CC BY
46
ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень / MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2021;(2):64-74 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL PAPER
УДК 621.878/.879 DOI: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-64-74
ИЗНОС ЭЛЕМЕНТОВ КАРЬЕРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ: АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ
П.А. Побегайло1, Д.Ю. Крицкий2, Т.Р. Гильманшина3
1 ИМАШ им. А.А. Благонравова РАН, Москва, Россия 2 АО «СУЭК-Красноярск», Красноярск, Россия, e-mail: dykritskij@gmail.com 3 Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия
Аннотация: Представлены основные результаты проведенного авторами анализа современного состояния проблемы управления явлением износа различных поверхностей и элементов горного оборудования, в частности, рабочего оборудования и ковшей карьерных экскаваторов. Авторами установлено, что управление износом оборудования, включающее в себя как точный его учет, так и защиту, не просто до сих пор актуально, а стало еще более востребованным. Это связано не только с традиционными факторами горного производства, но и с необходимостью эксплуатации экскаваторов с истекшим или почти истекшим нормативным сроком службы, которая осуществляется без поддержки заводов-изготовителей в сложных климатических и грунтовых условиях. При этом указанная проблема до конца так и не решена: теоретические и прикладные исследования в нашей стране в основном остановились в конце 80-х годов прошлого века, а многим вопросам внимание перестало уделяться еще раньше. Комплексно этой проблемой в России сейчас не занимаются, причем зарубежные труды, превосходящие отечественные наработки по ряду направлений, также не могут обеспечить эксплуатирующие организации необходимыми рекомендациями по решению частных и общих вопросов. Очевидно, что в связи с крайней важностью проблемы управления износом ее исследования нуждаются в существенной интенсификации и в обязательном подключении к этим исследованиям ученых академии наук, заводов-изготовителей экскаваторов и фирм-производителей новых материалов, смазки. Главная нерешенная на сегодня задача в этой области сводится к синтезу методологии потребного исследования, связывающей воедино износ, налипание грунта, смазку и динамику экскаватора с учетом зазоров.
Ключевые слова: карьерные экскаваторы, износ элементов экскаваторов, рабочее оборудование и ковши, средства управления явлением износа.
Для цитирования: Побегайло П. А., Крицкий Д. Ю., Гильманшина Т. Р. Износ элементов карьерных экскаваторов: анализ современного состояния проблемы // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2021. - №> 2. - С. 64-74. DOI: 10.25018/0236-1493-20212-0-64-74.
Wear of mining shovel components: Current situation and analysis
P.A. Pobegailo1, D.Yu. Kritskiy2, T.R. Gilmanshina3
1 A.A. Blagonravov Mechanical Engineering Research Institute of Russian Academy of Sciences,
Moscow, Russia
2 JSC SUEK-Krasnoyarsk, Krasnoyarsk, Russia, e-mail: dykritskij@gmail.com 3 Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russia
© П.А. Побегайло, Д.Ю. Крицкий, Т.Р. Гильманшина. 2021.
Abstract: The article presents basic results of the analysis accomplished by the authors to understand the current situation in wear control of mining equipment surfaces and components, in particular, implements and buckets of of mining shovels. The authors have found that wear control, including accurate inventory taking and protection of mining equipment is yet a burning and increasingly critical issue. This problem is connected with traditional factors of the mining industry, as well as with the enforced usage of shovels with nearly or totally exhausted life, without any supervision by manufacturers and in very difficult climatic and ground conditions. This specified problem has yet to be solved: both basic and applied research was abandoned in the late 1980s in Russia, while some specific issues were neglected even earlier. This problem lacks scientific attention in Russia, and the advanced foreign research also fails to cover all necessary partial and general provisions. Evidently, the critical problem of wear control necessitates intensified research by teams of academic scientists and practitioners representing manufacturers of mining shovels, new materials and lubricants. The key challenge of the day is to synthesize the research methodology to integrate topics on wear, soil adhesion, lubrication and shovel dynamics with regard to clearances.
Key words: mining shovels, wear of shovel components, implements and buckers, wear control facilities.
For citation: Pobegailo P.A., Kritskiy D. Yu., Gilmanshina T. R. Wear of mining shovel components: Current situation and analysis. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2021;(2):64-74. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-64-74.
Введение
Существует целый ряд факторов, оказывающих негативное влияние на эффективность эксплуатации горных машин, что существенно снижает их производительность. В их число входит износ различных элементов: рабочего оборудования (рис. 1, 2), опорно-поворотного устройства, гусеничного ходового оборудования и т.д. Это, в свою очередь,
приводит к существенным финансовым потерям. Из-за износа, снижаются и социальные, и экологические характеристики горных машин.
