astАрхитектура, строительство, транспортArchitecture, Construction, Transport2782-232X2713-0770Industrial University of Tyumen10.31660/2782-232X-2025-3-74-82FMIGTKast-187Research ArticleТРАНСПОРТTRANSPORTПараметры пневмоаккумулятора погрузочно-разгрузочного оборудования экскаватораParameters of the pneumatic accumulator for excavator loading and unloading equipmenthttps://orcid.org/0000-0001-8012-8511ТетеринаИ. А.TeterinaI. A.

Тетерина Ирина Алексеевна, канд. техн. наук, доцент кафедры строительной, подъемно-транспортной и нефтегазовой техники, старший научный сотрудник

Омск, Проспект Мира, 5, 644080

Irina A. Teterina, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor in the Department of Construction, Lifting and Transport and Oil and Gas Equipment, Senior Researcher

Omsk, 5 Prospect Mira St., 644080

iateterina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3503-131XЛетопольскийA. Б.LetopolskyA. B.

Летопольский Антон Борисович, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой строительной, подъемно-транспортной и нефтегазовой техники

Омск, Проспект Мира, 5, 644080

Anton B. Letopolsky, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Head of the Department of Construction, Lifting and Transport and Oil and Gas Equipment

Omsk, 5 Prospect Mira St., 644080

antoooon-85@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0000-3157-4742ЖдановА. В.ZhdanovA. V.

Жданов Алексей Валерьевич, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры общепрофессиональных дисциплин, заместитель декана заочного факультета

Омск, Проспект Мира, 5, 644080

Aleksey V. Zhdanov, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor in the Department of General Professional Disciplines, Deputy Dean of the Correspondence Faculty

Omsk, 5 Prospect Mira St., 644080

Avzh_1984@mail.ruСибирский государственный автомобильно-дорожный университетРоссияSiberian State Automobile and Highway UniversityRussian Federation202503102025537482Copyright © Тетерина И.А., Летопольский A.Б., Жданов А.В., 20252025Тетерина И.А., Летопольский A.Б., Жданов А.В.Teterina I.A., Letopolsky A.B., Zhdanov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ast.tyuiu.ru/jour/article/view/187

Одним из наиболее эффективных методов разработки грунтов повышенной прочности, в том числе мерзлых, остается ударное разрушение с использованием рабочих органов активного действия. Наиболее целесообразным в этом случае представляется использование ударных устройств в качестве самостоятельного сменного или модернизированного погрузочно-разгрузочного оборудования к базовым машинам, например, к экскаваторам с гидроприводом. Ключевым преимуществом такого решения является возможность выполнения полного цикла работ от разрушения прочного или мерзлого грунта до его погрузки в транспортные средства или отвалы без смены рабочего органа. В результате анализа существующих конструкций ковшей предложено новое конструктивное решение – ковш активного действия, в качестве которого рассматривалась конструкция гидропневмоударника погрузочно-разгрузочного оборудования. Приведенные технические характеристики гидропневмоударника ковша активного действия учитывают требования как к процессу разрушения, так и к эффективности погрузки разработанного материала. Представлены расчетные зависимости, позволяющие определить основные параметры пневмоаккумулятора гидроударного устройства. Наиболее важными из них являются: масса бойка, энергия удара, давление газа и давление зарядки. Эти параметры критичны для обеспечения необходимой энергии удара при разработке грунта и надежной работы устройства в цикле погрузки. Представлены графические зависимости длины пневмоаккумулятора от его диаметра и зависимость энергии пневмоаккумулятора от давления зарядки.

One of the most effective methods of developing high-strength soils, including frozen soils, is impact destruction using active-type mechanisms. In this case, the most appropriate application is using impact devices as independent replaceable or modernized loading and unloading equipment for base machines, for example, for excavators with hydraulic drive. The key advantage is the ability to perform a full cycle of work: from the destruction of solid or frozen soil to its direct loading into vehicles or dumps without changing the working implement. After analyzing existing bucket types, we developed an active-type bucket, which was considered to be the design of a hydraulic-pneumatic impact mechanism for loading and unloading equipment. Defined technical specifications of a hydraulic-pneumatic impact mechanism for an active-type bucket take into account both the requirements for the destruction process and the soil loading efficiency. The study presents calculated dependences for determining the main parameters of the pneumatic accumulator of the hydraulic impact mechanism. The most important of these are striker mass, impact energy, gas pressure, and charging pressure. These parameters are necessary to ensure the required impact energy during excavation and reliable operation of the device during the loading cycle. Graphs were presented showing the correlation between pneumatic accumulator length and diameter, and the dependence of pneumatic accumulator energy on charging pressure.

