Estimating the energy intensity of the process of excavation using operating equipment of a face-shovel type of a mining excavator

Research output: Contribution to journalArticleResearchpeer-review

Abstract

Research results. It has been shown that the process of excavation using operating equipment of a face-shovel type is characterized by increased energy intensity because of the energy consumed to elevate the elements of operating equipment and rock mass to the bench (face) height, as well as because ofthe driving forces counteraction under various directions of lifting and thrusting actions. As a result of computer experiment carried out based on the simulation model of excavation process, actual values of driving forces operation (lifting and thrusting actions) have been determined in the process of stoping. It has been stated that energy consumption depends on the position of a bucket in the operating zone of an excavator; operating zone sections with increased values of energy consumption have been discovered. Differentiated calculation of energy consumption depending on the type of operations performed has been carried out - energy consumption at digging (output work), energy consumption when elevating the elements of operating equipment and rock mass, as well as energy consumption caused by the counteraction of the main mechanisms. Estimation of excavation process energy intensity has been carried out in various sections of an operating zone (bucket movement along the initial, medium, and final trajectories). Recommendations for the use of the results. The suggested method of energy consumption calculation during rock excavation using operating equipment of an open pit excavator will allow to determine energy characteristics of an excavator for specific conditions of operation. Conclusions. The determination of regularities in the formation of energy consumption for rock excavation on the basis of computer experiment will allow to determine energy characteristics of an open pit excavator for specific conditions of operation.
Translated title of the contributionEstimating the energy intensity of the process of excavation using operating equipment of a face-shovel type of a mining excavator
Original languageRussian
Pages (from-to)112-118
Number of pages6
JournalИзвестия высших учебных заведений. Горный журнал
Issue number1
DOIs
Publication statusPublished - 2019

Fingerprint

Excavators
Excavation
Energy utilization
Rocks
Stoping
Experiments
Trajectories

GRNTI

  • 52.13.00

Level of Research Output

  • VAK List

Cite this

@article{c5bc430b931f4f699de2207579f848f8,
title = "ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ПРОЦЕССА ЭКСКАВАЦИИ РАБОЧИМ ОБОРУДОВАНИЕМ ТИПА ПРЯМАЯ ЛОПАТА КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА",
abstract = "Цель исследования: анализ формирования энергозатрат при экскавации горных пород рабочим оборудованием типа прямая лопата карьерного экскаватора и определении энергоемкости процесса экскавации в конкретных горнотехнических условиях эксплуатации. Методы исследования: имитационное моделирование и вычислительный эксперимент. Результаты работы. Показано, что процесс экскавации рабочим оборудованием типа прямая лопата характеризуется повышенной энергоемкостью ввиду затрат энергии на подъем элементов рабочего оборудования и горной массы на высоту уступа (забоя), а также противодействия движущих сил при различии направлений усилий подъема и напора. В результате вычислительного эксперимента, выполненного на основе имитационной модели процесса экскавации, определены фактические значения работы движущих сил (усилий подъема и напора) в процессе отработки забоя. Установлено, что энергозатраты зависят от расположения ковша в рабочей зоне экскаватора и выявлены участки рабочей зоны с повышенными значениями энергозатрат. Проведен дифференцированный расчет энергозатрат в зависимости от вида выполняемых операций - энергозатрат при копании (полезной работы), энергозатрат при подъеме элементов рабочего оборудования и горной массы, а также энергозатрат, вызванных противодействием главных механизмов. Выполнена оценка энергоемкости процесса экскавации в различных участках рабочей зоны (при перемещении ковша по начальной, средней и конечной траекториям). Рекомендации по использованию результатов. Предложенный метод расчета энергозатрат при экскавации горных пород рабочим оборудованием карьерного экскаватора позволит определить энергетическую характеристику экскаватора для конкретных горнотехнических условий эксплуатации. Выводы. Установление закономерностей формирования энергозатрат на экскавацию горных пород на основе вычислительного эксперимента позволит определить энергетическую характеристику карьерного экскаватора для конкретных условий эксплуатации.",
author = "Комиссаров, {Анатолий Павлович} and Плотников, {Никита Сергеевич} and Лукашук, {Ольга Анатольевна} and Летнев, {Константин Юрьевич}",
year = "2019",
doi = "10.21440/0536-1028-2019-1-112-118",
language = "Русский",
pages = "112--118",
journal = "Известия высших учебных заведений. Горный журнал",
issn = "0536-1028",
publisher = "Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования {"}Уральский государственный горный университет{"}",
number = "1",

