Тематический обзор приурочен ко Дню машиностроителя. В статьях рассмотрены особенности конструктивных элементов карьерного транспорта, перспективность использования альтернативного топлива, методы повышения эксплуатационной надежности.
Включены аннотированные описания электронных ресурсов и ссылки на полные тексты.
С полными текстами статей можно ознакомиться в зале информационно-справочной службы, комната 613, и в читальном зале периодических изданий, комната 614. Телефон для справок +375 17 226 61 88.
Джураев, Р. У. Совершенствование конструкции режущих элементов ковша карьерных экскаваторов / Р. У. Джураев, Г. Е. Райханова, С. Г. Губанов // Горный журнал. – 2023. – № 3. – С. 49–55.
Приведены результаты научных исследований по повышению эксплуатационной надежности и эффективности работы карьерных гидравлических экскаваторов на основе совершенствования рабочих элементов ковша экскаватора путем реализации современных технических и технологических решений.
Исследование предела среднеэксплуатационного замещения дизельного топлива газовым для оценки возможной перспективы использования СПГ в качестве моторного топлива для карьерных самосвалов БелАЗ [Электронный ресурс] / Г. М. Дубов [и др.] // Горное оборудование и электромеханика. – 2023. – № 3. – С. 59–66. – URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_54101804_36078469.pdf (дата обращения: 18.09.2023).
Рассмотрена перспективность использования на карьерных самосвалах альтернативного моторного топлива – сжиженного природного газа (СПГ), позволяющего повысить эколого-экономическую эффективность транспортировки горной массы. Для проведения исследований на борту карьерного самосвала БелАЗ-75131 была смонтирована система дистанционного сбора и передачи данных по времени эксплуатации самосвала на пяти различных загрузочных интервалах в течение одной рабочей смены. Обработка результатов исследований показала, что наибольшее время самосвал работал при нагрузке менее 10%. Наименьшее время самосвал работал при нагрузке от 35% до 60%. Наибольшее потребление дизельного топлива приходилось на нагрузку более 60% и выше. Наименьшее потребление дизельного топлива приходилось на нагрузку от 10% до 35%. На основе полученных и обработанных статистических данных произведено определение возможного среднеэксплуатационного предела замещения дизельного топлива сжиженным природным газом (СПГ) за определенный период времени и с учетом различных нагрузочных интервалов. Получены результаты исследований среднестатистического распределения времени работы самосвала и расхода дизельного топлива в зависимости от его нагрузки. С учетом разницы в стоимости газового и дизельного топлива определен ожидаемый экономический эффект при эксплуатации самосвала в газодизельном (двухтопливном) режиме.
Макаров, А. П. Пути снижения остаточных сварочных напряжений в металлоконструкциях карьерных экскаваторов [Электронный ресурс] / А. П. Макаров, В. А. Храмовских, К. А. Непомнящих // Науки о Земле и недропользование. – 2023. – Т. 46, № 1. – С. 72–83. – URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_50500661_36177346.pdf (дата обращения: 18.09.2023).
Обобщена информация по последним исследованиям в области оценки и измерения остаточных напряжений, вызванных электрогазосварочным воздействием. Предложено использование в исследовании различных техник и аналитических методов для количественной оценки остаточных напряжений сварного шва на основе механики разрушения, что позволяет на ранних стадиях предпринимать упреждающие меры по снижению затрат на ремонт и техническое обслуживание сварных металлоконструкций карьерных экскаваторов. В результате проведенных работ сформированы предложения для снижения остаточных сварочных напряжений в металлоконструкциях карьерных экскаваторов.
Оценка эксплуатационного ресурса планетарной коробки передач ГМТ карьерного самосвала по результатам форсированных стендовых испытаний / Н. Н. Ишин [и др.] // Механика машин, механизмов и материалов. – 2023. – № 1. – С. 31–38. – (Динамика, прочность машин и конструкций). – Библиография: 17 назв.
Дана оценка соответствия расчетного ресурса планетарной коробки передач гидромеханической трансмиссии карьерного самосвала БелАЗ фактическому эксплуатационному ресурсу по результатам ускоренных (форсированных) стендовых испытаний. Предварительные прочностные расчеты проведены для двух наиболее напряженных режимов движения самосвала в карьере на подъеме, где имеют место наиболее значимые повреждения зубчатых передач: максимальной производительности (мощности) и максимального момента. Показано, что лимитирующими ресурс коробки зубчатыми колесами являются солнечная шестерня и сателлиты 3-го планетарного ряда. В результате проведенных испытаний было достигнуто расчетное время наработки планетарной коробки передач на стенде, что гарантирует эксплуатационный ресурс не менее 400 000 км пробега самосвала.
Прогнозирование ресурса главной передачи самосвала БЕЛАЗ на стадии проектирования / А. С. Лисичик [и др.] // Механика машин, механизмов и материалов. – 2023. – № 2. – С. 31–41. – (Динамика, прочность машин и конструкций). – Библиография: 16 назв.