пневмоаккумуляторгидроударникковш активного действиягрунт повышенной прочностиметоды разработки грунтаpneumatic accumulatorhydraulic impact mechanismactive-type buckethigh-strength soilmethods of developing soilsReferencesБелых В. В. Вероятностные аспекты при работе зубьев ковша экскаватора. Вестник СевКавГТИ. 2010;(10):96–98.Belykh V. V. Probabilistic aspects in the operation of excavator bucket teeth. Vestnik SevKavGTI. 2010;(10):96– 98. (In Russ.)Letopol'skiy A. B., Meshcheryakov V. A., Teterina I. A., Nikolaev D. I. Experimental studies of control process of working element of a single-bucket excavator. Russian Engineering Research. 2024;44:312–316. https://doi.org/10.3103/S1068798X24700254Letopol'skiy A. B., Meshcheryakov V. A., Teterina I. A., Nikolaev D. I. Experimental studies of control process of working element of a single-bucket excavator. Russian Engineering Research. 2024;44:312–316. https://doi.org/10.3103/S1068798X24700254Ветров Ю. А., Баладинский В. Л. Машины для специальных земляных работ. Киев: Вища школа; 1981. 192 с.Vetrov Yu. A., Baladinsky V. L. Machines for special earthworks. Kyiv: Vishcha shkola; 1981. (In Russ.)Галдин Н. С., Семенова И. А. Анализ и разработка конструкции многоствольного гидравлического молота с несколькими бойками в одном корпусе. Строительные и дорожные машины. 2022;(10):9–13. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=ihdbxxGaldin N. S., Semenova I. A. Analysis and development of the design of a multi-barrel hydraulic hammer with several strikers in one body. Stroitel'nye i dorozhnye mashiny. 2022;(10):9–13. (In Russ.) URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=ihdbxxOvsyannikov V., Nekrasov R., Putilova U., Il’yaschenko D., Verkhoturova E. On the issue of automatic form accuracy during processing on CNC machines. Revista Facultad de Ingenieria. 2022;(103):88–95. https://doi.org/10.17533/udea.redin.20201111Ovsyannikov V., Nekrasov R., Putilova U., Il’yaschenko D., Verkhoturova E. On the issue of automatic form accuracy during processing on CNC machines. Revista Facultad de Ingenieria. 2022;(103):88–95. https://doi.org/10.17533/udea.redin.20201111Алексеева Т. В., Воловиков Б. П., Галдин Н. С., Шерман Э. Б. Отдельные разделы гидропривода мобильных машин. Омск: ОмПИ; 1989. 69 с.Alekseyeva T. V., Volovikov B. P., Galdin N. S., Sherman E. B. Separate sections of hydraulic drive of mobile machines. Omsk: OmPI; 1989. (In Russ.)Городилов Л. В., Маслов Н. А., Коровин А. Н. Оценка параметров системы гидроударных устройств ковша активного действия при прямом подключении к гидросистеме экскаватора II размерной группы. Интерэкспо Гео-Сибирь. 2020;2:45–51. https://doi.org/10.33764/2618-981X-2020-2-45-51Gorodilov L. V., Maslov N. A., Korovin A. N. Evaluation of parameters of hydraulic impact devices of active bucket with direct connection to the hydraulic system of II grade excavator. Interexpo GEO-Siberia. 2020;2:45- 51. (In Russ.) https://doi.org/10.33764/2618-981X-2020-2-45-51Городилов Л. В., Коровин А. Н. Анализ конструкций ковшей активного действия карьерных и строительных экскаваторов. Интерэкспо Гео-Сибирь. 2021;2:171–179. https://doi.org/10.33764/2618-981X-2021-2-3-171-179Gorodilov L. V., Korovin A. N. Analysis of active bucket designs for quarry and construction excavators. Interexpo Geo-Siberia. 2021;2:171–179. (In Russ.) https://doi.org/10.33764/2618-981X-2021-2-3-171-179Семенова И. А. Ковш гидравлического экскаватора с дополнительным гидроударным оборудованием. Техника и технологии строительства. 2016;(2):12. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26166650Semenova I. A. Hydraulic excavator bucket with additional hydraulic impact equipment. Tekhnika i tekhnologii stroitel'stva. 2016;2(6):12. (In Russ.) URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26166650Щербаков В. С., Галдин Н. С., Семенова И. А., Галдин В. Н. Коэффициент полезного действия гидропневматического ударного устройства. Строительные и дорожные машины. 2019;(9):37–41. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41451723Shcherbakov V. S., Galdin N. S., Semenova I. A., Galdin V. N. The Efficiency of the hydropneumatic impact device. Stroitel'nye i dorozhnye mashiny. 2019;(9):37–41. (In Russ.) URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41451723Коровин А. Н. Конструктивные схемы ковшей активного действия для гидравлических экскаваторов. Фундаментальные и прикладные вопросы. 2025;(1):25–32. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=80345369Korovin A. N. Structural schemes of action buckets for hidravlic excavators. Fundamental and applied transport issues. 2025;(1):25–32. (In Russ.) URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=80345369Letopolsky A. B., Korchagin P. A., Teterina I. A. Working equipment of the single-bucket excavator for the development of frozen ground. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;(709):044027. http://dx.doi.org/10.1088/1757-899X/709/4/044027Letopolsky A. B., Korchagin P. A., Teterina I. A. Working equipment of the single-bucket excavator for the development of frozen ground. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;(709):044027. http://dx.doi.org/10.1088/1757-899X/709/4/044027Орозов К. К. Гидравлические ударные механизмы. Инженер. 2015;(9):239–242. URL: https://engineering.edu.kg/magazin/№9-2015/173.pdfOrozov K. K. Hydraulic shock mechanisms. Inzhener. 2015;(9):239–242. (In Russ.) URL: https://engineering.edu.kg/magazin/№9-2015/173.pdfГалдин Н. С., Шерман Э. Б. Исследование влияния конструктивных параметров гидроударника на скорость подвижных частей. В сб.: Гидропривод и системы управления строительных, тяговых и дорожных машин. Омск: ОмПИ; 1984. С. 53–57.Galdin N. S., Sherman E. B. Study of the influence of the design parameters of a hydraulic hammer on the speed of moving parts. In: Gidroprivod i sistemy upravleniya stroitel'nykh, tyagovykh i dorozhnykh mashin. Omsk: OmPI; 1984. P. 53–57. (In Russ.)Шерман Э. Б., Лупинос С. П., Ракуленко Г. А., Трошин В. П., Гордиенко П. Ф., Кириков Р. П. Гидроударное устройство. СССР. Авторское свидетельство № 685819. 15 сентября 1979. URL: https://patents.su/3-685819-gidroudarnoe-ustrojjstvo.htmlSherman E. B., Lupinos S. P., Rakulenko G. A., Troshin V. P., Gordiyenko P. F., Kirikov R. P. Hydro-impact device. USSR. Author's certificate No. 685819. 15 September 1979. URL: https://patents.su/3-685819-gidroudarnoeustrojjstvo.html. (In Russ.)Летопольский А. Б., Тетерина И. А. Определение устойчивости экскаватора при демонтаже трубопровода. В сб.: Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, путевые, мелиоративные машины и робототехнические комплексы, Москва, 12–13 мая 2022 г. Москва: Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К. А. Тимирязева; 2022. С. 434–438.Letopolsky A. B., Teterina I. A. Determining the stability of an excavator during pipeline dismantling. In: Pod"yemno-transportnyye, stroitel'nyye, dorozhnyye, putevyye, meliorativnyye mashiny i robototekhnicheskiye kompleksy, Moscow, May 12–13, 2022. Moscow: Russian state agrarian university – Moscow Timiryazev agricultural academy; 2022. P. 434–438. (In Russ.)Korchagin P. A., Teterina I. A., Letopolsky A. B. Effect of tire dynamic characteristics on vibration load at the operator’s workplace. Journal of Physics: Conference Series. 2020;1141:012097. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1441/1/012097Korchagin P. A., Teterina I. A., Letopolsky A. B. Effect of tire dynamic characteristics on vibration load at the operator’s workplace. Journal of Physics: Conference Series. 2020;1141:012097. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1441/1/012097Либерман Я. Л., Летнев К. Ю., Горбунова Л. Н. Об оптимальном управлении ударниками экскаваторного ковша активного действия. Строительные и дорожные машины. 2023;(1):20–23. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=50770936Liberman Ya. L., Letnev K. Yu., Gorbunova L. N. On the optimal control of the active excavator bucket strikers. Stroitel'nye i dorozhnye mashiny. 2023;(1):20–23. (In Russ.) URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=50770936Корчуганов В. А. К вопросу об исследовании ударных процессов гидромолотов. В сб.: Научный потенциал молодежи и технический прогресс, Санкт-Петербург, 21 мая 2021 г. Санкт-Петербург, 2021. С. 33–38. https://doi.org/10.26160/2618-7493-2021-4-33-38Korchuganov V. A. To the question about research of impact processes of hydraulic hammers. In: Nauchnyy potentsial molodezhi i tekhnicheskiy progress, Saint Petersburg, May 21, 2021. Saint Petersburg, 2021. P. 33–38. (In Russ.) https://doi.org/10.26160/2618-7493-2021-4-33-38Иванов Р. А., Жидков Г. Н. Определение производительности навесных гидроударных устройств при рыхлении мерзлых грунтов. Механизация строительства. 2009;(2):16–18.Ivanov R. A., Zhidkov G. N. Determination of the productivity of mounted hydraulic impact devices when loosening frozen soils. Mekhanizatsiya stroitel'stva. 2009;(2):16–18. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.