В связи с такой широтой и глубиной указанного проблемного явления любые новые и позитивные достижения в борьбе с ним (и в управлении им) должны приветствоваться и активно внедряться. Однако нельзя идти вперед, не
Рис. 1. Износ зуба ковша роторного экскаватора ЭРП-2500 Fig. 1. Wear of bucket tooth of shovel ERP-2500
Рис. 2. Изношенный ковш роторного экскаватора Fig. 2. Worn bucket of bucket wheel shovel
обладая знаниями об уже имеющихся наработках в этом направлении.
С этой целью нами и написан настоящий краткий обзор. При этом в его рамках невозможно рассмотреть все горные машины (для этого нужна полноценная монография), поэтому мы будем говорить лишь о машинах для открытых горных работ, выбрав из их большого числа экскаваторы. Из всех подсистем экскаваторов основное внимание мы уделим рабочему оборудованию и ковшу, затронув остальные подсистемы весьма незначительно. Выбор этих машин вызван их важностью и распространенностью на горных предприятиях. Рабочее оборудование этих машин, в свою очередь, является основной системой, взаимодействующей с окружающей средой и подверженной явлению износа.
Заметим, что настоящий текст продолжает и дополняет как наши труды, связанные с разработкой элементов системы экспресс-диагностики карьерных экскаваторов [1-5], так и труды, посвященные изучению некоторых аспектов явления износа [6, 7].
История вопроса
и актуальность темы
Исследования проблемы износа различных элементов карьерных экскавато-
ров в прикладных задачах опираются на фундаментальные труды М.А. Бабичева [8], Н.Н. Давиденкова, Н.Б. Демкина, Ю.Н. Дроздова [9], Д.Н. Гаркунова, В.Н. Кащеева, И.В. Крагельского [10, 11], Б.И. Костецкого [12], Н.М. Михи-на, А.С. Проникова, А.П. Семенова, М.М. Хрущова [8], А.В. Чичинадзе и др.
Прикладные исследования вопросов, касающихся аспектов износа в области создания, эксплуатации и совершенствования горной техники, велись и осуществляются следующими специалистами (указаны также некоторые авторы, исследования которых касаются «смежных» областей): В.Д. Абезгауз [13], С.А. Аки-льев, П.С. Банатов, Л.И. Барон, Б.Н. Боголюбов [14], Э.Д. Браун, Л.С. Валова, Ю.А. Ветров [15], В.Н. Виноградов, В.В. Гриб, Н.А. Гринберг, И.К. Домб-ровская, Ю.А. Евдокимов, А.И. Зимин [16], В.А. Зорин, Икрамов У. [17, 18], И.Р. Клейс, Р.А. Кабашев, В.А. Коваль-чук, П.И. Кох, В.И. Кравцов, В.П. Ларионов, В.Б. Лещинер, Л.С. Лифшиц, В.Ф. Лоренц, П.Н. Львов, Б.Р. Матвеевский, Ю.К. Метлин, Е.Ф. Непомнящий, В.С. Новиков [19], И.В. Петров, Ю.П. При-стайло, А.К. Рейш [20], М.М. Севернев, Г.И. Солод, Г.М. Сорокин, М.М. Тенен-баум [21], В.Н. Ткачев [22], В.А. Торопов, Б.В. Фаддеев, П.Т. Фролов, Г.М. Ха-рач, К.П. Чудаков, Л.А. Шрейнер, Г.Я. Ямпольский [11], S.M. Bosnjak, Janosevic D., Rusinski E. [23], Saha M. E., Hiroshi Sunada и многими другими.
О современном состоянии исследований в области изучения явления износа за рубежом можно узнать из большого числа достаточно свежих публикаций. В качестве примера укажем на работы [23-27].
Проанализировав доступные нам труды в области проблемы износа различных элементов экскаваторов [4, 6-31], можно сказать следующее (остановимся только на важном, на наш взгляд):
• Проблема износа элементов экскаваторов является многофакторной, противоречивой, тесно связанной с иными не менее серьезными явлениями и проблемами, например, с налипанием грунта на элементы горных машин, и требует комплексного, системного изучения.
• За рубежом при рассмотрении ряда вопросов износа активно применяются численные методы моделирования с использованием, в частности, метода конечных элементов. В этом направлении наше отставание весьма существенно. Нет и отечественного программного обеспечения.
• Износ элементов экскаваторов тесно связан с различными аспектами смазки. Однако эта тема в последние десятилетия в нашей стране практически не изучалась.
