Сайт ВКТУ им. Д. Серикбаева

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОТВАЛЬНОГО РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

Авторы

Name Affiliation
Бекзат Аукенова

Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева

Аяжан Айтказина

Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева

Динара Кабдуллина

Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева

Гулим Жексембинова

Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева

Тадеуш Лесневский

Вроцлавский университет науки и технологий

Выпуск:

Том 1, № 2, 2026

Страницы:

5-20

Просмотров:

1

Ключевые слова:

отвал, бульдозер, резание грунтов, сила сопротивления резанию грунтов, заглубление отвала, форма отвала, призма волочения, радиус кривизны отвальной поверхности

Аннотация

Данный обзор и анализ известных мировых исследований в области резания грунтов отвальными рабочими органами бульдозеров и других землеройно-транспортных машин направлен на обоснование модернизации или разработки новых рабочих органов бульдозеров, возможно нетрадиционной формы и подтверждение эффективности их рабочего процесса. Из анализа обзора становится понятным, что от конструкции или положения отвальных рабочих органов бульдозеров или автогрейдеров зависит производительность и эффективность всего процесса резания грунта. Изменение угла установки отвала и радиуса кривизны его поверхности, влияя на сопротивление копанию и заглубление отвала, оказывают существенное воздействие на производительность процесса и эффективность работы. Многие вопросы уже рассмотрены мировыми исследователями и приведенный в данной обзорной статье анализ их работ дает возможность выбора правильного направления исследований, моделирования и проведения экспериментальных опытов. Особенно ценными являются результаты экспериментальных работ и моделирования методом конечных элементов. Из анализируемых источников получены сведения о научных лабораториях, занимающихся исследованиями резания грунтов и разработкой конструкций нового рабочего оборудования и экспериментальных стендов.

