Авторы: М.С. Мамаева, А.А. Хорешок, Ю.С. Удалова

Название статьи: Обоснование комбинированных цифровых моделей процесса экскавации влажных суглинков

Год: 2026, Номер: 2, Страницы: 66-76

Отрасль знаний: 2.8.8. Геотехнология, горные машины (технические науки)

Индекс УДК: 622.6

DOI: 10.26730/1816-4528-2026-2-66-76

Аннотация: В статье представлен системный обзор современных подходов к моделированию процесса черпания влагосодержащих грунтов (пылеватых суглинков с влажностью 18–22%) гидравлическим экскаватором типа «обратная лопата». Рассмотрены методы кинематического анализа рабочего оборудования на основе формализма Денавита – Хартенберга, а также ключевые направления математического моделирования взаимодействия ковша с грунтом: от классических теорий предельного равновесия до современных численных методов – метода дискретных элементов (МДЭ/DEM) и метода конечных элементов (FEM). Особое внимание уделено проблеме интеграции разнородных моделей – аналитических, численных и физических – для повышения достоверности прогноза налипания и коэффициента наполнения ковша. Продемонстрировано, что изолированные подходы обладают существенными ограничениями: классические теории не учитывают динамику процесса и адгезию, а численные модели требуют тщательной калибровки по экспериментальным данным. В работе описана разработка специализированного электронного измерительного устройства для количественной оценки массы налипшего грунта с точностью ±1–2 г, обеспечивающего синхронизированную регистрацию влажности и динамики налипания в реальном времени. Показано, что комплексный подход, сочетающий кинематику, реологию грунта, геометрию ковша и экспериментальную валидацию, позволяет преодолеть ограничения изолированных методов. Предложена концепция цифрового двойника рабочего оборудования, интегрирующего кинематическую модель, реологические параметры грунта и данные с датчиков для прогнозирования производительности карьерных выемочных машин в сложных горнотехнических условиях, где потери из-за налипания достигают 15–25%. Результаты исследования создают методологическую основу для разработки адаптивных систем управления, способных автоматически компенсировать влияние налипания и поддерживать высокий коэффициент наполнения ковша даже при работе с проблемными влажными грунтами.

Ключевые слова: обратная лопата влагосодержащие грунты налипание коэффициент наполнения кинематика DEM численное моделирование интеграция моделей пылеватый суглинок

Дата получения: 15.01.2026

Дата одобрения: 15.03.2026

Дата опубликования: 04.06.2026

ЦИТИРОВАНИЕ СКАЧАТЬ