Development of a new bucket design for a single-bucket hydraulic excavator

封面

如何引用文章

全文:

详细

BACKGROUND: Single-bucket hydraulic excavators are used in mining industry, construction industry, public utilities and other sectors of the economy. The productivity of these machines depends on a number of factors, among which the main one is the bucket volume.

Due to the impossibility of overcoming the digging resistance forces, it is impossible to install a larger bucket on an excavator of a certain category.

AIM: Development of the excavator bucket design, the shape and mechanics of which reduce digging resistance to make it possible to install larger buckets.

METHODS: The bucket model was built in the Kompas-3D software, and the APM FEM Kompas-3D application was used for strength calculations.

RESULTS: Sketches of the proposed buckets with a volume of 0.25 m³ are considered. The search for optimal parameters of the bucket parts to make it possible to install it on a production excavator and to perform the digging process was carried out. Justification of the parameters of the bucket parts is given. In order to check the operability, a strength calculation of the designed bucket structure was carried out. This will help to increase the productivity of the excavator and to expand its functionality.

CONCLUSION: As a result of the study, changes in the design of the production bucket, which make it possible to install buckets of increased volume on an excavator without losing the strength and reliability of the structure, were proposed. The strength calculation showed a safety factor of 3.3, which proves the operability of the designed structure of the proposed bucket.

作者简介

Grigory Buriy

Siberian State Automobile and Highway University

编辑信件的主要联系方式.
Email: buryy1989@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-5008-9176
SPIN 代码: 4216-0384

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Automotive Transport Department

俄罗斯联邦, Omsk

Ilya Poteryaev

Siberian State Automobile and Highway University

Email: poteryaev_ik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4350-2495
SPIN 代码: 3684-9850

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Head of the Operation of Oil and Gas and Construction Machinery Department

俄罗斯联邦, Omsk

参考

  1. Nikolaev VA. Energy costs for cutting soil with continuous action units to form a roadbed sublayer. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2020;6:676–688. (In Russ.) doi: 10.26518/2071-7296-2020-17-6-676-688
  2. Litvin OI, Khoreshok AA, Dubinkin DM, et al. Analysis of methods for calculating the productivity of quarry hydraulic excavators. Russian Mining Industry. 2022;5:112–120. (In Russ.) doi: 10.30686/1609-9192-2022-5-112-120
  3. Khoreshok AA, Dubinkin DM, Markov SO, et al. On the change in the effective productivity of excavators when using quarry dump trucks with different body capacity. Vestnik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2021;6(148):85–93. (In Russ.) doi: 10.26730/1999-4125-2021-6-85-93
  4. Zenkov SA, Drupin PYu, Vysotsky ES, et al. Improving the performance of an excavator when developing wet soil in the conditions of the north. Transport, mining and construction mechanical engineering: science and production. 2023;21:92–97. (In Russ.) doi: 10.26160/2658-3305-2023-21-92-97
  5. Zhuravlev AG, Glebov IA, Cherepanov VA. On the issue of increasing the productivity and technical readiness of powerful domestic excavators. Problems of subsoil use. 2023;4(39):76–88. (In Russ.) doi: 10.25635/2313-1586.2023.04.076
  6. Patent RF 218368 / 23.05.2023. Byul. № 15. Buriy GG. Excavator bucket. EDN: ELYPHT
  7. Buriy GG, Shcherbakov VS, Poteryaev IK. Increasing the productivity of a single-bucket excavator by improving the shape of the bucket. The Bryansk State Technical University Bulletin. 2019;11(84):38–45. (In Russ.) doi: 10.30987/1999-8775-2019-2019-11-38-45
  8. Nikolaev VA. Analysis of the interaction of the edge of the console knife blade with the ground. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2020;2:172–181. (In Russ.) doi: 10.26518/2071-7296-2020-17-2-172-181
  9. Starostina ZhA, Morozov RV. Calculation of structures by the finite element method using the APM FEM application: study guide. Moscow: MADI; 2022. (In Russ.)
  10. Dragunov YuG, Zubchenko AS, Kashirsky YuV, et al. Alloy and steel handbook. Moscow: Innovatsionnoe mashinostroenie; 2021. (In Russ.)
  11. Lukashuk OA. Regularities of formation of regime parameters of the main mechanisms of a quarry excavator in the process of excavation of rocks. Mining equipment and electromechanics. 2019;3(143):14–17. (In Russ.) doi: 10.26730/1816-4528-2019-3-14-17
  12. Tarasov MA. Modeling of functioning parameters of an excavating machine with vibration impact on rocks. Sustainable development of mountain territories. 2019;11(1(39)):85–97. (In Russ.) doi: 10.21177/1998-4502-2019-11-1-85-97
  13. Kujundžić T, Klanfar M, Korman T, Briševac Z. Influence of crushed rock properties on the productivity of a hydraulic excavator. Applied Sciences (Switzerland). 2021;11(5):1–15. doi: 10.3390/app11052345
  14. Choudhary BS. Effect of blast induced rock fragmentation and muckpile angle on excavator performance in surface mines. Mining of Mineral Deposits. 2019;13(3):119–126. doi: 10.33271/mining13.03.119
  15. Xu G, Yu Z, Lu N, Lyu G. High-gain observer-based sliding mode control for hydraulic excavators. Harbin Gongcheng Daxue Xuebao. 2021;42(6):885–892. doi: 10.11990/jheu.201911056
  16. Zhitomirsky BL. On the issue of increasing the efficiency of working processes of thermomechanical action on the soil during the construction and operation of pipelines. Proceedings of the Gubkin Russian State University of Oil and Gas. 2020;2(299):90–98. (In Russ.) doi: 10.33285/2073-9028-2020-2(299)-90-98
  17. Zhitomirsky BL. Investigation of the influence of soil properties on the performance of drilling thermomechanical tools for use in the construction and operation of oil and gas pipelines. Proceedings of the Gubkin Russian State University of Oil and Gas. 2020;1(298):74–78. (In Russ.) doi: 10.33285/2073-9028-2020-1(298)-74-78
  18. Vasiliev GG, Leonovich IA, Salnikov AP. On the effectiveness of special technical conditions in pipeline transport construction projects. Proceedings of the Gubkin Russian State University of Oil and Gas. 2021;1(302):59–71. (In Russ.) doi: 10.33285/2073-9028-2021-1(302)-59-71

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. The modified bucket design: 1 — a rear wall; 2 — side walls; 3 and 5 — axles; 4 — lugs; 6 — a tooth; 7 — flanges; 8 — a groove; 9 and 10 — holes for axles; 11 and 12 — antifriction bushings; 13 and 14 — plugs.

下载 (241KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Model of the designed bucket.

下载 (96KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Stresses on the designed model of the bucket.

下载 (96KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Refined design of the proposed bucket.

下载 (252KB)
索引源数据
6. Fig. 5. The refined model of the proposed bucket.

下载 (98KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Results of strength calculations of the refined design of the proposed bucket: а — force at the wall 2; b — force at the tooth 6.

下载 (199KB)
索引源数据

版权所有 © Eco-Vector, 2024

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».