Visualization and analysis of information based on computer simulation of the quarry tracked excavator cabin tests for the compliance with safety requirements
Keywords:
mining, mining excavator, computer simulation, data visualization and analysis, virtual model, ergonomic supportAbstract
The article is related to the system analysis of the computer simulation results for the quarry crawler excavator cab's compliance tests with the technical requirements. The purpose of the research is to identify and demonstrate on the developed model the places that are most susceptible to deformation in the design of the quarry crawler excavator' cab, in terms of ergonomics and safety of it as a workplace. The main task is the localization of such segments when dynamic loads occur. The virtual dynamic model of the cabin is developed with the use of the finite element method and the calculations of the stress-strain state of the load-bearing excavator cabin elements with the AutodeskInventor software. By developing a 3D model of the quarry excavator cab we took into account some additional information as: the rigid connection of the seat with the cab, the thickness of the sheeting of the frame, the required area of the glazing. According to this conditions, the simulation of the cab's loading was successfully done and the results of computer calculations were visualized. The analysis of the results of this stage showed the validity of the accepted technical solutions to improve the design of the cabin and allowed to develop recommendations for changes in the designed products.
References
Тарасов М.А. Моделирование параметров функционирования выемочной машины с вибрационным воздействием на горные породы // Устойчивое развитие горных территорий. 2019. Т. 11. № 1 (39). С. 85–97.
Седнев В.А., Копнышев С.Л., Седнев А.В. Исследование этапов процесса и обоснование математической модели расширения сферической полости в грунтах и горных породах // Устойчивое развитие горных территорий. 2020. Т. 12. № 2 (44). С. 302–314.
Моделирование и оптимизация режимов работы горных машин с использованием среды Matlab / В.С. Великанов,
И.Г. Усов, А.А. Абдрахманов и др. // Горный журнал. 2017. № 12. С. 78–81.
Осинцев Н.А. Управления безопасностью производства на рабочих местах с применением аппарата теории нечетких множеств // Вестн. Магнитогор. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. 2008. № 4 (24). С. 83–85.
Velikanov V.S.,Kozyr A.V., Dyorina N.V. Engineering implementation of view objectives in mine excavator design // Procedia Engineering. 2017. Vol. 206. Pp. 1592–1596.
Aromaa S., K. Vaananen Suitability of virtual prototypes to support human factors/ergonomics evaluation during the design // Applied ergonomics. 2016. Vol. 56. Pp. 11–18.
Chakraborty P.R., Bise C.J. A virtual-reality-based model for task-training of equipment operators in the mining industry // Mineral resources engineering. 2000. Vol. 9, Ed. 4. Pp. 437–449.
Du Y., Dorneich M.C., Steward B. Virtual operator modeling method for excavator trenching // Automation in construction. 2016. Vol. 70. Pp. 14–25.
Mallam S.C., Lundh M., MacKinnon S.N. Evaluating a digital ship design tool prototype: Designers' perceptions of novel ergonomics software // Applied ergonomics. 2016. Vol. 59. Part A. Pp. 19–26.
Tokarczyk J. Method for virtual prototyping of cabins of mining machines operators // Archives of mining sciences. 2015. Vol. 60, Ed.1. Pp. 329–340.
Aromaa S., Goriachev V., Kymäläinen T. Virtual prototyping in the design of see through features in mobile machinery // Virtual Reality. 2020. Vol. 24, Ed. 1. Рp. 23-37. DOI 10.1007/s10055-019-00384-y.
A new method for calculating saddle seat height with an emphasis on optimal posture based on trigonometric relations / H. Babaei, M. Razeghi, A. Choobineh et al. // International journal of occupational safety and ergonomics. 2016. Vol. 22, Ed. 4. Pp. 565–571.
Balaji K., Alphin M.S. Computer-aided human factors analysis of the industrial vehicle driver cabin to improve occupational health // International journal of injury control and safety promotion. 2014. Vol. 23, Ed. 3. Pp. 240–248.
Evaluation of operator visibility in three different cabins type Far-East combine harvesters / D.H. Lee, Y.J. Kim, C.H. Choi et al. // International journal of agricultural and biological engineering. 2016. Vol. 9, Ed. 4. Pp. 33–44.
