Физическое моделирование сопротивления перемещению грузов по поверхности торфяного месторождения на стенде

Рассмотрен вопрос о сопротивлении при перемещении нагруженной платформы по натуральной торфяной залежи. Приведен анализ сил сопротивления, которые действуют на платформу при ее перемещении по поверхности обводненного торфяного месторождения. Приведена схема сил, действующих на платформу при ее перемещении по натуральному торфяному месторождению. Учтены силы сопротивления движению платформы при перемещении по поверхности натуральной торфяной залежи, сила Архимеда, вес платформы с размещенным на ней грузом. Анализируются составляющие сил сопротивления и факторы, от которых они зависят. Даны результаты натурных экспериментов по перемещению модели по поверхности натуральной торфяной залежи. Приводится зависимость силы сопротивления перемещению от давления на поверхность торфяного месторождения, а также зависимость для оценки тягового усилия перемещения модели по торфяному месторождению. Разработан стенд для детального анализа закономерностей влияния угла фронтальной части перемещаемой платформы, фрикционных свойств соприкасающихся поверхностей. Модель, собранная для физического моделирования, имеет возможность детерминированного изменения веса, угла фронтальной части платформы, фрикционных свойств поверхностей трения. Приводится сравнение результатов аналогичных экспериментов на реальном торфяном месторождении и на стенде для оценки адекватности тенденций физического моделирования. Приведены результаты экспериментальных исследований влияния угла фронтальной части модели на силу сопротивления. Построены графические зависимости силы тяги от давления на поверхность для пяти углов фронтальной части модели передвигаемой платформы. Даны рекомендации по снижению силы сопротивления движению платформы путем оптимального выбора угла фронтальной части платформы.

Якупов Д. Р., Иванова П. В., Иванов С. Л. Физическое моделирование сопротивления перемещению грузов по поверхности торфяного месторождения на стенде // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 5—1. — С. 117—129. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_51_0_117.

Якупов Дмитрий Радикович¹ — аспирант кафедры машиностроения, e-mail: s195037@ stud.spmi.ru;
Иванова Полина Викторовна¹ — канд. техн. наук., ассистент кафедры машиностроения, e-mail: Ivanova_PV@pers.spmi.ru;
Иванов Сергей Леонидович¹ — докт. техн. наук, профессор, профессор кафедры машиностроения, e-mail: Ivanov_SL@pers.spmi.ru;
¹ Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия.

1. Mikhailov A., Zhigulskaya A. and Yakonovskaya T. Strip mining of peat deposit. Mine Planning and Equipment Selection: MPES 2017. 2017. pp. 497—501

2. Кремчеев Э. А. Особенности структуры комплекса технологических операций при экскаваторной добыче торфа со стадийным обезвоживанием сырья // Записки Горного института. 2018. Т. 231. С. 225—234. DOI: 10.25515/РМ1.2018.3.225

3. Gharedaghloo B., Price J. S., Rezanezhad F. and Quinton W. Evaluating the hydraulic and transport properties of peat soil using pore network modeling and X-ray micro computed tomography, Journal of Hydrology. 2018. 561, 494—508. 10.1016/j.jhydrol.2018.04.007

4. Казаков Ю. А. [и др.] Анализ парка машин при карьерной добыче торфа // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2019. — № S20. С. 3—13.

5. Зюзин Б. Ф. [и др.] Комплексы горных машин для добычи биотоплива на торфяных месторождениях // Депонированная рукопись № 1121/04—18 12.02.2018

6. Оганесян А. С. [и др.] Машины и комплексы для ресурсосберегающей технологии добычи торфодревесного сырья // Сборник научно-практической конференции, приуроченной ко Дню российской науки Теоретические исследования и экспериментальные разработки студентов и аспирантов ТвГТУ. — 2017. С. 141—145

7. Jucha W., Mareczka P. and Okupny D. Using remote sensing materials to assess the effects of peat extraction on the morphology and vegetation cover of a raised bog. Mires and Peat. 2020. Vol. 26, 19 pp. DOI: 10.19189/MaP.2019.OMB.StA.1835

8. Зюзин Б. Ф. [и др.] Уборочные машины для комплексной механизации добычи торфодревесного сырья // Сборник XV Международной научно-технической конференции Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности. — 2017. — С. 129—132.