}

TY - JOUR

T1 - ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ПРОЦЕССА ЭКСКАВАЦИИ РАБОЧИМ ОБОРУДОВАНИЕМ ТИПА ПРЯМАЯ ЛОПАТА КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА

AU - Комиссаров, Анатолий Павлович

AU - Плотников, Никита Сергеевич

AU - Лукашук, Ольга Анатольевна

AU - Летнев, Константин Юрьевич

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Цель исследования: анализ формирования энергозатрат при экскавации горных пород рабочим оборудованием типа прямая лопата карьерного экскаватора и определении энергоемкости процесса экскавации в конкретных горнотехнических условиях эксплуатации. Методы исследования: имитационное моделирование и вычислительный эксперимент. Результаты работы. Показано, что процесс экскавации рабочим оборудованием типа прямая лопата характеризуется повышенной энергоемкостью ввиду затрат энергии на подъем элементов рабочего оборудования и горной массы на высоту уступа (забоя), а также противодействия движущих сил при различии направлений усилий подъема и напора. В результате вычислительного эксперимента, выполненного на основе имитационной модели процесса экскавации, определены фактические значения работы движущих сил (усилий подъема и напора) в процессе отработки забоя. Установлено, что энергозатраты зависят от расположения ковша в рабочей зоне экскаватора и выявлены участки рабочей зоны с повышенными значениями энергозатрат. Проведен дифференцированный расчет энергозатрат в зависимости от вида выполняемых операций - энергозатрат при копании (полезной работы), энергозатрат при подъеме элементов рабочего оборудования и горной массы, а также энергозатрат, вызванных противодействием главных механизмов. Выполнена оценка энергоемкости процесса экскавации в различных участках рабочей зоны (при перемещении ковша по начальной, средней и конечной траекториям). Рекомендации по использованию результатов. Предложенный метод расчета энергозатрат при экскавации горных пород рабочим оборудованием карьерного экскаватора позволит определить энергетическую характеристику экскаватора для конкретных горнотехнических условий эксплуатации. Выводы. Установление закономерностей формирования энергозатрат на экскавацию горных пород на основе вычислительного эксперимента позволит определить энергетическую характеристику карьерного экскаватора для конкретных условий эксплуатации.

AB - Цель исследования: анализ формирования энергозатрат при экскавации горных пород рабочим оборудованием типа прямая лопата карьерного экскаватора и определении энергоемкости процесса экскавации в конкретных горнотехнических условиях эксплуатации. Методы исследования: имитационное моделирование и вычислительный эксперимент. Результаты работы. Показано, что процесс экскавации рабочим оборудованием типа прямая лопата характеризуется повышенной энергоемкостью ввиду затрат энергии на подъем элементов рабочего оборудования и горной массы на высоту уступа (забоя), а также противодействия движущих сил при различии направлений усилий подъема и напора. В результате вычислительного эксперимента, выполненного на основе имитационной модели процесса экскавации, определены фактические значения работы движущих сил (усилий подъема и напора) в процессе отработки забоя. Установлено, что энергозатраты зависят от расположения ковша в рабочей зоне экскаватора и выявлены участки рабочей зоны с повышенными значениями энергозатрат. Проведен дифференцированный расчет энергозатрат в зависимости от вида выполняемых операций - энергозатрат при копании (полезной работы), энергозатрат при подъеме элементов рабочего оборудования и горной массы, а также энергозатрат, вызванных противодействием главных механизмов. Выполнена оценка энергоемкости процесса экскавации в различных участках рабочей зоны (при перемещении ковша по начальной, средней и конечной траекториям). Рекомендации по использованию результатов. Предложенный метод расчета энергозатрат при экскавации горных пород рабочим оборудованием карьерного экскаватора позволит определить энергетическую характеристику экскаватора для конкретных горнотехнических условий эксплуатации. Выводы. Установление закономерностей формирования энергозатрат на экскавацию горных пород на основе вычислительного эксперимента позволит определить энергетическую характеристику карьерного экскаватора для конкретных условий эксплуатации.

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=37244235

U2 - 10.21440/0536-1028-2019-1-112-118

DO - 10.21440/0536-1028-2019-1-112-118

M3 - Статья

SP - 112

EP - 118

JO - Известия высших учебных заведений. Горный журнал

JF - Известия высших учебных заведений. Горный журнал

SN - 0536-1028

IS - 1

ER -