Показано совершенствование метода расчета ресурса конических зубчатых передач с круговым зубом ведущего моста самосвала БЕЛАЗ с гидромеханической трансмиссией путем введения уточняющих коэффициентов. Сопоставление реальной величины ресурса зубчатых колес главной передачи, установленного по результатам карьерной эксплуатации самосвала БЕЛАЗ грузоподъемностью 90 т с гидромеханической трансмиссией (142 000 км пробега), с результатами расчетов ресурса по предложенному (134 000 км пробега) и традиционному (167 000 км пробега) методам показало, что относительная погрешность оценки величины ресурса конических зубчатых колес ведущего моста самосвала, рассчитанного по предложенному методу, составляет около 6 %, а по традиционному – 15,5 %.
Рахутин, М. Г. Влияние угла наклона экскаватора на запас прочности трака гусеницы / М. Г. Рахутин, В. Х. Симба Наваррете // Горная промышленность. – 2023. – № 2. – С. 141–146.
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°. 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. Установлен показатель, учитывающий относительное изменение минимальных значений коэффициента запаса прочности и максимального напряжения в различных условиях эксплуатации.
Регулирование токов с приблизительно постоянными потерями в асинхронном тяговом приводе с расщепленными обмотками / А. С. Анучин [и др.] // Промышленная энергетика. – 2023. – № 3. – С. 30–37. – (Проекты и исследования). – Библиография: 8 назв.
Асинхронные двигатели широко используются в карьерных самосвалах и локомотивах, однако они имеют ограничения при работе на малых и нулевых скоростях с большими токами низкой частоты, связанные с термоциклированием силовых модулей тягового инвертора. Предложен метод регулирования токов с приблизительно постоянными потерями и реализация векторной системы управления для тягового асинхронного двигателя с расщепленными обмотками. Показано, что предложенный метод регулирования токов позволяет уменьшить девиацию потерь в полупроводниковых приборах на малых и нулевых скоростях от 100 % до примерно 20 % от среднего значения. Отмечено, что это позволяет значительно увеличить срок службы тягового преобразователя в тяжелых условиях эксплуатации.
Сайдаминов, И. А. Анализ основных конструктивных решений гидравлических экскаваторов [Электронный ресурс] / И. А. Сайдаминов // Современные проблемы горно-металлургического комплекса. Наука и производство : материалы девятнадцатой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Старый Оскол, 7 декабря 2022 года. – Старый Оскол, 2023. – С. 301–308. – URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_50497187_75671822.pdf (дата обращения: 18.09.2023).
На основе системного анализа проведена классификация силовых схем гидравлических экскаваторов, в основу которой положены характерные особенности их рабочего органа с гидромоторами поступательного движения, которые объединены в пять конструктивных групп.
Тарасик, В. П. Моделирование нагрузочных режимов гидромеханической трансмиссии карьерного самосвала / В. П. Тарасик // Вестник Белорусско-Российского университета. – 2023. – № 2. – С. 75–86.
Изложена методика определения нагрузочных режимов механизмов гидромеханической трансмиссии карьерного самосвала, основанная на математическом моделировании процессов движения с имитацией реальных эксплуатационных условий, предназначенная для использования на стадии проектирования. Приведены математические модели трансмиссии, модели формирования случайного воздействия микропрофиля дороги на ведущие колеса. Получены характеристики нагружения механизмов трансмиссии, двигателя, удельной работы трения фрикционов гидромеханической передачи.
Фурзиков, В. В. Влияние горнотехнических условий на выбор скоростной характеристики двигателя карьерного автосамосвала [Электронный ресурс] / В. В. Фурзиков // Фундаментальные и прикладные научные исследования: инноватика в современном мире : сборник научных статей по материалам X Международной научно-практической конференции, Уфа, 21 марта 2023 года : в 3 ч. – Уфа, 2023. – Ч. 1. – С. 112–118. – URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_50490610_26141335.pdf (дата обращения: 18.09.2023).
Рассмотрено влияние горнотехнических условий эксплуатации карьерного автосамосвала на выбор скоростной характеристики двигателя. Проведен анализ режимов работы двигателей различных транспортных средств в различных условиях эксплуатации.
Design of the electric propulsion system for dumper trucks [Электронный ресурс] / W. Naranjo [et al.] // International journal of electrical and computer engineering (IJECE). – 2023. – Vol. 13, iss. 3. – DOI: 11591/ijece.v13i3.pp2546-2554. – URL: https://www.researchgate.net/publication/371207975_Design_of_the_electric_propulsion_system_for_dumper_trucks (дата обращения: 2023-09-18).
Переведенное заглавие: Проектирование электрической силовой установки для самосвалов.
