resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)10.31242/2618-9712-2026-31-1-176-186ZJRQGCresar-1249Research ArticleМатериаловедение и химические технологииMaterials science and chemical technologiesПроблема абразивного износа деталей бульдозеров в Арктике и методы ее решенияAbrasive wear of bulldozer components in the Arctic: problems and solutionshttps://orcid.org/0000-0001-9209-1592ГоликовН. И.GolikovN. I.

Николай Иннокентьевич Голиков, доктор технических наук, главный научный сотрудник

Якутск

ResearcherID: Q-4976-2017, Scopus Author ID: 14623831600

Nikolay I. Golikov, Dr. Sci. (Eng.), Chief Researcher

ResearcherID: Q-4976-2017, Scopus Author ID: 14623831600

Yakutsk

n.i.golikov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6639-9195СеменовС. В.SemenovS. V.

Сергей Владимирович Семенов, аспирант, ведущий инженер

Якутск

ResearcherID: ADZ-1535-2022, Scopus Author ID: 57226794277

Sergey V. Semenov, Postgraduate Student, Leading Engineer

Yakutsk

ResearcherID: ADZ-1535-2022, Scopus Author ID: 57226794277

s1789@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4535-3507СлепцовГ. Н.SleptsovG. N.

Гавриил Николаевич Слепцов, заведующий отделом

Якутск

ResearcherID: W-4705-2018, Scopus Author ID: 6506621931

Gavriil N. Sleptsov, Head of the Department

Yakutsk

ResearcherID: W-4705-2018, Scopus Author ID: 6506621931

slepzovgn@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9457-4309СараевЮ. Н.SaraevYu. N.

Юрий Николаевич Сараев, доктор технических наук, главный научный сотрудник

Якутск

ResearcherID: P-8553-2015, Scopus Author ID: 6603354513

Yuri N. Saraev, Dr. Sci. (Eng.), Chief Researcher

Yakutsk

ResearcherID: P-8553-2015, Scopus Author ID: 6603354513

saraev.73@yandex.ruТихоновР. П.TichonovR. P.

Руслан Прокопьевич Тихонов, ведущий электроник

Якутск

Ruslan P. Tichonov, Leading Electronics Engineer

Yakutsk

tichonovrp@mail.ruКузнецовС. В.KuznetsovS. V.

Сергей Владимирович Кузнецов, инженер по наладке и испытаниям

Якутск

Sergey V. Kuznetsov, Commissioning and Testing Engineer

Yakutsk

kuznetsovsev@alanab.alrosa.ruИнститут физико-технических проблем Севера СО РАНРоссияInstitute of Physical and Technical Problems of the North, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationАО «Алмазы Анабара»РоссияJSC “Almazy Anabara”Russian Federation202605042026311176186Copyright © Голиков Н.И., Семенов С.В., Слепцов Г.Н., Сараев Ю.Н., Тихонов Р.П., Кузнецов С.В., 20262026Голиков Н.И., Семенов С.В., Слепцов Г.Н., Сараев Ю.Н., Тихонов Р.П., Кузнецов С.В.Golikov N.I., Semenov S.V., Sleptsov G.N., Saraev Y.N., Tichonov R.P., Kuznetsov S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/1249

   Горнодобывающая техника, эксплуатируемая в Арктике и на Крайнем Севере, функционирует в экстремальных условиях: под знакопеременными и ударными нагрузками, при сильной вибрации и резких температурных перепадах. Все это приводит к увеличению потока отказов узлов и деталей машин и потере того полезного эффекта, который должна обеспечить высокопроизводительная техника с большой единичной мощностью. Статья посвящена исследованию проблем ускоренного износа деталей карьерных бульдозеров при эксплуатации в экстремальных условиях Арктики, в частности на примере предприятия АО «Алмазы Анабара», а также поиску рациональных путей ее решения. Установлено, что наиболее изнашиваемыми элементами бульдозера являются коронки и стойки рыхлителей, а также детали гусеничного движителя. Проведены комплексные лабораторные и натурные испытания образцов коронок от различных производителей (Италия, Китай, Австралия, Россия). Исследованы их механические свойства: твердость, ударная вязкость, прочность, относительное удлинение и химический состав. Выявлена прямая корреляция между твердостью материала и его износостойкостью. Наилучшие результаты показали кованые коронки с высокими значениями твердости, а также ударной вязкости при низких температурах. Предложены практические решения для снижения износа, включая разработку технических требований к материалам коронок для арктических условий и внедрение технологии сварки стойки рыхлителя для восстановления ее целостности. Реализация этих мер позволила предприятию АО «Алмазы Анабара» значительно сократить годовое потребление коронок и повысить эффективность работ. Кроме того, для восстановления изношенных деталей гусеничного движителя и пальцев узлов сопряжения предлагается применение перспективной технологии импульсно-дуговой наплавки.