• Износ зубьев ковшей экскаваторов приводит к снижению их производительности на 20-30% из-за увеличения усилия резания пород почти в 2 раза. Ежегодные расходы, связанные с заменой изношенных рабочих органов, составляют от 1 до 5% стоимости машины (велики и потери металла, иногда сопоставимые с весом всей машины). При эксплуатации техники на грани и за гранью исчерпания проектного срока службы эти цифры растут еще больше.
• Обычные меры по повышению надежности и долговечности рабочих органов экскаваторов это: термические и термохимические способы (закалка; поверхностная закалка; цементация, цианирование, азотирование); механическая обработка (дробеструйный наклеп, накатка роликами, наклеп взрывом); нанесение электролитических покрытий (хромирование, осталивание); наплавки износостойких сплавов (электронаплавка, газопламенная наплавка, термитная наплавка). Для получения прочного наплавочного слоя применяют в основном многокомпонентное легирование
(иногда дешевле и проще для наплавки использовать высокоуглеродистые и высокохромистые износостойкие болты). Оптимального, единого научно-обоснованного подхода к этому вопросу сегодня не существует.
• Форма наплавки зубьев зависит от динамичности абразивного изнашивания. При незначительной динамичности, когда наблюдается явление самозатачивания, наплавке подвергается верхняя часть зуба. При коэффициенте динамичности 1,5-2, когда радиус поверхности износа возрастает, рекомендуется осуществлять корончатую наплавку зуба.
• Легирование стали зубьев ковша хромом, титаном и ванадием обеспечивает повышение износостойкости (до 15%).
• Известны отдельные попытки применения композиционных наплавочных материалов, что увеличивает долговечность зубьев в 2,5 раза, но что на сегодня видимо, экономически не оправдано.
• Как правило, зубья отечественных ковшей отливают из стали 110Г13Л. Такие зубья наплавляются с большим трудом.
• Нами проведено исследование [7] влияния структуры стали 110Г13Л на эксплуатационные характеристики крупногабаритных изделий для горного оборудования. Анализ таких изделий свидетельствует о том, что наиболее предпочтительной является литая структура стали, представляющая собой зерна твердого раствора аустенита с избыточными карбидами по границам. Конечная структура литой стали формируется в процессе термической обработки — закалки. Полученная в результате обработки микроструктура аустенитной стали имеет вид зерен твердого раствора аустенита при наличии участков мар-тенситных игл. Участки мартенсита, образующиеся на поверхности изделия, способствуют увеличению твердости материала и его износостойкости.
• Ковши экскаваторов непрерывного действия обычно оборудуются унифицированными зубьями из стали 40Х трех типоразмеров, каждый из которых подразделяется на два вида: зубья, упрочненные закалкой или наплавкой электродом Т-620 и применяемые для разработки талых грунтов, и зубья, оснащенные пластинами твердого сплава ВК-15. Максимальное расчетное давление на поверхность нового зуба составляет 150 МПа, среднее — 50-75 МПа (в теоретическом плане этот вопрос еще далеко не решен).
• Зубья многоковшовых экскаваторов (рис. 1 и 2) имеют срок службы от нескольких часов до нескольких месяцев. Причем следует иметь в виду, что площадка притупления для данного типа зубьев строго регламентируется инструкцией по эксплуатации ковшей и рабочего оборудования экскаватора заводом-изготовителем (которые часто в настоящее время не оказывают организациям, эксплуатирующим их технику, никакой поддержки).
• Считается, что наиболее эффективны зубья с напайкой высокотемпературным припоем пластин карбида вольфрама.
• По отечественным данным, на конец 80-ых годов прошлого века зарубежные фирмы применяли существенно более дорогие материалы для зубьев ковшей (с высокой прочностью до 1500 МПа; с пределом текучести до 1000 МПа, с повышенной ударной вязкостью; из высокомарганцовистых сталей с присадкой никелем; известны предложения о сплавах со связкой в виде целлюлозы и т.д.).
• При работе ковша мощного одноковшового строительно-карьерного экскаватора в тяжелых условиях износ козырька ковша составляет в среднем 70 мм через 500 ч работы. Далее скорость изнашивания несколько замедляется в
связи с затуплением козырька. Средний износ козырька за 2000 ч работы достигает 150 мм. Скорость изнашивания изменяется в пределах 30-150 мкм/ч.
• Срок службы ковша определяется в основном долговечностью его передней стенки и в тяжелых условиях работы составляет 1-2 г; при средних и легких условиях, — соответственно, 3-4 и 5-6 лет.
• Долговечность зубьев ковша экскаватора колеблется в значительных пределах в зависимости от условий работы. Так, при разработке мерзлого и скального грунта предельный износ наступает через 3-4 сут, а при работе в легких условиях — через 4 мес. и более.
