование нагрузки
Для цитирования: Рахутин М.Г., Симба Наваррете В.Х. Влияние угла наклона экскаватора на запас прочности трака гусеницы. Горная промышленность. 2023;(2):141–146. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-2-141-146
Информация о статье
Поступила в редакцию: 31.03.2023
Поступила после рецензирования: 18.04.2023
Принята к публикации: 19.04.2023
Информация об авторах
Рахутин Максим Григорьевич – доктор технических наук, профессор, Университет МИСИС, г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Симба Наваррете Владимир Хеованни – аспирант, Университет МИСИС, г. Москва, Российская Федерация
Список литературы
1. Подэрни Р.Ю. Механическое оборудование карьеров. 6 изд. М.: Изд-во Моск. гос. горн. ун-та; 2007. 680 с.
2. Комиссаров А.П., Лагунова Ю.А., Лукашук О.А., Шестаков В.С. Программное управление процессом экскавации горных пород карьерным экскаватором. Горное оборудование и электромеханика. 2020;(5):28–33. https://doi.org/10.26730/1816-4528-2020-5-28-33
3. Klanfar M., Herceg V., Kuhinek D., Sekulic K. Construction and testing of the measurement system for excavator productivity. RudarskogeoloskoNaftni Zbornik. 2019;34(2):51–58. https://doi.org/10.17794/rgn.2019.2.6
4. Лещинский А.В., Шевкун Е.Б., Вершинина А.Р., Белозеров И.Н. Выбор пути повышения производительности карьерного экскаватора. Маркшейдерия и недропользование. 2021;(1):40–45.
5. Clement E.N., Nkoi B., Isaac O.E. Improving the Reliability of an Excavator Using Maintenance Management and 2-Parameter Weibull Distribution Model. American Journal of Engineering Research. 2019;8(2):84–89.
6. Иванова П.В., Асонов С.А., Иванов С.Л., Кувшинкин С.Ю. Анализ структуры и надежности современного парка карьерных экскаваторов. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017;(7):51–57. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2017/7/51_57_7_2017.pdf?ysclid=lgmreuj1o423459081
7. Москвичев В.В., Ковалев М.А. Оценка показателей эксплуатационной надежности карьерных канатных экскаваторов. Транспортные системы и технологии. 2020;6(4):25–44. https://doi.org/10.17816/transsyst20206425-44
8. Великанов В.С., Шабанов А.А. Применение нечеткого подхода для оценки влияния структуры и режимов управления на показатели эксплуатационной надежности карьерных экскаваторов. Горная промышленность. 2013;(3):101–102. Режим доступа: https://mining-media.ru/ru/article/newtech/4389-primenenie-nechetkogo-podkhoda-dlya-otsenki-vliyaniya-struktury-i-rezhimovupravleniya-na-pokazateli-ekspluatatsionnoj-nadezhnosti-karernykh-ekskavatorov
9. Bosnjak S.M., Momcilovic D.B., Petkovic Z.D., Pantelic M.P., Gnjatovic N.B. Failure investigation of the bucket wheel excavator crawler chain link. Engineering Failure Analysis. 2013;35:462–469. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2013.04.025
10. Yu Z.-W., Xu X.-L., Mu X. Failure investigation on the cracked crawler pad link. Engineering Failure Analysis. 2010;17(5):1102–1109. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2010.01.004
11. Zhao H., Wang G., Wang H., Bi Q., Li X. Fatigue life analysis of crawler chain link of excavator. Engineering Failure Analysis. 2017;79:737– 748. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2017.04.034
12. Khan A.M., Khalil S., Hamid Y. Life prediction of a scaled down fabricated tracked vehicle model. In: 2021 International Conference on Applied and Engineering Mathematics (ICAEM), Taxila, Pakistan, August 30–31, 2021, pp. 55–60. https://doi.org/10.1109/ICAEM53552.2021.9547135
13. Zhang Z., Zhang H., Chen Y., Yan H. Research on dynamic load estimation method of crawler travel system. Journal of Mechanical Science and Technology. 2023;37(2):555–567. https://doi.org/10.1007
14. Bosnjak S.M., Arsic M.A., Zrnic N.D., Odanovic Z.D., Dordevic M.D. Failure analysis of the stacker crawler chain link. Procedia Engineering. 2011;10:2244–2249. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.04.371
15. Febriyanti E., Gafar A., Suhartono H.A. Analisa kegagalan track link excavator. Majalah Ilmiah Pengkajian Industri. 2018;12(3):181– 190. https://doi.org/10.29122/mipi.v12i3.2886
16. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин. М.: Машиностроение; 1979. 702 с.