   Mining equipment operated in the Arctic and the Far North functions under extreme conditions, including alternating and shock loads, severe vibration, and sharp temperature fluctuations. These factors lead to an increased failure rate of machine components and diminish the useful effect that high-performance, high-capacity machinery is intended to provide. This article focuses on the problems of accelerated wear of quarry bulldozer parts operating in the extreme conditions of the Arctic, using JSC Almazy Anabara as a case study, and seeks to identify rational solutions. It was established that the most wear-prone elements of the bulldozer are the ripper tips and shanks, as well as the undercarriage track components. Comprehensive laboratory and field tests were conducted on ripper tip samples from various manufacturers (Italy, China, Australia, and Russia). Their mechanical properties–hardness, impact toughness, strength, relative elongation, and chemical composition–were studied. A direct correlation was found between the material’s hardness and its wear resistance. Forged tips with high hardness values and high impact toughness at low temperatures demonstrated the best performance. Practical solutions to reduce wear are proposed, including the development of technical requirements for ripper tip materials intended for Arctic conditions and the implementation of a ripper shank welding technology to restore its integrity. The implementation of these measures allowed JSC Almazy Anabara to significantly reduce the annual consumption of ripper tips and increase operational efficiency. Additionally, a promising pulsed-arc surfacing technology is proposed for restoring worn undercarriage track components and articulation joint pins.