Horberry T., Burgess-Limerick R., Cooke T., Steiner L. Improving mining equipment safety through human-centered design // Ergonomics in design: Quarterly of human factors applications. 2016. Vol. 24, Ed. 3. Pp. 29–34.
Karlinski J., Rusinski E., Smolnicki T. Protective structures for construction and mining machine operators // Automation in construction. 2008. Vol. 17, Ed. 3. Pp. 232–244.
Kushwaha D.K., KaneP.V. Ergonomic assessment and workstation design of shipping crane cabin in steel industry // International journal of industrial ergonomics. 2015. Vol. 52. Pp. 29–39.
Schutte P.C., SmithJ.R. Practical ergonomics in mechanized mining // Journal of the South African institute of mining and metallurgy. 2002. Vol. 102, Ed.3. Pp. 145–149.
Vibration analysis on driver's seat of agricultural tractors during tillage tests / T. Gialamas, I. Gravalos, D. Kateris et al. // Spanish journal of agricultural research. 2016. Vol. 14, Ed. 4: e0210. DOI 10.5424/sjar/2016144-9664.
Виртуальные испытания – инструмент оценки безопасности конструкций АТС / М.С. Высоцкий, Е.А. Багаев, С.С. Баулин и др. // Автомобильная промышленность. 2011. № 2. С. 38–40.
Вьюшина М.Н., Жура В.П., Кривенко А.Е. Математическая модель человека в системе «Оператор – горная машина» // Горн. информ.-аналит. бюл. 1996. № 4. С. 91–93.
Журавлев А.В. Разработка математической модели несущей системы кабины с использованием современных систем инженерного анализа // Международный научный журнал. 2012. № 1. С. 89–91.
Журавлёв А.В., Козловская М.А. Результаты экспериментальных исследований несущего каркаса кабины опытного образца малогабаритного транспортного средства // Междунар. техн.-экон. журнал. 2011. № 2. С. 128–133.
Зузов В.Н., Шабан Б. Совершенствование кабин грузовых автомобилей на стадии проектирования для удовлетворения требованиям пассивной безопасности // Инженерный журнал: наука и инновации : электрон. журн. 2013. № 12. URL: http://engjournal.ru/articles/1130/1130.pdf (Дата обращения 4.07.2022).
Красюков Н.Ф., Оганьян Э.С., Ноздрачева В.А. Моделирование нагруженности конструкции кабины машиниста при столкновении локомотива с препятствием // Тяжелое машиностроение. 2006. № 8. С. 34–35.
Красюков Н.Ф., Протопопов А.Л., Шашкова Е.В. Численное моделирование эксплуатационной нагруженности экипажных частей // Вестн. науч.-исслед. и конструктор.-технолог. ин-та подвижного состава. 2012. № 4. С. 104–113.
Методы определения ресурса и циклической прочности конструкций экипажной части локомотивов / Н.А. Махутов, В.А. Гапанович, В.С. Коссов и др. // Транспорт: наука, техника, управление. 2016. № 10. С. 3–12.
Дзоценидзе Т.Д., Козловская М.А., Загарин Д.А. Новый технический облик автомобилей и тракторов как способ преодоления кризисных явлений в отечественном машиностроении // Автомобильная промышленность. 2020. № 10. С. 13–18.
Результаты испытаний гусеничного трактора ВТ-155Д с новой верхней надстройкой / Т.Д. Дзоценидзе, О.В. Ульянов, М.А. Козловская // Тракторы и сельхозмашины. 2011. № 12. С. 7–9.
Шмелев А.В., Лисовский Э.В., Короткий В.С. Основы методики виртуального моделирования испытаний кабин грузовых автомобилей по требованиям пассивной безопасности // Механика машин, механизмов и материалов. 2015. № 3 (32). С. 64–72.
Dzotsenidze T.D., Zagarin D.A., Kozlovskaya M.A. Use of profiled tubes to create three- dimensional frame-and-panel systems for tractors and automobiles // Metallurgist. 2014. Vol. 58, № 7-8. Рp. 717–723.
Mirzaamiri R., Esfahanian M., Ziaei-Rad S. Crash Test Simulation and Structure Improvement of IKCO 2624 Truck According to ECE-R29 Regulation // International Journal of Automotive Engineering. 2012. Vol. 2. № 3. Рp. 180–192. URL: http://ijae.iust.ac.ir/article-1-145-en.pdf (дата обращения 18.06.2022).