Представлена разработка высокоэффективной электрической силовой установки для промышленных грузовиков. Для сокращения вредных выбросов предложено использовать альтернативную систему накопления энергии на экологически чистом водороде. Для проведения исследования создана продольная динамическая модель, с помощью которой установлено поведение цепи преобразования энергии двигательной установки. Проанализированы динамические силы взаимодействия транспортного средства для определения размеров компонентов силовой установки и системы накопления энергии. Использование «зеленого» водорода в качестве топлива позволит получать в три раза больше энергии, чем при использовании дизельного топлива. Использование экологически чистого водорода уменьшит количество выбросов CO₂, который производит самосвал в течение рабочего дня, при ежедневном потреблении 1000 галлонов дизельного топлива.
Dubinkin, D. Design development of autonomous mining dump trucks [Электронный ресурс] / D. Dubinkin // E3S Web of conference. – 2023. – Vol. 402. – Article number: 10022. – DOI: 10.1051/e3sconf/202340210022. – URL: https://www.e3s-conferences.org/articles/e3sconf/pdf/2023/39/e3sconf_transsiberia2023_10022.pdf (дата обращения: 2023-09-18).
Переведенное заглавие: Разработка конструкции автономных карьерных самосвалов.
Представлены тенденции и перспективы развития конструкций автономных карьерных самосвалов, полученных по результатам патентного исследования проекта «Создание высокотехнологичного производства автономных карьерных самосвалов грузоподъемностью 240 тонн с собственным тяговым приводом для эксплуатации в системе открытой добычи полезных ископаемых». Анализ данных проводился в соответствии с динамикой и географией патентования. Определены основные правообладатели. По результатам анализа найденных технических решений производится разработка конструкций автономных карьерных самосвалов.
Improving the environmental friendliness of the mining complex through alternative fuel for mine dump trucks [Электронный ресурс] / I. Makarova [et al.] // Transportation research procedia. – 2023. – Vol. 68. – P. 755–760. – DOI: 10.1016/j.trpro.2023.02.104. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352146523001060 (дата обращения: 2023-09-18).
Переведенное заглавие: Повышение экологичности горнодобывающего комплекса за счет использования альтернативного топлива для карьерных самосвалов.
Карьерные самосвалы обеспечивают технологические процессы при открытом способе добычи полезных ископаемых, являясь основным источником выбросов вредных веществ, в том числе сажи, которая оказывает крайне негативное воздействие на здоровье человека и окружающую среду. Наиболее эффективным способом решения этой проблемы является замена дизельного топлива на более экологически чистое. Представлены возможные варианты такой замены.
Modal analysis and comparison of composite materials and mild steel for dump truck chassis frame [Электронный ресурс] / A. S. Mohammed [et al.] // International journal of vehicle structures & systems. – 2023. – Vol. 15, iss. 2. – P. 247–250. – DOI: 10.4273/ijvss.15.2.20. – URL: https://www.researchgate.net/publication/372241372_Modal_Analysis_and_Comparison_of_Composite_Materials_and_Mild_Steel_for_Dump_Truck_Chassis_Frame (дата обращения: 2023-09-18).
Переведенное заглавие: Модальный и сравнительный анализ композитных материалов/низкоуглеродистой стали для рамы шасси самосвала.
С использованием метода конечных элементов (МКЭ) проведен сравнительный и модальный анализ рам шасси грузовых автомобилей, изготовленных из композитных материалов (углерод/эпоксидная смола и смарт стекло/эпоксидная смола) и низкоуглеродистой стали. Снижение веса шасси было достигнуто на 79,48% и 66,67% для карбона/эпоксидной смолы и смарт-стекла/эпоксидной смолы соответственно. Модальный анализ показывает, что первые шесть частот углерода/эпоксидной смолы, смарт-стекла/эпоксидной смолы и мягкой стали находятся в диапазонах от 56,8 Гц до 134,8 Гц, от 27,22 Гц до 64,59 Гц и от 31,97 Гц до 75,88 Гц соответственно. Основное возмущение возникает из-за дороги, которое колеблется от 0 до 100 Гц, что даже больше, чем работа двигателя. Был сделан вывод, что карбон/эпоксидная смола – лучший вариант для конструкции шасси.
Pashkov, D. Fire extinguishing systems for dump trucks [Электронный ресурс] / D. Pashkov, I. Turgenev, A. Semenov // E3S Web of conference. – 2023. – Vol. 402. – Article number: 10024. – DOI: 10.1051/e3sconf/202340210024. – URL: https://www.e3s-conferences.org/articles/e3sconf/pdf/2023/39/e3sconf_transsiberia2023_10024.pdf (дата обращения: 2023-09-18).
Переведенное заглавие: Системы пожаротушения для самосвалов.
Представлена классификация систем пожаротушения для самосвалов. Приведены принципы работы систем пожаротушения в зависимости от способа приведения в действие и назначения применяемых огнетушащих веществ. Указаны производители систем пожаротушения для карьерных самосвалов и представлены технические характеристики их систем. Определено, что основное направление развития систем пожаротушения связано с тушением пожаров класса Е. Из-за увеличения спроса на CW с электромеханической передачей наиболее перспективными системами пожаротушения являются системы с автоматическим переключением и с возможностью ручного переключения.