износкоронка рыхлителянатурные испытаниямеханические свойстваимпульсно-дуговая наплавкаwearripper crownfull-scale testsmechanical propertiespulsed arc surfacingРабота выполнена в рамках проекта госзадания № FWRS-2024-0034 «Развитие научных основ повышения надежности и хладостойкости технических систем ответственного назначения, работающих в экстремальных условиях эксплуатации на основе комплексных исследований, модифицированных литых высокопрочных сплавов, сварочных материалов нового поколения, перспективных сварочно-наплавочных технологий и ударно-механической обработки»This work was conducted within the framework of the state assignment under project “Development of scientific foundations for increasing the reliability and cold resistance of critical technical systems operating in extreme operating conditions based on comprehensive studies, modified cast high-strength alloys, new-generation welding materials, advanced welding and surfacing technologies and impact-mechanical processing” (No. FWRS-2024-0034)ReferencesЛарионов В.П., Слепцов О.И., Сараев Ю.Н. и др. Новые подходы к разработке современных технологий сварки и нанесения покрытий для обеспечения эксплуатационной надежности металлоконструкций и изделий, эксплуатируемых в условиях Сибири и Крайнего Севера. Вестник Академии военных наук. 2008;(3):67–69.Larionov V.P., Sleptsov O.I., Saraev Y.N., et al. New approaches to the development of modern welding and coating technologies to ensure operational reliability of metal structures and products used in Siberia and the Far North. Bulletin of the Academy of Military Sciences. 2008;(3):67–69. (In Russ.)Сараев Ю.Н. Обоснование концепции повышения безопасности и живучести технических систем, эксплуатируемых в регионах Сибири и Крайнего Севера, на основе применения адаптивных импульсных технологий сварки. Тяжелое машиностроение. 2010;(8):14–19. EDN: MUREALSaraev Yu.N. Substantiation of a concept to improve safety and durability of engineering systems operating in Siberia and the extreme North, based on the use of adaptive impulsive welding technologies. Tyazheloye Mashinostroyeniye. 2010;(8):14–19. (In Russ.) EDN: MUREALМахутов Н.А., Москвичев В.В., Фомин В.М. Создание техники северного исполнения – проблема социально-экономического развития восточных регионов России. Вестник Российской академии наук. 2015;85(2):155–163. doi: 10,7868/S0869587315020097 EDN: RJEQBOMakhutov N.A., Moskvichev V.V., Fomin V.M. Designing machinery for the Arctic: A problem of socio-economic development of Russia’s eastern regions, Herald of the Russian Academy of Sciences. 2015;85(2):79–86. (In Russ.) doi: 10,1134/S1019331615010104 EDN: UFLUUXГромыка Д.С., Утенкова Т.Г., Короткова О.Ю. Обзор методов оценки механизмов изнашивания исполнительных органов горных машин. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021;(2):75–86. doi: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-75-86 EDN: VKBDALGromika D.S., Utenkova T.G., Korotkova O.Yu. Estimation methods of wear mechanisms in cutting heads of mining machines : review. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2021;(2):75–86. (In Russ.) doi: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-75-86 EDN: VKBDALБочкарев Ю.С., Зырянов И.В. Повышение эффективности эксплуатации карьерных автосамосвалов при разработке россыпных месторождений Севера. Горный информационный бюллетень. 2022;(5-2):80–90. doi: 10.25018/0236_1493_2022_52_0_80 EDN: GCMLFJBochkarev Yu.S., Zyryanov I.V. Improving the efficiency of quarry dump trucks on placer deposits in the North conditions. Mining Informational Analytical Bulletin. 2022;(5-2):80–90. (In Russ.) doi: 10.25018/0236_1493_2022_52_0_80 EDN: GCMLFJЛебедев Д.И., Федоров М.В., Голиков Н.И. и др. Натурные испытания служебных характеристик наплавленной коронки рыхлителя бульдозера Komatsu D375A. Наука и образование. 2016;(2):81–87. EDN: WHAZAZLebedev D.I., Fedorov M.V., Golikov N.I., et al. Full-scale tests of service characteristics of the welded ripper crown of the Komatsu D375A bulldozer. Nauka i Obrazovanie. 2016;(2):81–87. (In Russ.) EDN: WHAZAZПобегайло П.А., Крицкий Д.Ю., Гильманшина Т.Р. Износ элементов карьерных экскаваторов: анализ современного состояния проблемы. Горный информационноаналитический бюллетень. 2021;(2):64–74. doi: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-64-74 EDN: QNMVSNPobegaylo P.A., Kritsky D.Yu., Gilmanshina T.R. Wear of mining shovel components: current situation and analysis. Mining Informational Analytical Bulletin. 2021;(2):64–74. (In Russ.) doi: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-64-74 EDN: QNMVSNКоротков В.А., Замотин В.А. Восстановление деталей горного оборудования. Горный журнал. 2001;(8):53–58.Korotkov V.A., Zamotin V.A. Restoration of mining equipment parts. Mining Magazine. 2001;(8):53–58. (In Russ.)Petrica M., Katsich C., Badisch E., et al. Study of abrasive wear phenomena in dry and slurry 3-body conditions. Tribology International. 2013;(64):196–203. doi: 10.1016/j.triboint.2013.03.028Petrica M., Katsich C., Badisch E., et al. Study of abrasive wear phenomena in dry and slurry 3-body conditions. Tribology International. 2013;(64):196–203. doi: 10.1016/j.triboint.2013.03.028Stolarski T.A. Tribology in machine design. Oxford: Butterworth-Heinemann; 2000. 