9. Mikhailov A., Zhigulskaya A. and Yakonovskaya A. Excavating and loading equipment for peat mining, IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2017. 87(2) 022014, DOI:10.1088/1755—1315/87/2/022014

10. Зюзин Б. Ф. [и др]. Современные направления модернизации комплексов оборудования в связи с эволюцией способов добычи торфа // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2015. — №. 6.

11. Menegaki M., Michalakopoulos T. and Roumpos C. Exploring the effect of physical, human and technical factors on bucket wheel excavators’ efficiency: a fuzzy cognitive map approach, International Journal of Mining and Mineral Engineering. 2019. 10(2—4), pp. 189—204. DOI:10.1504/IJMME.2019.104447

12. Инишева Л. И. Торфяные почвы, генезис и подходы к их изучению // Сборник материалов VII Международной научной конференции, посвященной 90-летию кафедры почвоведения и экологии почв ТГУ Отражение био-, гео, антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове. — 2020. С. 57—60.

13. Докучаева М. В. [и др.] Болота — особый класс ландшафтов // Сборник международной научно-исследовательской конференции молодых ученых, аспирантов, студентов и старшеклассников Молодежная наука в XXI веке: традиции, инновации, векторы развития. — 2017. С. 199—202.

14. Юдин С. А. Основные теоретические и экспериментальные результаты обоснования  инвариантов   предельных   напряженно-деформированных   состояний при взаимодействии рабочих органов горных машин с торфяной залежью // Сборник научных трудов Теоретические исследования и экспериментальные разработки студентов и аспирантов Тверского государственного технического университета. — 2018. С. 162—169.

15. Худякова И. Н. [и др.] Выбор и обоснование параметров технологического оборудования комплекса добычи торфяного сырья из натуральной залежи // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно — технический журнал). — 2019. — № 3 (специальный выпуск 4). — С. 3—15. DOI: 10.25018/0236—1493—2019—3-4—3-15

16. Фомин К. В. [и др.] Оценка плотности распределения воздействий со стороны поверхности карты на элементы ходовых конструкций торфяной машины // Труды Инсторфа. — 2019. — № 20 (73). С. 32—36.

17. Божбов В. Е. [и др.] Анализ подходов к описанию процессов взаимодействия движителей лесных машин с почвогрунтами лесосек. — 2019. — Т. 16. № 2. С. 13—35. DOI: 10.15393/j2.art.2019.4482

18. Федоров Б. А. [и др.] Анализ метода расчета модуля общей деформации слабых грунтов // Молодежный научный вестник. — 2017. — № 11 (24). С. 171—180.

19. Кармацкий В. И. [и др.] Пути достижения высокой проходимости колесных движителей по торфяным основаниям // Сборник научных трудов Теоретические, экспериментальные и прикладные исследования молодых учёных Тверского государственного технического университета. — 2017. С. 449—454

20. Казаков Ю. А. Анализ условий функционирования горнотранспортного агрегата для транспортировка экскаваторного торфяного сырья // Сборник трудов XVII Международной научно-технической конференции Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности. — 2019. С. 57—60.

21. Болотов А. Н. [и др.] Теоретические и экспериментальные исследования процессов в триботехнических системах // монография, Тверской государственный технических университет. — 2019.

22. Чувирина И. В. [и др.] Математическая обработка статических данных при пассивном эксперименте // Молодежный научный вестник. — 2017. — № 11 (24). С. 181— 190.

23. Samson-Dô, M., St-Hilaire, A. Characterizing and modelling the trapping efficiency of sedimentation basins downstream of harvested peat bog. Canadian Journal of Civil Engineering, 45, pp. 478−488, 2018. DOI:10.1139/cjce2017—0330.

24. Якупов Д. Р. [и  др.]  Моделирование  сопротивления  перемещению  грузов по поверхности торфяного месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — №12 (специальный выпуск 45). С. 3—12. DOI: 10.25018/0236— 1493—2020—12—45—3-12.