• Для зубьев ковшей характерна определенная форма износа, сохраняющаяся в течение всего времени их работы и зависящая от типа грунта: при работе на мелкодисперсных грунтах, обладающих высокой абразивностью, зуб заостряется, на крупнокусковых — затупляется. Существенно тут и влияние схемы принятой наплавки (отметим, что проблема поиска рациональных форм зуба, их расстановки тесно связана с проблемой оптимальной конструкции ковша, которая, в свою очередь, сильно связана и с технологией вскрыши, и с работой оператора. Этот вопрос также далек от своего полного разрешения).
• Проявлением абразивного изнашивания является появление царапин глубиной до 1,5-3 мм и длиной до 4050 мм и сколов глубиной до 3-5 мм, площадью до 8-12 мм2. Остальная площадь зуба покрыта макро- и микроцарапинами и сколами глубиной до 0,2 мм. При полном износе зубьев угол их заострения увеличивается в 2-2,5 раза. Имеет место и наклеп.
• По мнению А.И. Зимина, абразивное изнашивание исполнительных органов экскаваторов происходит чаще всего в результате малоцикловой уста-
лости при пластическом фрикционном контакте изнашиваемой поверхности с частицами абразива, что, конечно, нуждается в дополнительной проверке.
• Для одноковшовых экскаваторов с механическим приводом выявлено, что между удельным износом (/, г/см3) и интенсивностью изнашивания существует линейная зависимость, а закономерности, установленные для удельного износа, будут справедливы и для интенсивности изнашивания.
• Кроме этого, ряд авторов указывает на наличие связи между интенсивностью изнашивания и структурой твердых сплавов (она, по видимому, во многом зависит от среднего расстояния между карбидными зернами).
• Существенно влияние на интенсивность изнашивания и такой механической характеристики материала, как его твердость (эмпирическая связь для твердых сплавов выражается степенной функцией, в которой показатель степени близок к минус 5, (заметим, что материалы этого и предыдущего пункта легитимны только в том случае, когда абразивом является кварц и взаимодействие между материалом и абразивом происходит без ударных нагрузок).
• На сегодня отсутствуют какие-либо отраслевые расчетные материалы по проектированию экскаваторов и их узлов, учитывающих явление износа на современном уровне знаний.
• Вопрос управления явлением износа в элементах экскаваторов на сегодня не нашел своего оптимального решения.
Завершая настоящий обзор отметим, что сегодня недостаточно изучены вопросы износа как в шарнирах рабочего оборудования, так и в элементах гусеничного ходового устройства (например, требуют дальнейшего исследования вопросы избирательного переноса в подшипниках экскаваторов). Тоже са-
мое касается и важнейшей, но мало исследованной темы — учета влияния выбора зазоров элементов экскаваторов. Тоже самое мы вынуждены сказать и про исследования влияния износа на элементы системы привода, в частности на гидравлическую систему и первичный двигатель. Детальное рассмотрение этих подсистем и связанных с ними нюансов и аспектов, однако, выходит за границы настоящей работы и будет представлено нами позднее.
Заключение
В настоящее время проблема управления явлением износа с целью его точного учета и снижения связанных с ним издержек для элементов горных машин и экскаваторов в частности не потеряла своей актуальности (в некотором смысле она стала еще более важной). Однако, несмотря на большое число попыток, полностью решить ее так и не удалось.
В теоретическом плане в нашей стране проблема в основном «застыла» на уровне конца 80-х годов прошлого века, и системно ей никто не занимается — эксплуатирующие организации оставлены с ней один на один, на что накладываются отсутствие поддержки от заводов-изготовителей и вынужденная потребность в продлении срока эксплуатации машин сверх нормативного срока их службы.
Современные зарубежные исследования также не могут быть названы комплексными и системными, и панацеей для нас не являются, что не отменяет их прогрессивности и существенного преимущества в ряде прикладных вопросов.
С точки зрения академической науки, в первую очередь необходимо рассмотреть появившиеся сейчас новые материалы и разобраться в новых теоретических построениях в рассматриваемой области (несомненный интерес представляют композитные материалы
и новые результаты, полученные в рамках научной школы академика И.Г. Горячевой). Необходим системный, комплексный подход, связывающий воедино исследования износа, налипания грунта, смазки с анализом динамики работы экскаваторов.
Обязательным представляется подключение к этим исследованиям заводов-изготовителей экскаваторов, т.к. все новые способы и подходы к борьбе с износом должны быть органично вписаны в конструкцию экскаваторов. Же-
лательно привлечение фирм, связанных с созданием новых материалов.
