ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Интеллектуальная система автоматического выбора режимов работы фронтального погрузчика в зависимости от характеристик материала

Авторы

  • Михаил Валерьевич Митякин Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина, 119991, Москва, Ленинский проспект, д. 65, корп. 1

Как цитировать

ГОСТ Митякин М. В. Интеллектуальная система автоматического выбора режимов работы фронтального погрузчика в зависимости от характеристик материала // СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ. 2026. Т. 70. № 8. С. 378-391. DOI: 10.25726/e9726-6778-4289-h
APA Митякин, М. В. (2026). Интеллектуальная система автоматического выбора режимов работы фронтального погрузчика в зависимости от характеристик материала. СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ, 70(8), 378-391. https://doi.org/10.25726/e9726-6778-4289-h

Аннотация

Настройка силового контура фронтального погрузчика на площадке с несколькими штабелями остаётся ручной, из-за чего одна и та же машина работает на песке и на разборно-скальном грунте с одинаковыми уставками подачи и тяги. Действующие стандарты описывают результат черпания геометрически: вместимость ковша рассчитывается по ГОСТ 29290-92 через плотную часть и материал над кромками при откосе 2:1, номинальная грузоподъёмность определяется по ГОСТ ISO 14397-1-2015, а коэффициент наполнения ковша не нормирован ни одним из них. Цель работы состояла в построении и расчёте модели системы, опознающей класс материала по силовым и кинематическим сигналам начальной фазы внедрения и назначающей режим работы силового контура без участия оператора. Расчёт выполнен на авторской модели процесса черпания для модельного погрузчика класса 5 т с ковшом вместимостью 3,0 м³; численный эксперимент охватил серию из 1 240 циклов. Материалы сведены в пять классов по значению авторского индекса трудности черпания от 1,00 до 2,35. Предельная глубина внедрения по условию сцепления снижается с 1,35 до 0,88 м, коэффициент наполнения – с 1,06 до 0,76, а масса материала в ковше при этом изменяется всего на 8,7% между сухим песком и щебнем крупной фракции. Класс материала опознаётся по четырём признакам окна 0,4 с с долей верных отнесений 0,914; наибольшая путаница приходится на пару смежных гранулометрических классов. Переход к адаптивному назначению режима увеличивает эксплуатационную производительность на 1,4-10,7% и снижает удельный расход топлива на 12,9-17,4% в зависимости от класса. Выигрыш растёт с трудностью черпания и распределяется между производительностью и топливной экономичностью неодинаково: на связном грунте прирост выработки максимален при наименьшем снижении удельного расхода. Соотношение показывает, что коэффициент наполнения ковша ведёт себя как управляемая переменная, а не как справочная константа машины, и подлежит включению в контур управления наравне с давлением и частотой вращения.

Ключевые слова

фронтальный погрузчик режим работы силового контура характеристики материала коэффициент наполнения ковша сопротивление внедрению распознавание класса материала адаптивное управление удельный расход топлива

Финансирование

Авторы не заявили о внешнем финансировании исследования.

Библиографические ссылки

Бурый Г.Г. Математическая модель копания грунта сферическим ковшом экскаватора // Вестник СибАДИ. 2021. № 6. С. 688-698.

Великанов В.С. Прогнозирование нагруженности рабочего оборудования карьерного экскаватора по нечетко-логистической модели // Записки Горного института. 2020. Т. 241. С. 29-36.

Великанов В.С., Дремин А.В., Чернухин С.А., Ломовцева Н.В. Технологии нейронных сетей в интеллектуальном анализе данных гранулометрического состава взорванных пород // Горная промышленность. 2024. № 4. С. 90-94.

Гартфельдер В.А., Стадухин А.А., Мокрецов Н.А. Законы управления индивидуальным тяговым электроприводом фронтального погрузчика // Тракторы и сельхозмашины. 2023. № 6. С. 531-541.

Горбенко И.Д., Шагниев О.Б. Интеллектуализация системы управления процессом сверления в условиях неопределенности материала заготовки // Мехатроника, автоматизация, управление. 2025. № 3. С. 119-127.

Горелов В.А., Косицын Б.Б., Стадухин А.А., Чудаков О.И. Метод определения параметров электромеханической трансмиссии фронтального погрузчика // Тракторы и сельхозмашины. 2021. № 5. С. 38-45.

Дремин А.В., Ситдикова С.В., Великанов В.С., Стожков Д.С., Гришин И.А. Анализ кусковатости горных пород в реальном времени с использованием отечественного программно-аппаратного обеспечения // Горная промышленность. 2025. № 3. С. 118-123.

Осипов П.А. Обзор технических решений измерения массы породы в ковше электрических одноковшовых экскаваторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 11-1. С. 229-238.

Салихов Р.Ф., Пермяков В.Б. Исследование влияния динамики технических параметров на эксплуатационную производительность гидравлических одноковшовых экскаваторов // Вестник СибАДИ. 2024. Т. 21. № 4. С. 540-560.

Хорешок А.А., Дубинкин Д.М., Литвин Я.О., Марков С.О., Тюленев М.А. Об изменении производительности обратных гидравлических лопат при разных схемах погрузки вскрыши в карьерные самосвалы // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2024. № 4. С. 26-34.

Шемякин С.А., Шишкин Е.А. Определение максимального усилия поворота ковша гидравлического экскаватора, оборудованного обратной лопатой // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2023. № 3. С. 17-24.

Шпрехер Д.М., Бабокин Г.И., Зеленков А.В. Нейросетевой алгоритм настройки ПИ регулятора в системе управления очистного комбайна // Мехатроника, автоматизация, управление. 2022. № 1. С. 13-22.

Azulay O., Shapiro A. Wheel loader scooping controller using deep reinforcement learning // IEEE Access. 2021. Т. 9. С. 24145-24154.

Dadhich S., Sandin F., Bodin U., Andersson U., Martinsson T. Field test of neural-network based automatic bucket-filling algorithm for wheel-loaders // Automation in Construction. 2019. Т. 97. С. 1-12.

Wang S., Yu S., Hou L., Wu B., Wu Y. Prediction of bucket fill factor of loader based on three-dimensional information of material surface // Electronics. 2022. Т. 11. № 18. Article 2841.

Выпуск

Раздел

ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Метрики

327 просмотров
0 скачиваний
Хотите опубликоваться?
Подать статью

Похожие статьи

<< < 2 3 4 5 6 7 

Вы также можете начать расширеннвй поиск похожих статей для этой статьи.