298 p.Stolarski T.A. Tribology in machine design. Oxford: Butterworth-Heinemann; 2000. 298 p.Андреева Л.И. Данилкин А.А. Оценка факторов, оказывающих влияние на работоспособность техники, работающей в условиях развития горнотехнических систем. Горное оборудование и электромеханика. 2023;168(4):20–27. doi: 10.26730/1816-4528-2023-4-20-27 EDN: SZWLCGAndreeva L.I., Danilkin A.A. Assessment of factors influencing the performance of equipment operating in the conditions of development of mining systems. Mining Equipment and Electromechanics. 2023;168(4):20–27. (In Russ.) doi: 10.26730/1816-4528-2023-4-20-27 EDN: SZWLCGЛарионов В.П., Ковальчук В.А. Хладостойкость и износ деталей машин и сварных соединений. Новосибирск: Наука; 1976. 206 с. EDN: HZTHZXLarionov V.P., Kovalchuk V.A. Cold resistance and wear of machine parts and welded joints. Novosibirsk: Nauka; 1976. 206 p. (In Russ.) EDN: HZTHZXАн И.К., Вольф Э.Л., Сараев Ю.Н. Физико-механические аспекты абразивного изнашивания сталей в условиях охлажденной воздушной среды. Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2019;21(1):108–121. doi: 10.17212/1994-6309-2019-21.1-108-121 EDN: YZTBSPAn I.K., Wolf E.L., Saraev Yu.N. Physical and mechanical aspects of abrasive wear of steels in a cooled air environment. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science. 2019;21(1):108–121. (In Russ.) doi: 10.17212/1994-6309-2019-21.1-108–121 EDN: YZTBSPСлепцов О.И., Слепцов Г.Н., Сивцев М.Н. и др. Обеспечение технологической прочности сварных соединений из высокопрочных сталей для горнодобывающей техники Севера. В кн.: Надежность материалов, техники и конструкций в условиях экстремально холодного климата : Монография. Новосибирск: Сибирское отделение РАН, ФИЦ «Якутский научный центр СО РАН»; 2025. С. 274–322. EDN: XLNTZLSleptsov O.I., Sleptsov G.N., Sivtsev M.N., et al. Reliability of materials, equipment and structures in extremely cold climates. In: Ensuring the technological strength of welded joints made of high-strength steels for mining equipment in the North. Novosibirsk: Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, FRC YaSC SB RAS; 2025. 274–322. (In Russ.) EDN: XLNTZLВиноградов В.Н., Сорокин Г.М., Колокольчиков М.Г. и др. Абразивное изнашивание. М.: Машиностроение; 1990. 224 с. EDN: YNTWFBVinogradov V.N., Sorokin G.M., Kolokolchikov M.G., et al. Abrasive wear. Moscow: Mashinostroenie Publ.; 1990. 224 p. (In Russ.) EDN: YNTWFBГоликов Н.И., Сараев Ю.Н., Максимова Е.М., Семенов С.В. Повышение износостойкости деталей землеройной техники, эксплуатирующихся в условиях холодного климата. Упрочняющие технологии и покрытия. 2018;14(12):543–547. EDN: YPWFIDGolikov N.I., Saraev Yu.N., Maksimova E.M., Semenov S.V. Increase in wear resistance of earth-moving parts operating in cold climate conditions. Hardening Technologies and Coatings. 2018;14(12):543–547. (In Russ.) EDN: YPWFIDДрагунов Ю.Г., Зубченко А.С., Каширский Ю.В. и др. Марочник сталей и сплавов. 5-е издание. М.; 2016. 1216 с.Dragunov Yu.G., Zubchenko A.S., Kashirsky Yu.V., et al. Brand book of steels and alloys. 5<sup>th</sup> edition. Moscow; 2016. 1216 p. (In Russ.)Слепцов Г.Н., Слепцов О.И., Степанова К.В. и др. Разработка оптимальной технологии сварки при реновации стойки рыхлителя высокопроизводительного бульдозера. Сварка и диагностика. 2022;(5):53–58. doi: 10.52177/2071-5234_2022_05_53 EDN: JYZGWDSleptsov G.N., Sleptsov O.I., Stepanova K.V., et al. Development of optimal welding technology during the renovation of the ripper-rack of a high-performance bulldozer. Welding and Diagnostics. 2022;(5):53–58. (In Russ.) doi: 10.52177/2071-5234_2022_05_53 EDN: JYZGWDФедоров С.К., Морозов А.В. Электромеханическая поверхностная закалка втулок трака бульдозера КОМАТSU. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013;101(3):103–107. EDN: PWPWWDFedorov S.K., Morozov A.V. Electromechanical surface hardening of track bushings of KOMATSU bulldozer. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2013;101(3):103–107. (In Russ.) EDN: PWPWWDГоликов Н.И., Сараев Ю.Н., Слепцов О.И. и др. Импульсно-дуговая наплавка для восстановления изношенных деталей. Наука и образование. 2015;(3):69–75. EDN: UNDFRBGolikov N.I., Saraev Yu.N., Sleptsov O.I., et al. Pulsed-arc surfacing for restoration of worn parts. Nauka i Obrazovanie. 2015; 3):69–75. (In Russ.) EDN: UNDFRBГоликов Н.И., Сараев Ю.Н., Тихонов Р.П. и др. Способ восстановления деталей горнодобывающей техники, эксплуатирующейся в условиях Севера. Наука и образование. 2017;(4):82–87. EDN: THQMDHGolikov N.I., Saraev Yu.N., Tikhonov R.P., et al. Method for restoring parts of mining equipment operated in the North. Nauka i Obrazovanie. 2017;(4):82–87. (In Russ.) EDN: THQMDHСараев Ю.Н., Безбородов В.П., Перовская М.В. и др. Влияние структуры покрытий, наплавленных электродами Т-590 низкоуглеродистой стали на абразивное изнашивание. Сварочное производство. 2022;(3):15–21. EDN: RAAEEYSaraev Yu.N., Bezborodov V.P., Perovskaya M.V., et al. The influence of the structure of coatings deposited with T-590 electrodes on low-carbon steel on abrasive wear. Welding Production. 2022;(3):15–21. (In Russ.) EDN: RAAEEY

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