Отдельное и важное место в кругу очерченных вопросов занимает проблема правильной и точной оценки производительности экскаваторов после применения того или иного нового технического решения. Несомненна потребность и в современной модели оценки технико-экономической эффективности.
Исследования проблемы износа элементов горных машин нуждаются в существенной интенсификации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Комиссаров А. П., Побегайло П. А., Шестаков В. С. Методика экспресс анализа энергопотребления при экскавации горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2014. — № 12. — С. 138 — 141.
2. Крицкий Д. Ю., Шигин А. О., Бовин К. А., Побегайло П. А. Комплексный подход к безопасной эксплуатации элементов металлоконструкций карьерных экскаваторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — СВ 38. — С. 307 — 319. DOI: 10.25018/0236-1493-2017-12-38-307-319.
3. Побегайло П. А., Крицкий Д. Ю. Элементы системы экспресс диагностики состояния карьерных экскаваторов в условиях эксплуатации: блок оценки концентраторов напряжений в металлоконструкциях со стыковыми швами // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — СВ 50. — С. 216 — 229. DOI: 10.25018/0236-14932018-12-50-216-229.
4. Побегайло П. А., Крицкий Д. Ю., Мутыгуллин А. В., Шигин А. О. Обоснование выбора точек контроля металлоконструкций экскаваторов драглайнов // Уголь. — 2018. — № 6. — С. 48 — 53. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-6-48-52.
5. Крицкий Д. Ю., Мутыгуллин А. В., Шигин А. О., Бардаков В. В. Организация мониторинга стрел экскаваторов-драглайнов в режиме эксплуатации // Горный журнал. — 2018. — № 2. — С. 91 — 96. DOI: 10.17580Zgzh.2018.02.13.
6. Гадолина И. В., Побегайло П. А., Крицкий Д. Ю., Любиша П. Уточнение инженерной методики оценки скорости износа элементов рабочих органов экскаваторов // Надежность. — 2019. — Т. 19. — № 1 (68). — С. 18 — 23. DOI: 10.21683/1729-2646-2019-19-118-23.
7. Крицкий Д. Ю., Тюрин С. И., Ковалева А. А., Гильманшина Т. Р. Влияние структуры марганцовистой стали на эксплуатационные характеристики деталей крупногабаритных литых изделий // Уголь. — 2018. — № 7. — С. 9 — 13.
8. Хрущев М. М., Бабичев М. А. Абразивное изнашивание. — М.: Наука, 1970. — 252 с.
9. Когаев В. П., Дроздов Ю. Н. Прочность и износостойкость деталей машин. — М.: Высшая школа, 1991. — 319 с.
10. Крагельский И. В. Трение и износ. — М.: Машиностроение, 1968. — 480 с.
11. Ямпольский Г.Я., Крагельский И. В. Исследование абразивного износа элементов пар качения. — М.: Наука, 1973. — 64 с.
12. Костецкий Б. И. Сопротивление изнашиванию деталей машин. — М.-Киев: Маш-гиз, 1959. — 476 с.
13. Абезгауз В. Д. Режущие органы машин фрезерного типа для разработки горных пород и грунтов. - М.: Машиностроение, 1965. - 280 с.
14. Боголюбов Б. Н. Долговечность землеройных и дорожных машин. - М.: Машиностроение, 1964. - 224 с.
15. Ветров Ю. А. Резание грунтов землеройными машинами. - М.: Машиностроение, 1971. - 360 с.
16. Зимин А. И. Повышение долговечности и прогнозирование сроков службы деталей машин. - Свердловск: КпПИиТпСОС НТО, 1982. - 64 с.
17. Икрамов У. Механизм и природа абразивного изнашивания. - Ташкент: ФАН, 1979. - 136 с.
18. Икрамов У., Махкамов К.Х. Расчет и прогнозирование абразивного износа. -Ташкент: ФАН, 1982. - 148 с.
19. Новиков В. С. Обеспечение долговечности рабочих органов почвообрабатывающих машин. - М.: ИНФРА-М, 2019. - 155 с.
20. Рейш А. К. Повышение износостойкости строительных и дорожных машин. - М.: Машиностроение, 1986. - 184 с.
21. Тененбаум М. М. Сопротивление абразивному изнашиванию. - М.: Машиностроение, 1976. - 271 с.
22. Ткачев В. Н. Работоспособность деталей машин в условиях абразивного изнашивания. - М.: Машиностроение, 1995. - 336 с.
23. Rusinski E., Czmochowski J., Moczko P., Pietrusiak D. Surface mining machines: problems of maintenance and modernization. Springer International Publishing AG, 2017. 169 p. DOI: 10.1007/978-3-319-47792-3.
