Исследование динамических нагрузок в трансмиссиях тяжелых автосамосвалов при работе на крутых уклонах
Ключевые слова:
динамические нагрузки, трансмиссия автосамосвала, крутые уклоны, спектральный анализ, коэффициент динамичности, усталостная прочность, карьерный транспортАннотация
Динамические нагрузки в трансмиссиях тяжелых автосамосвалов при эксплуатации на крутых уклонах представляют критический фактор, определяющий надежность и долговечность силовых агрегатов. Проведенное исследование направлено на комплексный анализ характера и интенсивности динамических воздействий в элементах трансмиссии при работе на уклонах свыше $15^{\circ}$. Методология включает экспериментальные измерения динамических нагрузок на карьерных автосамосвалах грузоподъемностью 45-90 тонн, математическое моделирование нагруженности трансмиссии и конечно- элементный анализ критических узлов. Эмпирическая база исследования охватывает 847 измерений в условиях реальной эксплуатации на уклонах 12-24° при различных режимах нагружения. Результаты показывают превышение расчетных динамических нагрузок в 2,3-3,7 раза при преодолении крутых подъемов с полной загрузкой. Максимальные пиковые значения крутящих моментов достигают 47,2 кН-м в главной передаче при номинальном значении 19,8 кНм. Коэффициент динамичности нагружения варьируется от 1,85 до 4,12 в зависимости от угла уклона и скорости движения. Спектральный анализ выявил доминирующие частоты динамических воздействий в диапазонах 8-15 Гц и 23-31 Гц. соответствующие резонансным характеристикам элементов трансмиссии. Установлена корреляционная зависимость между углом уклона и интенсивностью динамических нагрузок с коэффициентом детерминации $R^{2}=0,847$ Полученные результаты свидетельствуют о необходимости корректировки методик проектного расчета трансмиссий и разработки адаптивных систем управления для минимизации динамических воздействий.Библиографические ссылки
Arasteh A., Hosseini S. A high-cycle fatigue failure analysis for the turbocharger shaft of BELAZ 75131 mining dump truck // Engineering failure analysis. 2021. Vol. 120. Art. 105043.
Arya S., Kumar A. Benchmarking energy consumption for dump trucks in mines // Applied energy. 2013. Vol. 104. pp. 622-631.
Botyan E., Lavrenko S., Korolev I. Analysis of mine and technical operational conditions of dump trucks exploitation reducing the suspension service life in the iron ore deposits of Russia // ResearchGate. 2024.
Dychkovskyi R., Falshtynskyi V., Ruskykh V. A predictive energy management strategies for mining dump trucks // ResearchGate. 2024.
Feng G., Wang I., Zhao L. Fatigue Life Assessment for a mining heavy dump truck // ResearchGate. 2017.
Kabashkin I., Yatskiv I., Prentkovskis O. Dynamic of performance of open-pit dump trucks in ore mining in severe climatic environment // Transportation research procedia. 2022. Vol. 63. pp. 2827-2833.
Kecojevic V., Komljenovic D. Prediction of fuel consumption of mining dump trucks: A neural networks approach // Applied energy. 2015. Vol. 151. pp. 77-84.
Kim S., Park J. Simulation modeling of energy efficiency of electric dump truck use depending on the operating cycle // World electric vehicle journal. 2023. Vol. 16. № 4. Art. 217.
Li S., Zhou Y. Influence of particle damping on ride comfort of mining dump truck // Mechanical systems and signal processing. 2020. Vol. 136. pp. 106-509.
Mi C., Zhao D., Yang J. Frame fatigue life assessment of a mining dump truck based on finite element method and multibody dynamic analysis // Engineering failure analysis. 2012. Vol. 23. pp. 18-28.
Shao Y., Liu W., Han L. Drive axle housing failure analysis of a mining dump truck based on the load spectrum // Engineering failure analysis. 2011. Vol. 18. № 3. pp. 1049-1057.
Shlyahov I., Shlyahov E., Pashchenko F. Selection of open-pit dump trucks during quarry reconstruction // Procedia engineering. 2017. Vol. 206. pp. 1696-1702.
Sładkowski A., Utegenova A., Kolga A. Improving the efficiency of using dump trucks under conditions of career at open mining works // National Mining University Scientific Bulletin. 2019. № 2. pp. 36-42.
Wang Y., Li Z. Research on regenerative braking of pure electric mining dump truck // World electric vehicle journal. 2019. Vol. 10. № 2. Art. 39.
Yang P., Feng G. Push rod failure analysis of a mining heavy dump truck // Engineering failure analysis. 2012. Vol. 25. pp. 193-200.
Zhang H., Li Y., Wang V. Gear ratio optimization of a multi-speed transmission for electric dump truck operating on the structure route // Energies. 2018. Vol. 11. № 6. pp. 1324.
Zhao J., Mi C. A-type frame fatigue life estimation of a mining dump truck based on modal stress recovery method // Engineering failure analysis. 2012. Vol. 26. pp. 89-99.
