Оценка нагрузок приводов рабочего оборудования карьерного экскаватора (часть 1)

Е.И. Шешукова, Д.А. Шибанов, С.Л. Иванов, Е.С. Недашковская
Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
Горная Промышленность №3 / 2024 стр. 143-148

Резюме: Одной из главных задач при проведении открытых работ, обеспечивающих заданный уровень готовности горного оборудования, является проведение своевременного и качественного технического обслуживания и ремонта в частности карьерных экскаваторов. Наиболее нагруженными являются приводы подъема и напора рабочего оборудования экскаватора, что значительно повышает риски отказов их элементов. Адекватная оценка нагруженности этих приводов на основе анализа изменения действующих токов и напряжений их двигателей позволяет скорректировать периодичность работ по техническому обслуживанию. В процессе исследования в рамках рабочего цикла равного 26,75 с получены характерные точки трех укрупненных рабочих процессов: копания; поворота платформы с одновременным перемещением ковша из верхней точки траектории в точку разгрузки; реверса механизма поворота платформы с возвращением и позиционированием рабочего оборудования в исходное положение. На основе оценки построения плана положений механизма рабочего оборудования экскаватора ЭКГ-18Р и учета движущих сил и сил сопротивления движению в рамках рабочего цикла определено изменение усилий в канатах подъемной лебедки экскаватора. Проведенный анализ полученных значений усилия в канатах подъемной лебедки при трех линейных траекториях копания при углах наклона последней 60, 70 и 80° показал, что наименьшие усилия в канате подъемной лебедки возникают при крайней ближней траектории с углом 60°. Полученные данные позволят не только выбрать рациональную траекторию и угол отработки уступа, но и скорректировать периодичность работ по техническому обслуживанию согласно фактической наработке приводов подъема, напора и хода.

Ключевые слова: карьерный экскаватор, рабочий цикл экскаватора, усилия в канатах подъемной лебедки, двигатель подъема, траектория копания, траектория движения рабочего органа экскаватора

Для цитирования: 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):143–148. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-3-143-148

Информация о статье

Поступила в редакцию: 09.04.2024

Поступила после рецензирования: 13.05.2024

Принята к публикации: 19.05.2024

Информация об авторах

Шешукова Екатерина Игоревна – аспирант кафедры машиностроения, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

Шибанов Даниил Александрович – кандидат технических наук, доцент кафедры машиностроения, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

Иванов Сергей Леонидович – доктор технических наук, профессор кафедры машиностроения, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. СанктПетербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-7014-2464; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Недашковская Евгения Сергеевна – аспирант кафедры машиностроения, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

Список литературы

1. Макаров В.Н., Анистратов К.Ю. Достижение наивысших рекордных показателей месячной производительности экскаваторов ЭКГ-18 на разрезах ЗАО «Стройсервис». Уголь. 2019;(1):20–26. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2019-1-20-26 Makarov V.N., Anistratov K.Yu. Achievement of the highest record indicators of the monthly production of ekg-18 excavators at open-pit mines of “Stroyservice” JSC. Ugol’. 2019;(1):20–26. (In Russ.) https://doi.org/10.18796/0041-5790-2019-1-20-26

2. 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://giabonline.ru/files/Data/2017/7/51_57_7_2017.pdf (дата обращения: 06.03.2024). Ivanova P.V., Asonov S.A., Ivanov S.L., Kuvshinkin S.Yu. Analysis of structure and reliability of modern fleet of mine shovels. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2017;(7):51–57. (In Russ.) Available at: https://giab-online.ru/files/ Data/2017/7/51_57_7_2017.pdf (accessed: 06.03.2024).

3. Корогодин А.С., Иванов С.Л. Техническое обслуживание и ремонт цапф барабанной мельницы плавучего комплекса горного оборудования. Устойчивое развитие горных территорий. 2023;15(3):760–770. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-3-760-770 Korogodin A.S., Ivanov S.L. Maintenance and repair of drum mill trunnions of a floating mining equipment complex. Sustainable Development of Mountain Territories. 2023;15(3):760–770. (In Russ.) https://doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-3-760-770

4. Абдельвахаб А., Михайлов А.В. Влияние железорудной пыли на изнашивание поверхности штоков гидроцилиндров карьерного экскаватора. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(11-1):5–23. Abdelwahab A., Mikhailov A.V. Iron ore dust influence on the wear surface of quarry excavator hydraulic cylinder rods. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2023;(11-1):5–23. (In Russ.)