24. Mining machines and earth-moving equipment: problems of design, research and maintenance. Sokolski M. (Ed.), Springer International Publishing, 2020. 226 p. DOI: 10.1007/9783-030-25478-0.
25. Equipment selection for mining: With case studies. Burt C. N., Caccetta L (Eds.). Springer International Publishing, 2018. 155 p. DOI: 10.1007/978-3-319-76255-5.
26. Chen Y., Gong W, Kang R. Review and propositions for the sliding/impact wear behavior in a contact interface // Chinese Journal of Aeronautics. 2020. Vol. 33. No 2. Pp. 391-406. DOI: 10.1016/j.cja.2018.06.004.
27. Keles A., Yildirim M. Improvement of mechanical properties by means of titanium alloying to steel teeth used in the excavator // Engineering Science and Technology, an International Journal. 2019. DOI: 10.1016/j.jestch.2019.12.003.
28. Владимиров В. М., Трофимов В. К. Повышение производительности карьерных многоковшовых экскаваторов. - М.: Недра, 1980. - 313 с.
29. ХазанетЛ.Л., Остапенко П. В., Моисеенко М. Г. Эксплуатация карьерного оборудования непрерывного действия. - М.: Недра, 1984. - 251 с.
30. Чудновский В. Ю. Механика роторных экскаваторов. - Иерусалим: Изд-во Мика К.А., 2002. - 329 с.
31. Баловнев В. И., Зеленин А. Н., Керов И. П. Машины для земляных работ. - М.: Машиностроение, 1975. - 424 с. liraR
REFERENCES
1. Komissarov A. P., Pobegaylo P. A., Shestakov V. S. Method of express analysis of energy consumption during excavation of rocks. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2014, no 12, pp. 138-141. [In Russ].
2. Kritskiy D. Yu., Shigin A. O., Bovin K. A., Pobegaylo P. A. Integrated approach to safe operation of parts of metal-structures of mine excavators. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2017. Special edition 38, pp. 307-319. DOI: 10.25018/0236-1493-2017-12-38-307-319. [In Russ].
3. Pobegaylo P. A., Kritskiy D. Yu. Elements of the system of express diagnostics of the state of mine excavators in operation conditions: unit for evaluation of stress concentrators in metal structures with butt joints. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2018. Special edition 50, pp. 216229. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-12-50-216-229. [In Russ].
4. Pobegaylo P. A., Kritskiy D. Yu., Mutygullin A. V., Shigin A. O. Justification of selection of metal structures control points of dragline excavators. Ugol'. 2018, no 6, pp. 48-53. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-6-48-52. [In Russ].
5. Kritskiy D. Yu., Mutygullin A. V., Shigin A. O., Bardakov V. V. Organization of monitoring of dragline shovel boom in operation mode. Gornyi Zhurnal. 2018, no 2, pp. 91-96. DOI: 10.17580/gzh.2018.02.13. [In Russ].
6. Gadolina I. V., Pobegaylo P. A., Kritskiy D. Yu., Lyubisha P. Clarification of engineering methodology for estimation of wear rate of elements of excavators. Nadezhnost'. 2019. Vol. 19, no 1 (68), pp. 18-23. DOI: 10.21683/1729-2646-2019-19-1-18-23. [In Russ].
7. Kritskiy D. Yu., Tyurin S. I., Kovaleva A. A., Gil'manshina T. R. Manganese steel structure effect on the performance characteristics of large-size cast product parts. Ugol'. 2018, no 7, pp. 9-13. [In Russ].
8. Khrushchev M. M., Babichev M. A. Abrazivnoe iznashivanie [Abrasive wear], Moscow, Nauka, 1970, 252 p.
9. Kogaev V. P., Drozdov Yu. N. Prochnost' i iznosostoykost' detaley mashin [Strength and wear resistance of machines parts], Moscow, Vysshaya shkola, 1991, 319 p.
10. Kragel'skiy I. V. Trenie i iznos [Friction and wear], Moscow, Mashinostroenie, 1968, 480 p.
11. Yampol'skiy G. Ya., Kragel'skiy I. V. Issledovanie abrazivnogo iznosa elementov par kacheniya [Study of abrasive wear of rolling pair elements], Moscow, Nauka, 1973, 64 p.
12. Kostetskiy B. I. Soprotivlenie iznashivaniyu detaley mashin [Wear resistance of machine parts], Moscow-Kiev: Mashgiz, 1959, 476 p.
13. Abezgauz V. D. Rezhushchie organy mashin frezernogo tipa dlya razrabotki gornykh po-rod igruntov [Cutting tools of milling machines for rocks and soil excavation], Moscow, Mashi-nostroenie, 1965, 280 p.
