Распределение пиковых нагрузок в шарнирных опорах ковша ленточного элеватора при зачерпывании

Перечислены основные направления совершенствования быстроходных ленточных элеваторов с ковшами повышенной вместимости, позволяющими снизить удельный расход энергии на предварительное дробление и транспортировку полезного ископаемого. Кратко изложены преимущества шарнирного способа крепления ковшей по сравнению с традиционным жестким способом. Приведены рациональные размеры удлиненного ковша и деталей его опорных конструкций. Представлены компьютерные модели модернизированного узла погрузки транспортных сосудов элеватора, шарнирно-сочлененных с огибающей натяжной барабан тяговой лентой. Проведен сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния шарнирно-подвижной и шарнирно-неподвижной опор ковша при пиковых нагрузках, возникающих при внедрении режущей кромки транспортной емкости в навал зачерпываемого груза. Выполнен расчет максимальных эквивалентных напряжений в болтовых соединениях шарнирных опор для двух возможных схем их установки относительно направления перемещения ковша. Выявлены закономерности распределения пиковых напряжений в креплении транспортной емкости в зависимости от центрального угла между ее опорами и схемы размещения шарнирных узлов. Определены оптимальные значения центрального угла в заданном диапазоне мощности черпания и скорости движения тяговой ленты. Показаны причины повышенных требований к геометрическим размерам ковшей с задней шарнирно-подвижной опорой. Установлено, что минимальные значения максимального напряжения в креплении ковша и наиболее равномерное распределение пиковых нагрузок между опорами обеспечиваются при переднем размещении подвижных шарниров.

Морин А. С., Исрафилов Р. Г., Фоменко А. И., Герасимова Т. А., Игнатова О. С. Распределение пиковых нагрузок в шарнирных опорах ковша ленточного элеватора при зачерпывании // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 12. – С. 134–150. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_12_0_134.

Морин Андрей Степанович¹ — д-р техн. наук, зав. кафедрой, e-mail: amorin@sfu-kras.ru, ORCID ID: 0009-0008-0440-3241,
Исрафилов Рамал Габилович¹ — аспирант, e-mail: arian1989@yandex.ru, ORCID ID: 0009-0007-7361-7895,
Фоменко Анна Ивановна¹ — старший преподаватель, e-mail: afomenko@sfu-kras.ru, ORCID ID: 0009-0009-5477-8655,
Герасимова Татьяна Александровна¹ — канд. техн. наук, доцент, е-mail: gta291277@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0003-4007-8091,
Игнатова Ольга Сергеевна¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: ignatova.ol@mail.ru, ORCID ID: 0009-0002-2870-3966.
¹ Сибирский федеральный университет, Институт цветных металлов.

Игнатова О.С., e-mail: ignatova.ol@mail.ru.

1. Лель Ю. И., Сандригайло И. Н., Терехин Е. Ю., Осипов М. В., Тарасов П. И. Энергоемкость транспортных систем глубоких карьеров и пути ее снижения // Известия Уральской государственной горно-геологической академии. — 2000. — № 11. — С. 129—133.

2. Дубинкин Д. М., Дягилева А. В., Дубинкин С. Д., Тургенев И. А. Влияние трассы разреза на скорость движения карьерного самосвала грузоподьемностью 220 т // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2024. — № 6. — С. 110—119. DOI: 10.26730/1999-4125-2024-6-110-119.

3. Вашлаев И. И., Михайлов А. Г., Демченко И. И., Игнатова О. С. Методика расчета расхода топлива карьерных автосамосвалов на основе приведения горнотехнических факторов к единому показателю // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2025. — № 5. — С. 163—171. DOI: 10.26730/1999-4125-2025-5-163-171.

4. Гоосен Е. В., Каган Е. С., Рожков А. А. Стрессоустойчивость российской угольной отрасли в условиях энергоперехода, декарбонизации и экономических санкций // Горная промышленность. — 2023. — № S2. — С. 118—125. DOI: 10.30686/1609-9192-2023-S2-118-125.

5. Федоров А. В., Великосельский А. В., Макаров А. М., Коркина Т. А. Управление развитием угледобывающего производственного объединения в условиях возрастания неопределенности рыночной среды // Уголь. — 2023. — № 3. — С. 38—44. DOI: 10.18796/0041-5790-2023-3-38-44.

6. Ооржак В. О. Геолого-экономическая оценка перспектив освоения и рисков развития месторождений золота в Республике Тыва // Горная промышленность. — 2025. — № 5. — С. 119—123. DOI: 10.30686/1609-9192-2025-5-119-123.

7. Факторович А. М. Конвейерный транспорт по вертикальным шахтным стволам // Записки Горного института. — 1967. — Т. 54. — № 1. — С. 13—17.

8. Семакина О. К., Горлушко Д. А. Оборудование перерабатывающих производств. Переработка минерального сырья. — М.: Юрайт, 2025. — 90 с. 

