«Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина»

Перспективное экскаваторное оборудование при обустройстве нефтегазовых сооружений

УДК: 621.879.064
DOI: 10.33285/2073-9028-2023-4(313)-118-127

Авторы:

¹ Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет, Омск, Российская Федерация

Ключевые слова: конструкция, ковш, экскаватор, моделирование, копание, APM FEM, расчет, прочность, нефтегазовые сооружения

Аннотация:

На сегодняшний день одноковшовые гидравлические экскаваторы – самые востребованные машины при обустройстве нефтегазовых сооружений. Снижение затрат на производство этих машин – очень актуальная задача. В статье рассмотрена конструкция цилиндрического ковша экскаватора, позволяющая без снижения производительности машины сократить число агрегатов и устройств в конструкции экскаватора. Это позволяет снизить стоимость машины. В работе стоит задача проектирования работоспособной конструкции цилиндрического ковша, которая может выдержать максимальное сопротивление копанию в реальных условиях. Рассматривается эскиз цилиндрического ковша объемом 0,25 м3, спроектированный для установки на экскаватор на базе трактора ЮМЗ-6АКЛ. Приведены описание конструкции ковша и процесс копания цилиндрическим ковшом. В работе проведен статический расчет построенной по эскизу модели цилиндрического ковша. Построение и расчет проводились в программе «Компас 3D» в приложении APM FEM. Сила на ковш выбрана исходя из веса экскаватора, так как рассматривается случай остановки ковша из-за непреодолимого препятствия и частичный подъем экскаватора. Расчет показал высокие значения напряжений на конструкции, что требует ее доработки. В работе описаны конструктивные изменения цилиндрического ковша объемом 0,25 м3 в целях уменьшения значений напряжений на его конструкции. По внесенным конструктивным изменениям был построен эскиз усовершенствованной конструкции цилиндрического ковша. По построенному эскизу была спроектирована модель и рассчитана на прочность. Проведенный расчет показал работоспособность спроектированной конструкции. Значения напряжений на ковше в 3 раза меньше предела текучести материала ковша, что позволяет с достаточной уверенностью говорить о его работоспособности.

Список литературы:

1. Николаев В.А. Затраты энергии на резание грунта ковшами агрегата непрерывного действия для формирования подстилающего слоя автодороги // Вестник СибАДИ. – 2020. – № 6. – С. 676–688. – DOI: 10.26518/2071-7296-2020-17-6-676-688
2. Патент 218368 Рос. Федерация, МПК E02F 3/40. Ковш экскаватора / Г.Г. Бурый; патентообладатель Г.Г. Бурый. – № 2023100483/03; заявл. 10.01.2023; опубл. 23.05.2023, Бюл. № 15.
3. Бурый Г.Г., Щербаков В.С., Потеряев И.К. Увеличение производительности одноковшового экскаватора через усовершенствование формы ковша // Вестник Брянского государственного технического университета. – 2019. – № 11 (84). – С. 38–45. – DOI: 10.30987/1999-8775-2019-2019-11-38-45
4. Николаев В.А. Анализ взаимодействия кромки лезвия консольного ножа с грунтом // Вестник СибАДИ. – 2020. – № 2. – С. 172–181. – DOI: 10.26518/2071-7296-2020-17-2-172-181
5. Старостина Ж.А., Морозов Р.В. Расчет конструкций методом конечных элементов с использованием приложения APM FEM: учебно-метод. пособие. – М.: МАДИ, 2022. – 100 с.
6. Марочник сталей и сплавов. 7-е изд., стереотипное / Ю.Г. Драгунов, А.С. Зубченко, Ю.В. Каширский [и др.] // Под ред. Ю.Г. Драгунова и А.С. Зубченко. – М.: Инновационное машиностроение, 2021. – 1216 с.
7. Лукашук О.А. Закономерности формирования режимных параметров главных механизмов карьерного экскаватора в процессе экскавации горных пород // Горное оборудование и электромеханика. – 2019. – № 3 (143). – С. 14–17. – DOI: 10.26730/1816-4528-2019-3-14-17
8. Тарасов М.А. Моделирование параметров функционирования выемочной машины с вибрационным воздействием на горные породы // Устойчивое развитие горных территорий. –2019. – Т. 11, № 1 (39). – С. 85–97. – DOI: 10.21177/1998-4502-2019-11-1-85-97
9. Influence of crushed rock properties on the productivity of a hydraulic excavator / T. Kujundžić, M. Klanfar, T. Korman, Z. Briševac // Applied Sciences (Switzerland). – 2021. – Vol. 11 (5). – P. 1–15. – DOI: 10.3390/app11052345
10. Choudhary B.S. Effect of blast induced rock fragmentation and muckpile angle on excavator performance in surface mines // Mining of Mineral Deposits. – 2019. – Vol. 13 (3). – P. 119–126. –DOI: 10.33271/mining13.03.119
11. High-gain observer-based sliding mode control for hydraulic excavators / G. Xu, Z. Yu, N. Lu, G. Lyu // Harbin Gongcheng Daxue Xuebao. – 2021. – Vol. 42 (6). – P. 885–892. – DOI: 10.11990/jheu.201911056
12. Житомирский Б.Л. К вопросу о повышении КПД рабочих процессов термомеханического воздействия на грунт при строительстве и эксплуатации трубопроводов // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. – 2020. – № 2 (299). – С. 90–98. – DOI: 10.33285/2073-9028-2020-2(299)-90-98
13. Житомирский Б.Л. Исследование влияния свойств грунта на производительность бурового термомеханического инструмента для применения при строительстве и эксплуатации нефтегазопроводов // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. – 2020. – № 1 (298). – С. 74–78. – DOI: 10.33285/2073-9028-2020-1(298)-74-78
14. Васильев Г.Г., Леонович И.А., Сальников А.П. Об эффективности специальных технических условий в проектах строительства объектов трубопроводного транспорта // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. – 2021. – № 1 (302). – С. 59–71. – DOI: 10.33285/2073-9028-2021-1(302)-59-71