14. Bogolyubov B. N. Dolgovechnost' zemleroynykh i dorozhnykh mashin [Durability of earth-moving and road construction machinery], Moscow, Mashinostroenie, 1964, 224 p.
15. Vetrov Yu. A. Rezanie gruntovzemleroynymi mashinami [Cutting of soils by earth-moving machinery], Moscow, Mashinostroenie, 1971, 360 p.
16. Zimin A. I. Povyshenie dolgovechnosti i prognozirovanie srokov sluzhby detaley mashin [Increasing durability and predicting service life of machine parts], Sverdlovsk, KpPIiTpSOS NTO, 1982, 64 p.
17. Ikramov U. Mekhanizm i priroda abrazivnogo iznashivaniya [Mechanism and nature of abrasive wear], Tashkent: FAN, 1979, 136 p.
18. Ikramov U., Makhkamov K. Kh. Raschet i prognozirovanie abrazivnogo iznosa [Calculation and prediction of abrasive wear], Tashkent: FAN, 1982, 148 p.
19. Novikov V. S. Obespechenie dolgovechnosti rabochikh organov pochvoobrabatyvayush-chikh mashin [Ensuring durability of working tools of tillage machines], Moscow, Infra-M, 2019, 155 p.
20. Reysh A. K. Povyshenie iznosostoykosti stroitel'nykh i dorozhnykh mashin [Increase of wear resistance of construction and road construction machines], Moscow, Mashinostroenie, 1986, 184 p.
21. Tenenbaum M. M. Soprotivlenie abrazivnomu iznashivaniyu [Abrasion resistance], Moscow, Mashinostroenie, 1976, 271 p.
22. Tkachev V. N. Rabotosposobnost' detaley mashin v usloviyakh abrazivnogo iznashivaniya [Operability of machine parts in abrasive wear conditions], Moscow, Mashinostroenie, 1995, 336 p.
23. Rusinski E., Czmochowski J., Moczko P., Pietrusiak D. Surface mining machines: problems of maintenance and modernization. Springer International Publishing AG, 2017. 169 p. DOI: 10.1007/978-3-319-47792-3.
24. Mining machines and earth-moving equipment: problems of design, research and maintenance. Sokolski M. (Ed.), Springer International Publishing, 2020. 226 p. DOI: 10.1007/9783-030-25478-0.
25. Equipment selection for mining: With case studies. Burt C. N., Caccetta L (Eds.). Springer International Publishing, 2018. 155 p. DOI: 10.1007/978-3-319-76255-5.
26. Chen Y., Gong W., Kang R. Review and propositions for the sliding/impact wear behavior in a contact interface. Chinese Journal of Aeronautics. 2020. Vol. 33. No 2. Pp. 391-406. DOI: 10.1016/j.cja.2018.06.004.
27. Keles A., Yildirim M. Improvement of mechanical properties by means of titanium alloying to steel teeth used in the excavator. Engineering Science and Technology, an International Journal. 2019. DOI: 10.1016/j.jestch.2019.12.003.
28. Vladimirov V. M., Trofimov V. K. Povyshenie proizvoditel'nosti karernykh mnogokovs-hovykh ekskavatorov[Increase in productivity of mine multibucket excavators], Moscow, Nedra, 1980, 313 p.
29. Khazanet L. L., Ostapenko P. V., Moiseenko M. G. Ekspluatatsiya karernogo oborudo-vaniya nepreryvnogo deystviya [Operation of career equipment of continuous operation], Moscow, Nedra, 1984, 251 p.
30. Chudnovskiy V. Yu. Mekhanika rotornykh ekskavatorov [Mechanics of rotary excavators], Ierusalim, Izd-vo Mika K.A., 2002, 329 p.
31. Balovnev V. I., Zelenin A. N., Kerov I. P. Mashiny dlya zemlyanykh rabot [Machines for earthworks], Moscow, Mashinostroenie, 1975, 424 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Побегайло Петр Алексеевич — канд. техн. наук,
старший научный сотрудник,
ИМАШ им. А.А. Благонравова РАН,
Крицкий Дмитрий Юрьевич — инженер,
АО «СУЭК-Красноярск»,
e-mail: dykritskij@gmail.com,
Гильманшина Татьяна Ренатовна — канд. техн. наук,
доцент, Сибирский федеральный университет.
Для контактов: Крицкий Д.Ю., e-mail: dykritskij@gmail.com.
