Введение
1. Общее состояние вопроса 13
1.1. Анализ существующих теорий процесса разработки грунтов землеройными машинами 13
1.2. Проблемы разработки мёрзлых грунтов 29
1.3. Выводы по обзору, направление дальнейших исследований 47
1.4. Постановка цели и задач исследований (актуальность, проблема, объект, предмет, гипотеза, идея, цель, задачи, научная новизна, практическая ценность) 49
2. Разработка обобщенной математической модели процесса взаимодействия рабочего органа землеройной машины с грунтом в трехмерном пространстве 54
2.1. Методология исследования процесса взаимодействия рабочего органа землеройной машины с грунтом в трехмерном пространстве 54
2.1.1 Логико-структурная схема исследования с позиций системного подхода 54
2.1.2. Анализ использования рабочих органов землеройных машин различной конфигурации при разработке мерзлых грунтов 59
2.2. Математическое описание реологической модели мерзлых грунтов 73
2.2.1. Физико-механические свойства мерзлых грунтов 73
2.2.2. Обоснование выбора реологической модели мерзлого грунта 82
2.3. Описание математической модели взаимодействия рабочего органа с мерзлым грунтом 96
2.4. Установление закономерности распределения давлений по ширине рабочего органа 100
2.5. Определение глобального максимума функции распределения давлений по длине рабочего органа 102
2.6. Установление закономерности распределения давлений по длине рабочего органа 103
2.7. Получение закономерности распределения давления грунта по поверхности рабочего органа в трехмерном пространстве 105
Выводы по главе 106
3. Адаптация математической модели процесса взаимодействия рабочего органа землеройной машины с мерзлым грунтом к реальным процессам разработки грунтов 107
3.1. Построение эпюры распределения напряжений по длине рабочего органа на основе экспериментальных данных 107
3.2. Определение значений коэффициентов, входящих в математическую модель 117
3.3. Определение максимального разрушающего усилия и опасного сечения на зубе ковша экскаватора 122
3.4. Анализ пространственной эпюры взаимодействия рабочего органа землеройной машины с грунтом 125
Выводы по главе 127
4. Оптимизация пространственной формы рабочего органа землеройной машины 128
4.1. Определение и анализ конфигурации оптимального продольного профиля лобовой поверхности рабочего органа 133
4.1.1. Определение конфигурации оптимального продольного профиля рабочего органа 133
4.1.2. Аналитическое решение задачи об оптимальной форме продольного профиля лобовой поверхности рабочего органа 141
4.2. Определение и анализ конфигурации оптимальной лобовой поверхности рабочего органа 147
4.3. Определение и анализ конфигурации оптимального поперечного сечения лобовой поверхности рабочего органа 166
Выводы по главе 174
5. Практическая реализация и анализ полученных результатов 175
5.1. Порядок проведения испытаний 176
5.2. Анализ результатов испытаний 179
5.2.1. Оценка изменения величины износа и коэффициента затупления 179
5.2.2. Определение удельной энергоемкости процесса разработки мерзлого грунта 183
5.3. Расчет дохода эксплуатационного предприятия при использовании модернизированных наконечников 185
5.3.1. Расчет цены наконечника 186
5.3.2 Расчет количества модернизированных наконечников в комплекте на 1 месяц работы рыхлителя 189
5.3.3. Расчет дохода эксплуатационного предприятия при использовании модернизированных наконечников 190
5.3.4. Расчет дохода предприятия — изготовителя наконечников 190
5.4. Инвестиционная привлекательность результатов исследований 191
Выводы по главе 202
6. Основные результаты, выводы и рекомендации 203
Библиографический список 207
Приложения 229
