Разработка цифровой и многозвенной модели карьерного самосвала методом обратного проектирования для проведения имитационного моделирования

Оригинальная статья

УДК 622.684 c Д.М. Дубинкин1, И.П. Попов1,2, А.И. Бокарев2, В.А. Дианов2, Л.А. Зайцев2, 2025

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь №12-2025 /1200/

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2025-12-51-57

Авторы

Дубинкин Д.М. канд. техн. наук, доцент, ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет имени Т.Ф. Горбачева», 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: ddm.tm@kuzstu.ru

Попов И.П. ведущий конструктор НОЦ «КАМАЗ-БАУМАН» ФГАОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», 105005, г. Москва, Россия; аспирант ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет имени Т.Ф. Горбачева», 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: popovip@bmstu.ru

Бокарев А.И. старший научный сотрудник НОЦ «КАМАЗ-БАУМАН» ФГАОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», 105005, г. Москва, Россия, e-mail: bokarev@bmstu.ru

Дианов В.А. конструктор НОЦ «КАМАЗ-БАУМАН» ФГАОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», 105005, г. Москва, Россия, e-mail: vadianov@bmstu.ru

Зайцев Л.А. конструктор НОЦ «КАМАЗ-БАУМАН» ФГАОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», 105005, г. Москва, Россия, e-mail: zaitsev@bmstu.ru

Аннотации

В статье представлены результаты разработки электронной и многозвенной моделей самой распространенной и широко используемой модели карьерного самосвала БЕЛАЗ-7513 методом обратного проектирования. Целью работы являлось создание комплекса математических моделей, адекватно отражающих геометрические, массогабаритные, физико-механические, кинематические и динамические свойства реального объекта для проведения последующего имитационного моделирования.

В условиях отсутствия доступности конструкторской документации цифровая CAD-модель была разработана на основе технических рисунков из руководств по ремонту и эксплуатации, а также опытных контрольных замеров значимых размеров и приведения их в полное соответствие в модели. Особое внимание уделено точному моделированию элементов ходовой части (рамы, балки передней оси, картера моста) и расположению точек крепления ключевых компонентов. На основе цифровой модели была разработана многозвенная имитационная модель в специализированной среде, включающая подсистемы передней и задней подвесок, рамы с кузовом и рулевого управления. Модель учитывает кинематические точки, силовые связи, линейные и нелинейные характеристики упругих и демпфирующих элементов (пневмогидравлических рессор), а также массогабаритные и инерционные свойства компонентов.

Ключевые слова

Карьерный самосвал, электронная модель, обратное проектирование, имитационное моделирование, многозвенная модель.

Список литературы

1. Полюшкин Н.Г., Батрак А.П., Полюшкина М.П. Общие методы решения задач обратного проектирования // Наука и образование: опыт, проблемы, перспективы развития. Материалы международной научно-практической конференции. Т. 1. Часть 2. Красноярск: Красноярский государственный аграрный университет, 2023. С. 151-156.
2. Буканова И.В., Михеева Т.А. Обоснование эффективности использования методов обратного инжиниринга при конструкторско-технологическом проектировании // Транспорт. Горизонты развития: Труды 4-го Международного научно-промышленного форума. Нижний Новгород: Волжский государственный университет водного транспорта, 2024. С. 108.
3. Карбовский С.В. Несовершенство понятийного базиса технологий обратного проектирования в жизненном цикле сложных систем // International Journal of Open Information Technologies. 2023. Т. 11. № 6. С. 38-45. Karbovsky S.V. Business confidence in technological implementation in human life. International Journal of Open Information Technologies. 2023;11(6):38-45. (In Russ.).
4. Паначев И.А., Кузнецов И.В. О трещинообразовании в металлоконструкциях большегрузных автосамосвалов при эксплуатации на разрезах Кузбасса // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2018. № 3(36). С. 14-21. DOI: 10.5281/zenodo.1408217. Panachev I.A., Kuznetsov I.V. On cracking in metal structures of heavy-duty dump trucks during operation in the Kuzbass mines. Bulletin of the Engineering School of the Far Eastern Federal University. 2018;3(36):14-21. (In Russ.).
5. Садовец В.Ю., Тарасюк И.А. Обзор конструкции балки передней оси карьерных самосвалов БЕЛАЗ грузоподъемностью 240 т // Сборник трудов международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибериус – 2022». 2022.
6. Анализ причин низкой эксплуатационной надежности карьерных самосвалов / В.А. Власов, Е.Н. Спирин, А.Н. Ляпин и др. // Ночное обозрение. Технические науки. 2016. № 5. С. 37-44. Vlasov V.A., Spirin E.N., Lyapin A.N., Lyapina O.V., Chechulin K.N. Analysis of the causes of low operational reliability of mining dump trucks. Technical sciences. 2016;(5):37-44. (In Russ.).
7. Карьерные самосвалы серии БЕЛАЗ-7513: руководство по эксплуатации. Жодино, 2016. 234 с.
8. Карьерный самосвал БЕЛАЗ-75131 и его модификации: руководство по ремонту. Жодино, 2007. 208 с.
9. Карьерные самосвалы серии БЕЛАЗ-7513 и его модификации: руководство по монтажу, пуску и регулированию. Жодино, 2017. 71 с.
10. Дубинкин Д.М. Основы цифрового создания автономных карьерных самосвалов // Горное оборудование и электромеханика. 2022. № 2(160). С. 39-50. DOI: 10.26730/1816-4528-2022-2-39-50. Dubinkin D.M. Fundamentals of digital creation of autonomous mining dump trucks. Mining equipment and electromechanics. 2022;2(160):39-50. (In Russ.).
11. Испеньков С.А., Ракицкий А.А. Моделирование динамической нагруженности рам карьерных самосвалов // Вестник Оренбургского государственного университета. 2011. № 10(129). С. 174-180. Ispenkov S.A., Rakitsky A.A. Modeling the dynamic loading of the frames of mining dump trucks. Bulletin of the Orenburg State University. 2011;10(129):174-180. (In Russ.).
12. Мариев П.Л., Егоров А.Н., Моисеенко В.И. Карьерные самосвалы особо большой грузоподъемности. Проектирование, технологии, маркетинг. Минск: Интегралполиграф, 2008. 320 с.
13. Синтез рациональных параметров систем телескопической подвески и рулевого управления карьерного автосамосвала грузоподъемностью до 240 тонн / А.Б. Карташов, Г.А. Арутюнян, П.И. Киселев и др. // Техника и технология горного дела. 2023. № 4(23). С. 56-75. DOI: 10.26730/2618-7434-2023-4-56-75. Kartashov A.B., Arutyunyan G.A., Kiselev P.I. et al. Synthesis of rational parameters of telescopic suspension and steering systems of a mining dump truck with a lifting capacity of up to 240 tons. Engineering and technology of mining. 2023;4(23):56-75. (In Russ.).
14. Mi Chengji, Gu Zhengqi, Yang Qingquan, Nie Duzhong. Frame fatigue life assessment of a mining dump truck based on finite element method and multibody dynamic analysis. Engineering Failure Analysis. 2012;(23):18-26. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2012.01.014.

Для цитирования

Разработка цифровой и многозвенной модели карьерного самосвала методом обратного проектирования для проведения имитационного моделирования / Д.М. Дубинкин, И.П. Попов, А.И. Бокарев и др. // Уголь. 2025;(12):51-57. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-12-51-57.

Информация о статье

Поступила в редакцию: 3.10.2025

Поступила после рецензирования: 15.11.2025

Принята к публикации: 28.11.2025