Параметрический синтез упругодемпфирующих устройств в копающих механизмах карьерных экскаваторов

Динамические нагрузки в рабочем оборудовании карьерных экскаваторов являются основной причиной снижения надежности машин в процессе эксплуатации. Одним из способов управления динамикой копающих механизмов является применение в их конструкции упругодемпфирующих устройств, которые снижают общую жесткость и повышают диссипативные силы в механизме. Для решения задачи синтеза параметров этих устройств предлагается использовать концепцию обратных задач динамики в сочетании с методами структурного математического моделирования механических систем. Данный подход позволяет обобщить известные конструкции демпфирующих устройств в виде механических обратных связей, а применение концепции обратной задачи динамики дает возможность решить задачу синтеза параметров по заданному закону изменения усилия в механизме. На основе полученных соотношений установлена аналитическая связь желаемого характера движения с параметрами механической системы и определены границы физической реализуемости и эффективности данных устройств. Результаты аналитического исследования подтверждены численным моделированием уравнений движения механизма подъема карьерного экскаватора ЭКГ-5А, оснащенного упругодемпфирующим устройством с синтезированными параметрами. Показано, что для типовых режимов работы обеспечивается снижение динамических нагрузок, сокращение времени переходных процессов и возрастание демпфирующих свойств механизма.

Зырянов И. В., Иов А. А., Иов И. А., Храмовских В. А. Параметрический синтез упругодемпфирующих устройств в копающих механизмах карьерных экскаваторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 4. – С. 121–133. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_4_0_121.

Зырянов Игорь Владимирович — д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой, e-mail: zyryanoviv@inbox.ru, Политехнический институт (филиал) СВФУ в г. Мирном,
Иов Александр Алексеевич —инженер, ООО «СЛСи—Джи Эйч», e-mail: alexander.iov@rambler.ru, ORCID ID: 0000-0003-4684-106X,
Иов Иван Алексеевич¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: iovivan@rambler.ru, ORCID ID: 0000-0003-3980-0681,
Храмовских Виталий Александрович¹ — канд. техн. наук, доцент, и.о. зав. кафедрой, e-mail: wax@istu.edu, ORCID ID: 0000-0003-0590-0393,
¹ Иркутский национальный исследовательский технический университет.

Иов И.А., e-mail: iovivan@rambler.ru.

1. 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. — 232 с.

2. 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. — С. 86—94. DOI: 10.25018/0236-14932020-10-0-86-94.

3. Кольга А. Д., Качан В. П., Шарипов Р. Х., Шевченко Л. П. Анализ причин выхода из строя карьерных экскаваторов // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: Сборник научных трудов. — Екатеринбург: УГГУ, 2009. — С. 381—386.

4. Raza M. A., Frimpong S. Cable-shovel dipper dynamics / SME Annual Meeting and Exhibit and CMA 113th National Western Mining Conference. 2011, pp. 512—519.

5. Комиссаров А. П., Лагунова Ю. А., Набиуллин Р. Ш., Хорошавин С. А. Цифровая модель процесса экскавации горных пород рабочим оборудованием карьерного экскаватора // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 4. — С. 156—168. DOI: 10.25018/02 36_1493_2022_4_0_156.

6. Шарипов Р. Х. К расчету нагрузок, действующих на металлоконструкцию экскаватора ЭКГ-5 // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2010. — № 6. — С. 113—116.

7. Azeem Raza M., Frimpong S. Fatigue failure modeling and life expectancy of the dipper-teeth assembly of a mining shovel // Engineering Failure Analysis. 2021, vol. 121, article 105110. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2020.105110.

8. Иванов С. Л. Изменение наработки современных отечественных экскаваторов ЭКГ от условий их функционирования // Записки Горного института. — 2016. — Т. 221. — С. 692—700.

9. Окулов К. Ю., Ефимов А. А., Богданов А. П., Гайнуллин А. А., Левкович Р. В., Наумов Д. С. Дефекты металлоконструкции карьерных экскаваторов // Universum: Технические науки. — 2015. — № 11 (22). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/2775.

10. Подэрни Р. Ю. Механическое оборудование карьеров. — М.: Изд-во «Майнинг Медиа Групп», 2013. — 594 с.

11. Подэрни Р. Ю., Мухамедов М. Х. и др. Авторское свидетельство СССР 8П № 1720317А1. Рабочее оборудование одноковшового экскаватора. 1991. Бюл. № 28.

12. Подэрни Р. Ю., Мухамедов М. Х. и др. Авторское свидетельство СССР 8П № 1720314 А1. Механизм подъема ковша экскаватора. 1991. Бюл. № 26.

13. Кузнецов Н. К., Иов И. А., Иов А. А., Долгих Е. С. Патент РФ № 2779865, 14.09.2022. Рабочее оборудование одноковшового экскаватора. 2022. Бюл. № 26.

14. Подэрни Р. Ю., Хромой М. Р. и др. Авторское свидетельство СССР 8П № 1779715 А1. Рабочее оборудование одноковшового экскаватора. 1992. Бюл. №45.

15. Свинарчук В. П. Обоснование и выбор динамических параметров рабочего оборудования карьерных экскаваторов: Автореф. дисс. …. канд. техн. наук. — М.: МГГУ, 2012. — 25 с.

16. Елисеев С. В., Резник Ю. И., Хоменко А. П., Засядко А. А. Динамический синтез в обобщенных задачах виброзащиты и виброизоляции технических объектов. — Иркутск: ИГУ, 2008. — 523 с.

17. Кузнецов Н. К. Динамика управляемых машин с дополнительными связями: Mонография. — Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2009. — 289 с.

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

19. Кузнецов Н. К., Иов И. А., Долгих Е. С., Храмовских В. А. Определение параметров упругодемпфирующего устройства в механизмах экскаватора // Системы. Методы. Технологии. — 2022. — № 4. — С. 23—29.

20. Губенко А. А., Свинарчук В. П. Обзор и анализ параметров конструкций упругодемпфирующих устройств // Научный вестник МГГУ. — 2011. — № 1. — С. 9—19.