9. Морин А. С., Исрафилов Р. Г., Фоменко А. И., Герасимова Т. А., Штреслер К. А. О целесообразности шарнирного крепления ковшей ленточного элеватора // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2026. — № 3. — С. 97—114. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_3_0_97.

10. Факторович А. М. Применение канатных ковшовых элеваторов для шахтного подъема // Записки Горного института. — 1959. — Т. 39. — № 1. — С. 153—159.

11. Лигоцкий Д. Н., Долгушин Н. А. Анализ опыта внедрения беспилотной техники на карьерах и оценка влияния на параметры систем открытой разработки месторождений // Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство. — 2025. — № 30. — С. 99—105. DOI: 10.26160/2658-3305-2025-30-99-105.

12. Воронов А. Ю., Воронов Ю. Е., Сыркин И. С., Назаренко С. В., Юнусов И. Ф. Обзор систем безлюдных грузовых перевозок на карьерах // Уголь. — 2022. — № S12. — С. 30—36. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-S12-30-36.

13. Клебанов А. Ф., Бондаренко А. В., Жуковский Ю. Л., Клебанов Д. А. Организация удаленных центров управления горным предприятием: стратегические предпосылки и этапы реализации // Горная промышленность. — 2024. — № 4. — С. 174—183. DOI: 10.30686/1609-9192-2024-4-174-183.

14. Рябцев В. Г., Маркин М. А. Патент на изобретение № 2734155 B65G 43/04; B65G 17/12 (РФ). Ковшовый элеватор. № 2019145466; заявл. 27.12.2019; опубл. 13.10.2020. Бюл. № 29.

15. Kurhan V., Sydorenko I., Kurgan V., Dudko R., Bershak S. Optimal layout of the head drive for a self-supporting bucket elevator of high productivity // Journal of Engineering Sciences. 2024, vol. 11, no. 2, pp. A22—A29. DOI: 10.21272/jes.2024.11(2).a3.

16. Исрафилов Р. Г., Шигин А. О. Модернизация узлов крепления ковшей к органам тяги ковшовых элеваторов // Горное оборудование и электромеханика. — 2022. — № 5. — C. 17—22. DOI: 10.26730/1816-4528-2022-5-17-22.

17. Arunyanart P., Kongkaew N., Sudsawat S. Optimizing bucket elevator performance through a blend of discrete element method, response surface methodology and firefly algorithm approaches // Computers, Materials & Continua. 2024, vol. 80, no. 2, pp. 3379—3403. DOI: 10.32604/cmc.2024.054337.

18. Boslovyak P. V., Shagimardanov V. R. Calculation and comparative analysis of bucket of the belt elevator // IOP Conference Series: Materials Science Engineering. 2021, vol. 1129, no. 1, article 012069. DOI: 10.1088/1757-899X/1129/1/012069.

19. Яблонев А. Л., Некрасова А. И. Повышение эффективности и надежности ковшового элеватора скреперно-бункерной машины для уборки фрезерного торфа // Вестник Тверского государственного технического университета. Серия «Технические науки». — 2021. — № 3. — С. 44—51. DOI: 10.46573/2658-5030-2021-44-51.

20. Chikelu P. O., Nwigbo S. C., Obot O. W., Okolie P. C., Chukwuneke J. L. Modeling and simulation of belt bucket elevator head shaft for safe life operation // Scientific Reports. 2023, vol. 13, pp. 1083.1—1083.25. DOI: 10.1038/s41598-022-26060-x.

21. Patel Sn., Patel Sum., Patel J. Productivity Improvement of bucket elevator by modified design // International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering. 2013, vol. 3, no. 1, pp. 128—133.

22. Chavhan H. K., More K. C., Patil U. U. Design and analysis of bucket elevator // International Journal of Scientific and Technology Research. 2020, vol. 9, no. 3, pp. 3296—3301.

23. Chaudhary H., Dhumal A., Mali N., Waghe T. Optimisation of rectangular bucket elevator system by analysing bucket and shafts // International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). 2021, vol. 8, no. 5, pp. 4360—4363.

24. Морин А. С., Исрафилов Р. Г., Альшанская А. А. Установка для испытания шарнирных крепежных узлов ковшей горных элеваторов при высоких нагрузках // Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство. — 2023. — № 19. — С. 190—194. DOI: 10.26160/2658-3305-2023-19-190-194.

25. Тарасов Ю. Д. Патент на изобретение № 2406673 B65G 17/36 (РФ). Ковшовый элеватор для кусковых грузов. № 2008153001; заявл. 31.12.2008; опубл. 20.12.2010. Бюл. № 35.

26. Тарасов Ю. Д., Исрафилов Р. Г. Патент на изобретение № 2478550 B65G 17/36 (РФ). Ковшовый ленточный элеватор с увеличенной вместимостью ковшей. № 2011144009; заявл. 31.10.2011; опубл. 10.04.2013. Бюл. № 10.

27. Берестова С. А., Денисов Ю. В. Принцип Даламбера. Инженерные задачи. — Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2016. — 92 с.