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
P.A. Pobegailo, Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher,
A.A. Blagonravov Mechanical Engineering Research Institute
of Russian Academy of Sciences, 101990, Moscow, Russia,
D.Yu. Kritskiy, Engineer, JSC SUEK-Krasnoyarsk,
Krasnoyarsk, 660064, Russia,
e-mail: dykritskij@gmail.com,
T.R. Gilmanshina, Cand. Sci. (Eng.), Assistant Professor,
Siberian Federal University, 660041, Krasnoyarsk, Russia.
Corresponding author: D.Yu. Kritskiy, e-mail: dykritskij@gmail.com.
Получена редакцией 21.05.2020; получена после рецензии 18.09.2020; принята к печати 10.01.2021. Received by the editors 21.05.2020; received after the review 18.09.2020; accepted for printing 10.01.2021.
ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
(СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК)
К ВОПРОСУ КЛАССИФИКАЦИИ СПОСОБОВ ДОБЫЧИ ТОРФЯНОГО СЫРЬЯ И СРЕДСТВ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ
(2020, № 10, СВ 34, 8 с.) Якупов Дмитрий Радикович1 — аспирант, e-mail: s195037@stud.spmi.ru, Иванов Сергей Леонидович1 — д-р техн. наук, профессор, e-mail: Ivanov_SL@pers.spmi.ru, Иванова Полина Викторовна1 — канд. техн. наук, ассистент кафедры, e-mail: Ivanova_PV@pers.spmi.ru, Пермякова Екатерина Константиновна1 — аспирант, e-mail: s185046@stud.spmi.ru, 1 Санкт-Петербургский горный университет.
Предложена единая классификация стратегий разработки торфяного сырья, соответствующих им технологий реализации, видов добываемого сырья и комплексов горных машин для их реализации. Показаны связи блоков, модулей и горных машин в соответствующих типах комплексов. Технологии разделены по классификационным признакам в рамках карьерной и поверхностно-послойной стратегий разработки, методам производства работ - экскаваторный, механического рыхления, гидромеханизации и вспомогательный. По степени нарушенности добытого торфяного сырья, в рамках реализуемых технологий, выделено пять видов добываемого этого сырья: комковатый, кусковой, крошкообразный, гидромасса и вторичные ресурсы. Вид добываемого торфяного сырье позволил увязать способы добычи торфяного сырья и средства для их реализации. Выделены три типа связи блоков и модулей в комплексах горных машин: согласование, соединение, совмещения. Комплексы разделены по их назначению: добычи и переработки, подготовки залежи, осушения, собственно добычные, рекультивации, ремонта производственных площадей, подчиненные и вспомогательные, а также трансферт-комплексы. Присущие этим комплексам блоки и модули, позволяют реализовывать весь комплекс добычных работ.
Ключевые слова: торфяное сырье, классификация, стратегии добычи, методы добычи, технологии добычи, способы добычи, виды торфяного сырья, комплексы добычи торфяного сырья, горные машины, блоки и модули комплексов.
CLASSIFICATION OF PEAT EXTRACTION METHODS AND MEANS OF THEIR IMPLEMENTATION
D.R. Iakupov\ Graduate Student, e-mail: s195037@stud.spmi.ru,
S.L. Ivanov\ Dr. Sci. (Eng.), Professor, e-mail: Ivanov_SL@pers.spmi.ru, P.V. Ivanova\ Cand. Sci. (Eng.), Assistant of Chair, e-mail: Ivanova_PV@pers.spmi.ru,
E.K. Permyakova\ Graduate Student, e-mail: s185046@stud.spmi.ru,
1 Saint-Petersburg Mining University, 199106, Saint-Petersburg, Russia.
In this article, we present a single matrix encompass peat winning strategies, methods, systems of mining machinery, and raw peat types. The matrix also includes information about links that ensure parallel operation of blocks, modules, and mining machines within an extraction system. Winning strategies (peat quarrying and surface layer extraction) are based on excavation, hydraulic extraction, loosening and auxiliary operations. Peat extraction techniques fall apart into methods. The choice of extraction technique depends on the structure of peat material: cloddy, sod, milled peat, slurry and secondary raw materials. Peat material structure made it possible to link extraction methods with corresponding tools. Types of connection between blocks and modules, i.e. coordination, connection, and coupling, define the type of peat winning system. The matrix also includes functions of mining systems: extraction and processing, deposit preparation, drainage, extraction, recultivation, deposit maintenance, subordinate and auxiliary systems, and systems for product transportation. An entire mining system is basically formed from various blocks and modules, performing their specific functions during peat winning process, and links between them.
Key words: peat raw materials, classification, extraction strategies, extraction methods, extraction technologies, extraction way, types of peat raw materials, peat extraction systems, mining machinery, blocks and modules of systems.