5. Назарычев А.Н., Дяченок Г.В., Сычев Ю.А. Исследование надежности тягового электропривода карьерных самосвалов на основе анализа отказов его функциональных узлов. Записки Горного института. 2023;261:363–373. Режим доступа: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16189 (дата обращения: 06.03.2024). Nazarychev A.N., Dyachenok G.V., Sychev Y.A. A reliability study of the traction drive system in haul trucks based on failure analysis of their functional parts. Journal of Mining Institute. 2023;261:363–373. (In Russ.) Available at: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16189 (accessed: 06.03.2024).

6. Gorlov I., Ivanov S., Knyazkina V., Iakupov D. Device for integrated diagnostics of mining machines triboelements. E3S Web of Conferences. 2021;326:00001. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202132600001

7. Комиссаров А.П., Маслеников О.А., Набиуллин Р.Ш., Хорошавин С.А. Оценка степени противодействия двигателей приводов главных механизмов карьерного экскаватора. Горное оборудование и электромеханика. 2022;(6):10–16. https://doi.org/10.26730/1816-4528-2022-6-10-16 Komissarov A.P., Maslenikov O.A., Nabiullin R.S., Khoroshavin S.A. Assessment of the degree of counteraction of the drive motors of the main mechanisms of the quarry excavator. Mining Equipment and Electromechanics. 2022;(6):10–16. (In Russ.) https://doi.org/10.26730/1816-4528-2022-6-10-16

8. Лукашук О.А. Закономерности формирования режимных параметров главных механизмов карьерного экскаватора в процессе экскавации горных пород. Горное оборудование и электромеханика. 2019;(3):14–17. https://doi.org/10.26730/1816-4528-2019-3-14-17 Lukashuk O.A. Regularities of forming the standard parameters of main mechanisms of open-pit excavator in the process of rock excavation. Mining Equipment and Electromechanics. 2019;(3):14–17. (In Russ.) https://doi.org/10.26730/1816-4528-2019-3-14-17

9. Костыгова Д.М., Казунин Д.В. Математическое моделирование электрических систем карьерного экскаватора в режиме реального времени. Вестник Санкт-Петербургского университета. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. 2017;13(1):81–90. https://doi.org/10.21638/11701/spbu10.2017.108 Kostygova D.M., Kazunin D.V. Mathematical real time model of mining excavator electrical systems. Vestnik of St Petersburg University. Applied Mathematics. Computer Science. Control Processes. 2017;13(1):81–90. (In Russ.) https://doi.org/10.21638/11701/spbu10.2017.108

10. Лукашук О.А., Летнев К.Ю., Лукашук М.Д. Идентификация положения ковша карьерного экскаватора в забое. Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горношахтного и нефтепромыслового оборудования. 2019;1:14–20. Lukashuk O.A., Letnev K.Y., Lukashuk M.D. Location of open-pit excavator bucket in a pit. Aktualnye Problemy Povysheniya Effektivnosti i Bezopasnosti Ekspluatatsii Gornoshakhtnogo i Neftepromyslovogo Oborudovaniya. 2019;1:14–20. (In Russ.)

11. Якупов Д.Р., Мотяков Н.Ю., Иванова П.В., Иванов С.Л. Рабочее оборудование средств для экскавации полезных ископаемых. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021;(S10):3–17. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_4_10_3 Iakupov D.R., Motyakov N.Yu., Ivanova P.V., Ivanov S.L. Working parts of means of minerals excavation. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2021;(S10):3–17. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_4_10_3

12. Iakupov D., Motyakov N., Ivanova P., Ivanov S. Working parts of means of minerals excavation. AIP Conference Proceedings. 2022;2456:030012. https://doi.org/10.1063/5.0074835

13. Комиссаров А.П., Набиуллин Р.Ш., Хорошавин С.А., Летнев К.Ю., Огорелков Д.А. Динамика главных механизмов карьерного экскаватора. Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горношахтного и нефтепромыслового оборудования. 2021;1:8–14. Komissarov A.P., Nabiullin R.Sh., Horoshavin S.A., Letnev K.Yu., Ogorelkov D.A. Dynamics of the main mechanisms of the quarry excavator. Aktualnye Problemy Povysheniya Effektivnosti i Bezopasnosti Ekspluatatsii Gornoshakhtnogo i Neftepromyslovogo Oborudovaniya. 2021;1:8–14. (In Russ.)

