Экскаваторы широко применяются в строительстве зданий и дорог, добыче полезных ископаемых, сельском хозяйстве, лесозаготовительной промышленности и других сферах. При работе экскаватора зубья ковша взаимодействуют с грунтом и тем самым разрушают массив. Их нерациональная установка на корпусе и неоптимальный угол резания ведут к увеличению сопротивления земли резанию, и, как следствие, к повышенному износу как самого ковша, так и оборудования. Это приводит к снижению производительности до 40% и более. Ученые ПНИПУ разрабатывают устройство, которое оптимизирует угол резания зубьями ковша экскаватора на основе сигналов от датчиков положения.
На разработку выдан патент № 2779252.
Одним из приоритетных направлений развития России на период до 2030 года (согласно стратегии развития РФ 2030) является создание безопасных и качественных автомобильных дорог. В условиях санкционного давления со стороны иностранных государств импортозамещение в дорожно-строительной, а также горнодобывающей отраслях приобрело особую значимость.
Ученые Пермского Политеха разрабатывают инновационное устройство геометрической оптимизации угла резания зубьями ковша экскаватора. Оно поможет сократить износ оборудования, затраты на топливо, повысит эффективность работы машин, а также их надежность и производительность.
В устройстве используются современные датчики положения, которые фиксируют скорость движения острия зубьев. Они позволяют механизму автоматически настраивать угол резания при работе экскаватора без участия машиниста.
— Угол резания — это угол между передней гранью зубьев и вектором скорости их движения. При движении ковша идет расчет этого показателя, если он не соответствует оптимальному — 30-35 градусов, то разработанное устройство его корректирует. Зубья находятся на валу, он с помощью гидроцилиндров в приводе движется и меняет угол резания, — пояснил кандидат технических наук, доцент кафедры горной электромеханики ПНИПУ Александр Муравский.
Ковш со встроенным устройством предназначен для широкого спектра задач: профилирования, копания, погрузки, разгрузки и перемещения различных материалов.
— Благодаря Бизнес-инкубатору, части инновационной экосистемы университета, мы смогли описать проблематику исследования с точки зрения бизнеса и понять коммерческий потенциал разработки. Гибкость и адаптивность нашего технического решения позволят интегрировать его со многими моделями и марками экскаваторов под разнообразные условия работы. Оптимизация угла резания снизит износ оборудования и расход топлива, что сократит операционные затраты и увеличит срок службы экскаватора, — поделился студент горно-нефтяного факультета, резидент Бизнес-инкубатора «Динамика роста» ПНИПУ Дмитрий Ковалевский.
Также разработка политехников приведет к стабильному и безопасному выполнению земельных работ, снизит риск возникновения аварийных ситуаций и травмирования персонала.
— Отечественных аналогов такого автоматического устройства в стране нет. Разработка найдет широкое применение, например, в строительстве дорог, мостов и зданий для выемки грунта при подготовке основания и создания котлованов и траншей, в горнодобывающей промышленности — для разработки рудных месторождений и добычи полезных ископаемых. Кроме того, наше устройство, возможно, заинтересует государственные учреждения, ответственные за развитие инфраструктуры и обеспечение безопасности на дорогах, — дополнил Александр Муравский.
Устройство геометрической оптимизации угла резания зубьями, разработанное учеными ПНИПУ сократит время на простой и ремонт техники, увеличит объем выполняемых работ за счет оптимизации рабочих режимов экскаватора. А также значительно уменьшит расходы на техническое обслуживание и ремонт оборудования, что поспособствует экономии средств и продлению его срока службы.