Исходные данные к исследованию напряженно-деформированного состояния грузовой платформы карьерного самосвала

Оригинальная статья

УДК 622.684 c Д.М. Дубинкин, А.В. Ялышев, Ш.Я. Исмаилова, 2025

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

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2025-12-63-67

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

Ялышев А.В. младший научный сотрудник научного центра «Цифровые технологии», аспирант, ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет имени Т.Ф. Горбачева», 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: jalyshavav@kuzstu.ru

Исмаилова Ш.Я. младший научный сотрудник научного центра «Цифровые технологии», аспирант, ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет имени Т.Ф. Горбачева», 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: ismailovashja@kuzstu.ru

Аннотации

В работе обозначена актуальность формирования исходных данных к исследованию напряженно-деформированного состояния грузовой платформы с помощью методов дискретных элементов (DEM) и конечных элементов (FEM). В статье сформирован и обоснован набор расчетных случаев, учитывающих критические режимы эксплуатации (перегруз, смещение груза, отказ гидроцилиндра, налипание, динамическое торможение). Детально описана система граничных условий, моделирующая реальные узлы крепления грузовой платформы. Уделено внимание методике преобразования и переноса данных о нагрузках (узловых давлений) из DEM-модели в FEM-решетку, включая вопросы интерполяции при несовпадении сеток. Разработанные исходные данные позволяют проводить всесторонний прочностной анализ и выявлять критические зоны конструкции на ранних этапах проектирования.

Ключевые слова

карьерный самосвал, грузовая платформа, напряженно-деформированное состояние, моделирование.