14. Шибанов Д.А., Иванов С.Л., Шешукова Е.И., Недашковская Е.С. Эффективность функционирования карьерного экскаватора, как эргатической системы. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(11-1):144–158. Shibanov D.A., Ivanov S.L., Sheshukova E.I., Nedashkovskaya E.S. Efficiency of operation of a quarry excavator as an ergatic system. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2023;(11-1):144–158. (In Russ.)

15. Анистратов К.Ю. Анализ эффективности применения экскаваторов УЗТМ-КАРТЭКС на карьерах. Горная промышленность. 2019;(5):20–24. Anistratov K.Yu. Analysis of the efficiency of application of UZTM-KARTEX excavators at quarries. Russian Mining Industry. 2019;(5):20–24. (In Russ.)

16. Костыгова Д.М., Емельянов А.А. Имитационное моделирование карьерного экскаватора ЭКГ-18Р производства ООО «ИЗКАРТЭКС» в тренажере подготовки машинистов. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017;(S23):177– 184. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2017-10-23-177-184 Kostygova D.M., Emelyanov A.A. Imitation modeling of the EKG-18R mining excavator manufactured by IZ-KARTEX in the operator training simulator. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2017;(S23):177–184. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2017-10-23-177-184

17. Шибанов Д.А., Иванов С.Л., Емельянов А.А., Пумпур Е.В. Оценка показателей работоспособности карьерных экскаваторов в реальных условиях эксплуатации. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020;(10):86–94. https:// doi.org/10.25018/0236-1493-2020-10-0-86-94 Shibanov D.A., Ivanov S.L., Yemelyanov A.A., Pumpur E.V. Evaluation of working efficiency of open pit shovels in real operating conditions. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2020;(10):86–94. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-10-0-86-94

18. Великанов В.С. Прогнозирование нагруженности рабочего оборудования карьерного экскаватора по нечетко-логистической модели. Записки Горного института. 2020;241:29–36. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.1.29 Velikanov V.S. Mining excavator working equipment load forecasting according to a fuzzy-logistic model. Journal of Mining Institute. 2020;241:29–36. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.1.29

19. Кувшинкин С.Ю. Определение геометрических параметров при расчете основных приводов карьерных экскаваторов. Записки Горного института. 2004;157:37–40. Режим доступа: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/8864/6789 (дата обращения: 06.03.2024). Kuvshinkin S.Y. Determination of geometric parameters when calculating the main drives of mining shovels. Journal of Mining Institute. 2004;157:37–40. (In Russ.) Available at: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/8864/6789 (accessed: 06.03.2024).

20. Мещеряков В.А., Летопольский А.Б., Тетерина И.А., Николаев Д.И. Программный продукт для определения положения и визуализации рабочего оборудования одноковшового экскаватора. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023;(8):596–601. Meshcheryakov V.A., Letopolsky A.B., Teterina I.A., Nikolaev D.I. Software product for determination of the position and visualization of the working equipment of a single bucket excavator. Izvestiya Tulskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Tekhnicheskie Nauki. 2023;(8):596–601. (In Russ.)

21. Галустьян Э.Л. Технологические аспекты проблемы оптимизации углов наклона бортов карьеров. Горный информационно-аналитический бюллетень. 1999;(2):222–227. Galustyan E.L. Technological aspects of the problem of optimizing the angles of inclination of quarry sides. Mining Informational and Analytical Bulletin. 1999;(2):222–227. (In Russ.)

22. Касьянов П.А., Шестаков В.С., Захаров А.А. Расчет усилий в подъемных канатах карьерного экскаватора «прямая лопата». В кн.: Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности : сборник трудов 15-й Международной научно-технической конференции, г. Екатеринбург, 20–21 апр. 2017 г. Екатеринбург: Уральский государственный горный университет; 2017. С. 283–286.

23. Волков Д.П. Динамика и прочность одноковшовых экскаваторов. М.: Машиностроение; 1965. 463 с.

24. Иов И.А., Долгих Е.С., Иов А.А. Управление динамическим состоянием исполнительных механизмов экскаваторов. Иркутск : Изд-во ИРНИТУ; 2022. 194 с.