Повышение надежности тягового электродвигателя карьерного самосвала для угольной промышленности

Развитие угольной отрасли России в перспективе до 2030 года включает в себя повышение надежности оборудования и производительности горной инфраструктуры. Важнейшим элементом транспортной инфраструктуры горнодобывающей промышленности являются карьерные и шахтные грузовые самосвалы, позволяющие перевозить большие объемы полезных ископаемых и служащие средством передвижения в технологическом процессе открытой добычи ископаемых ресурсов. Если одна из систем карьерного самосвала выходит из строя и вызывает незапланированную остановку, это приводит к значительным финансовым потерям. Эти потери связаны с необходимостью восстановления системы, а также с недополучением прибыли в процессе добычи из-за снижения производительности в результате сбоя. В статье была разработана математическая модель надежности щеточно-коллекторного узла тяговых электродвигателей карьерных самосвалов. Предложенная модель позволяет определить точный ресурс щеток на основе предельной высоты износа. Использование описанной модели повышает точность прогнозирования и обнаружения отказов на постоянном токе электродвигателя. В зависимости от высоты щетки в процессе эксплуатации проведено исследование и расчет надежности щеточно-коллекторного узла, основываясь на представленной модели, в которой определяются основные размеры щетки и ее работоспособность.

Щуров Н. И., Филина О. А, Малозёмов Б. В. Повышение надежности тягового электродвигателя карьерного самосвала для угольной промышленности // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 10-1. — С. 245—260. DOI: 10.250 18/0236_1493_2023_101_0_245.

Щуров Николай Иванович — докт. техн. наук, профессор, заведующий кафедрой электротехнических комплексов. Количество опубликованных научных работ — 305. Область научных исследований — повышение энергоэффективности электротехнических комплексов и систем. ФГБОУ ВО Новосибирский государственный техниче-
ский университет, 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, e-mail: shhurov@corp. nstu.ru;
Филина Ольга Алексеевна — ст. преп. кафедры электротехнических комплексов и систем. Количество опубликованных научных работ — 203. Область научных исследований — Диагностика и надежность, электродвигатели подвижной состав, ФГБОУ ВО Новосибирский государственный технический университет, 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, e-mail: olga_yuminova83@mail.ru;
Малозёмов Борис Витальевич — канд. техн. наук, доцент кафедры электротехнических комплексов. Количество опубликованных научных работ — 154. Область научных исследований — Диагностика и надежность, Компьютерные, сетевые и информационные технологии. ФГБОУ ВО Новосибирский государственный технический университет, 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, e-mail: mbv5@ mail.ru.
Конфликт интересов авторов отсутствует.

1. Shchurov N. I., Myatezh S. V., Malozyomov B. V., Shtang A. A. Determination of Inactive Powers in a Single-Phase AC Network. Energies 2021, 14, 4814. doi: 10.3390/en14164814.

2. Хазин М. Л., Апакашев Р. А. Карьерные самосвалы на водородном топливе // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 1. — С. 47–59. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_1_0_47.

3. Шешко О. Е. Эколого-экономическое обоснование возможности снижения нагрузки на природную среду от карьерного транспорта // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 2. — С. 241–252.

4. 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: 10.25018/0236_1493_2022_4_0_156.

5. Абрамов Б. И., Иванов А. Г., Шиленков В. А., Кузьмин И. К., Шевырев Ю. В. Электропривод современных шахтных подъёмных машин // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 5–2. — С. 145−162. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2022_52_0_145.

6. Filina O., Yashagina A., Salnikova O. Determination of the characteristic points of approximation for traction electric machines of electric rolling stock // Proceedings — 2021 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2021. 2021, pp. 791–796.

7. Filina O., Vakhitov K., Starodubets A. and Salnikova O. Vibration Diagnostics of the Brush-Collector Assembly, as Means of Assessing 2022 // 4th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE), Moscow, Russian Federation, 2022, pp. 1–5. DOI: 10.1109/REEPE53907.2022.9731424.