Список литературы

1. Разработка методики определения основных геометрических параметров гидравлической системы рулевого управления карьерного самосвала / А.И. Бокарев, В.А. Дианов, А.Б. Карташов и др. // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2024. № 3(163). С. 49-64. DOI: 10.26730/1999-4125-2024-3-49-64. Bokarev A.I., Dianov V.A., Kartashov A.B., Arutyunyan G.A., Pashkov D.A., Dubinkin S.D. Development of a methodology for determining the main geometric parameters of the hydraulic steering system of a mining dump truck. Vestnik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2024;3(163):49-64. (In Russ.).
2. Моделирование термодинамических процессов в дисковых тормозах карьерной спецтехники с использованием метода конечных элементов (часть 1) / А.А. Волосатов, Д.А. Панасенков, Г.А. Арутюнян и др. // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2024. № 3(163). С. 65-77. DOI: 10.26730/1999-4125-2024-3-65-77. Volosatov A.A., Panasenkov D.A., Arutyunyan G.A., Pashkov D.A., Zakrasovsky D.I. Modeling of thermodynamic processes in disc brakes of mining machinery using the finite element method (part 1). Vestnik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2024;3(163):65-77. (In Russ.).
3. Пашков Д.А., Тарасюк И.А. Обоснование передней подвески беспилотного карьерного самосвала грузоподъемностью 220 тонн // Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство. 2022. № 17-1. С. 170-178. Pashkov D.A., Tarasyuk I.A. Justification of the front suspension of an unmanned mining dump truck with a load capacity of 220 tons. Transport, Mining, and Construction Engineering: Science and Production. 2022;(17-1):170-178. (In Russ.).
4. Дубинкин Д.М., Ялышев А.В., Исмаилова Ш.Я. К выбору программного обеспечения для имитационного моделирования погрузки горной массы в карьерные самосвалы // Горное оборудование и электромеханика. 2024. № 5(175). С. 42-51. DOI: 10.26730/1816-4528-2024-5-42-51. Dubinkin D.M., Yalyshev A.V., Ismailova Sh.Ya. On the choice of software for simulation modeling of rock mass loading into dump trucks. Gornoe oborudovanie i elektromekhanika. 2024;5(175):42-51. (In Russ.).
5. Колчанов А.Г. Особенности проектирования карьерных автомобильных дорог для автономных самосвалов // Недропользование и транспортные системы. 2024. Т. 14. № 4. С.10-20. https://doi.org/10.18503/SMTS-2024-14-4-10-20. Kolchanov A.G. Features of Open Pit Road Design for Autonomous Dump Trucks. Subsurface Management and Transportation Systems. 2024;14(4):10-20. (In Russ.).
6. Исследование нагруженности и долговечности платформы самосвала при движении по технологическому циклу с учетом моделирования загрузки и разгрузки сыпучим грузом / П.С. Литвинюк, А.М. Насковец, Н.А. Суденко и др. // Актуальные вопросы машиноведения. 2024. Вып. 13. С. 17-23. Litvinyuk P.S., Naskovets A.M., Sudenko N.A., Kiselkov A.L., Khatskevich A.S. Investigation of loading and durability of a dump truck platform when moving through a technological cycle, taking into account modeling of loading and unloading of bulk cargo. Actual issues of machine science. 2024;(13):17-23. (In Russ.).
7. Исследование нагруженности и долговечности платформы самосвала при моделировании загрузки сыпучим грузом / П.С. Литвинюк, А.Л. Кисельков, А.С. Хацкевич и др. // Актуальные вопросы машиноведения. 2023. Вып. 12. С. 248-254. Litvinyuk P.S., Kiselkov A.L., Khatskevich A.S., Naskovets A.M. Study of the stress state and durability of a dump truck dump body during simulation of bulk cargo loading. Aktual’nye voprosy mashinovedeniya. 2023;(12):248-254. (In Russ.).
8. Lyashuk O., Levkovych M. Innovative stress analysis and machine learning forecasting for semi-trailer truck body durability. Journal of Sustainable Development of Transport and Logistics. 2023;8(2):43-57. DOI: 10.14254/jsdtl.2023.8-2.3.
9. Ali D., Frimpong S. Impact force modelling for whole body vibration exposure during high impact multi-pass shovel loading operation. International Journal of Mining, Reclamation and Environment. 2021;35(9):619-637. DOI: 10.1080/17480930.2021.1949856.
10. Liu Z., Liu D., Tian S., Han W., Zhao X. Multi-condition stability analysis and lightweight research of mining wide-body dump truck compartment. Measurement Science and Technology. 2024;35(4):045603. DOI: 10.1088/1361-6501/ad20c1.
11. Демченко И.И. Изыскание способов и средств борьбы с налипанием и намерзанием горной массы на технологическом автомобильном транспорте в условиях разрезов КАТЕКа: автореферат дис. ... канд. техн. наук: 05.05.06. Иркутск, 1992. 22 с.
12. Ялышев А.В. Необходимость создания грузовой платформы для аккумуляторного карьерного самосвала // Инновации в информационных технологиях, машиностроении и автотранспорте: сб. мат. VI Междунар. науч.-практ. конф., Кемерово, 30 нояб. – 01 дек. 2022 г. Кемерово, 2022.
13. Определение наиболее повреждающих по критерию усталости эксплуатационных режимов нагружения несущих конструкций кузова карьерного самосвала / А.В. Шмелев, А.М. Насковец, С.В. Хитриков и др. // Механика машин, механизмов и материалов. 2024. № 4(69). С. 17-27. DOI: 10.46864/1995-0470-2024-4-69-17-27. Shmelev A.V., Naskovets A.M., Khitrikov S.V., Kravchenok A.L. Determination of the most damaging fatigue criterion operational loading modes of the supporting structures of a quarry dump truck body. Mekhanika mashin, mekhanizmov i materialov. 2024;4(69):17-27. (In Russ.).
14. Рудаков Д.А., Кузнецов Е.В. Опыт разреза «Междуреченский» по снижению недогрузов и перегрузов горной массы на карьерных автосамосвалах // Повышение качества образования, современные инновации в науке и производстве: сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф., Экибастуз, 29 мая 2020 г. Экибастуз, 2020. С. 17-19.
15. Дубинкин Д.М., Ялышев А.В. Определение статических нагрузок на борт грузовой платформы карьерного самосвала // Горная промышленность. 2022. № 6. С. 137-144. DOI: 10.30686/1609-9192-2022-6-137-144. Dubinkin D.M., Yalyshev A.V. Determination of static loads on the sideboard of a dump truck body. Gornaya promyshlennost’. 2022;(6):137-144. (In Russ.).
16. Ye F., Qiang Y., Jiang W., Fu X. DEM–FEM Coupling Simulation of the Transfer Chute Wear with the Dynamic Calibration DEM Parameters. Processes. 2021;9(10):1847. DOI: 10.3390/pr9101847.
17. Xiao J., Xue L., Zhang D., Sun S., Bai Y., Shi J. Coupled DEM-FEM methods for analyzing contact stress between railway ballast and subgrade considering real particle shape characteristic. Computers and Geotechnics. 2023;(155):105192. DOI: 10.1016/j.compgeo.2022.105192.
18. Дубинкин Д.М., Ялышев А.В. Определение рациональной сетки поверхностей для моделирования горного оборудования в среде DEM // Горное оборудование и электромеханика. 2025. № 3(179). С. 61-68. DOI: 10.26730/1816-4528-2025-3-61-68. Dubinkin D.M., Yalyshev A.V. Determination of the rational surface mesh for modeling mining equipment in the DEM environment. Gornoe oborudovanie i elektromekhanika. 2025;3(179):61-68. (In Russ.).

Поддержка

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации по соглашению от 30.09.2022 № 075-15-2022-1198 с ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева» Комплексной научно-технической программы полного инновационного цикла «Разработка и внедрение комплекса технологий в областях разведки и добычи твердых полезных ископаемых, обеспечения промышленной безопасности, биоремедиации, создания новых продуктов глубокой переработки из угольного сырья при последовательном снижении экологической нагрузки на окружающую среду и рисков для жизни населения» (КНТП «Чистый уголь – Зеленый Кузбасс»), утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 11 мая 2022 г. № 1144-р, в рамках реализации мероприятия «Разработка и создание беспилотного карьерного самосвала челночного типа грузоподъемностью 220 тонн» в части выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.

Для цитирования

Дубинкин Д.М., Ялышев А.В., Исмаилова Ш.Я. Исходные данные к исследованию напряженно-деформированного состояния грузовой платформы карьерного самосвала // Уголь. 2025;(12):63-67. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-12-63-67.

Информация о статье

Поступила в редакцию: 3.10.2025

Поступила после рецензирования: 15.11.2025

Принята к публикации: 28.11.2025