8. Щуров Н. И. Исследование работы коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей на математических моделях // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. — 2010. — № 1. — С. 326–329.

9. Степанов Е. Л. Методы и средства повышения ресурса щёток тяговых электродвигателей. Aвтореф. … канд. техн. наук: 05.09.01: 2010. — Новосибирск, 2010 — 21 с.

10. Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Valuev D. V., Qi M. Review Models and Methods for Determining and Predicting the Reliability of Technical Systems and Transport. Mathematics 2023, 11, 3317. doi: 10.3390/math11153317.

11. Андреева Л. И. Выбор стратегии ремонтного обслуживания горной техники // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2021. — № 4. — С. 83−91. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-4-83−91.

12. Герике П. Б., Герике Б. Л. Формирование единого диагностического критерия для оценки технического состояния горного оборудования // Горное оборудование и электромеханика. — 2021. — № 2. — С. 17−22. DOI: 10.26730/1816-4528-2021217−22.

13. Москвичев В. В., Ковалев М. А. Исследование показателей надежности основных групп оборудования карьерных гидравлических экскаваторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 7. — С. 96−112. DOI: 10.25018/02361493−2021−7-0−96.

14. Герике П. Б. О едином диагностическом критерии для выявления дефектов электрических машин по параметрам механических колебаний // Известия Уральского государственного горного университета. — 2019. — № 2 (54). — С. 100−106.

15. Абу-Абед Ф. Н., Мартынов Д. В., Сергиенко С. В., Кордюков Р. Ю. Имитационная модель оценки производительности ремонтно-диагностического комплекса // Программные продукты и системы. — 2015. — № 5. — С. 107−116. DOI: 10.15827/0236— 235X.109.107−116.

16. Aldannawy H., Rouabhi A., Gerbaud L. Percussive drilling: Experimental and numerical investigations // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2022, vol. 55, no. 3, pp. 1555−1570. DOI: 10.1007/s00603-021-02707-5.

17. Виноградов А. Б., Гнездов Н. Е., Журавлев С. В., Сибирцев А. Н. Результаты разработки и испытаний комплекта электрооборудования карьерного самосвала грузоподъемностью 240 т // Электротехника. — 2015. — № 3. — С. 38−45.

18. Хазин М. Л. Электрифицированный автотранспорт для подземных и открытых горных работ // Известия Уральского государственного горного университета. — 2019. — № 1(53). — С. 128−135. DOI: 10.21440/2307-2091-2019-1-128−135.

19. Zhang Wei, Yang J., Zhang W., Ma F. Research on regenerative braking of pure electric mining dump truck // World Electric Vehicle Journal. 2019, vol. 10, p. 39. DOI: 10.3390/ wevj10020039.

20. Khalikov I. H., Kukartsev V. A., Kukartsev V. V., Tynchenko V. S., Tynchenko Y. A., Qi M. Review of Methods for Improving the Energy Efficiency of Electrified Ground Transport by Optimizing Battery Consumption // Energies, 2023, vol. 16, 729. https://doi. org/10.3390/en16020729. https://doi.org/10.3390/en16020729.

21. Martyushev N. V., Malozyomov B. V., Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Qi M. Mathematical Modeling of the State of the Battery of Cargo Electric Vehicles // Mathematics. 2023, vol. 11, 536. https://doi.org/10.3390/math11030536.

22. Shchurov N. I., Dedov S. I., Malozyomov B. V., Shtang A. A., Martyushev N. V., Klyuev R. V., Andriashin S. N. Degradation of Lithium-Ion Batteries in an Electric Transport Complex // Energies. 2021, vol. 14, 8072. https://doi.org/10.3390/en14238072.

23. Voitovich E. V., Kononenko R. V., Konyukhov V. Y., Tynchenko V. S., Kukartsev V. A., Tynchenko Y. A. Designing the Optimal Configuration of a Small Power System for Autonomous Power Supply of Weather Station Equipment // Energies. 2023, vol. 16, 5046. DOI: 10.3390/en16135046.