License

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Использованные источники

  1. Chandler, H. W. (1984). The use of non-linear fracture mechanics to study the fracture properties of soils. Journal of Agricultural Engineering Research, 29(4), 321–327. https://doi.org/10.1016/0021-8634(84)90087-8
  2. Altynbayev, A., & Ganyukov, A. (2025). Research on soil cutting with a flat cutter using a simulation model. Communications: Scientific Letters of the University of Zilina, 27(1), B12–B20. https://doi.org/10.26552/com.C.2025.002
  3. Ганюков А. А., & Алтынбаев А. Ж. (2022). Анализ силовых методов расчета разрушения грунтовых сред и обоснование нового подхода к теории резания грунта. Труды университета, 4(89), 274–279. https://doi.org/10.52209/1609-1825_2022_4_274 // Ganyukov, A. A., & Altynbaev, A. Zh. (2022). Analiz silovykh metodov rascheta razrusheniya gruntovykh sred i obosnovanie novogo podkhoda k teorii rezaniya grunta [Analysis of force-based methods for calculating the destruction of soil media and substantiation of a new approach to the theory of soil cutting]. Trudy universiteta [University Proceedings], 4(89), 274–279. https://doi.org/10.52209/1609-1825_2022_4_274 (In Russ.)
  4. Зеленин А. Н. (2018). Основы разрушения грунтов механическими способами. Машиностроение. // Zelenin, A. N. (2018). Osnovy razrusheniya gruntov mekhanicheskimi sposobami [Fundamentals of soil destruction by mechanical methods]. Mashinostroenie. (In Russ.)
  5. Dong, Y., Fang, L., Qin, K., Sun, S., & Gong, Y. (2025). Comparison of SPH and CEL methods for simulating the soil cutting process of a biomimetic digging shovel. PLoS ONE, 20(5), Article e0322861. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0322861
  6. Ветров Ю. А. (2019). Машины для земляных работ (7-е изд., дораб. и доп.). Вища школа. // Vetrov, Yu. A. (2019). Mashiny dlya zemlyanykh rabot [Earthmoving machines] (7th ed., rev. and enl.). Vishcha shkola. (In Russ.)
  7. Miedema, S. A. (2011). Soil cutting processes, the cutting of water saturated sand. In Proceedings of OMAE 2011 ASME, Rotterdam, The Netherlands. https://doi.org/10.1115/OMAE2011-49233
  8. Берестов Е. И. (2012). Сопротивление грунтов резанию. Метод расчета параметров при резании грунта. LAP LAMBERT Academic Publishing. // Berestov, E. I. (2012). Soprotivlenie gruntov rezaniyu. Metod rascheta parametrov pri rezanii grunta [Resistance of soils to cutting. A method for calculating parameters during soil cutting]. LAP LAMBERT Academic Publishing. (In Russ.)
  9. Kozbagarov, R., Zhussupov, K., Zhiyenkozhayev, M., Shalbayev, K., & Kamzanov, N. (2023). Increasing the efficiency of the bulldozer by reducing the energy intensity of the soil cutting process. The Bulletin of KazATC, 1(124), 16–24.
  10. Aluko, O. B., & Seig, D. A. (2000). An experimental investigation of the characteristics of and conditions for brittle fracture in two-dimensional soil cutting. Soil and Tillage Research, 57(3), 143–157. https://doi.org/10.1016/S0167-1987(00)00156-2
  11. Doudkin, M., Kim, A., Aukenova, B., Radenkov, R., Saveliev, A., & Andryukhov, N. (2021). Experimental studies on the interaction process with the environment of an adaptable bulldozer blade with variable geometry. International Review of Mechanical Engineering, 15(11), 554–565. https://doi.org/10.15866/ireme.v15i11.21756
  12. Doudkin, M., Kim, A., Aukenova, B., Radenkov, R., Saveliev, A., & Andryukhov, N. (2022). Theoretical investigations of the process of interaction with the environment of a bulldozer blade with variable geometry. Journal of Applied Engineering Science, 20(3), 798–807. https://doi.org/10.5937/jaes0-37210
  13. Hu, M., Gao, T., Dong, X., Tan, Q., Yi, C., Wu, F., et al. (2023). Simulation of soil-tool interaction using smoothed particle hydrodynamics (SPH). Soil and Tillage Research, 229, Article 105671. https://doi.org/10.1016/j.still.2023.105671
  14. Баловнев В.И., Глаголев С.Н., Данилов Р.Г. и др. (2012). Машины для земляных работ. Конструкция. Расчёт. Потребительские свойства: в 2-х кн. Кн. 1. Экскаваторы и землеройно-транспортные машины: учебное пособие для вузов (2-е изд., стер.; В.И. Баловнев, ред.). Издательство БГТУ // Balovnev, V.I., Glagolev, S.N., Danilov, R.G., et al. (2012). Mashiny dlya zemlyanykh rabot. Konstruktsiya. Raschet. Potrebitel'skie svoystva: v 2-kh kn. Kn. 1. Ekskavatory i zemleroyno-transportnye mashiny [Earthmoving machines. Design, calculation, and consumer properties: In 2 books. Book 1. Excavators and earth-moving-transport machines] (2nd ed.; V. I. Balovnev, Ed.). Izdatel'stvo BGTU. (In Russ.)
  15. Недорезов И. А., & Симонов М. М. (2012). Имитационное моделирование рабочих процессов землеройно-транспортных машин с целью ранжирования их параметров. Вестник ХНАДУ, 57, 63–67 // Nedorezov, I. A., & Simonov, M. M. (2012). Imitatsionnoe modelirovanie rabochikh protsessov zemleroyno-transportnykh mashin s tsel'yu ranzhirovaniya ikh parametrov [Simulation modeling of working processes of earthmoving-transport machines for ranking their parameters]. Vestnik KhNADU [Bulletin of Kharkiv National Automobile and Highway University], 57, 63–67. (In Russ.)
  16. Кадыров А. С., Мулдагалиев З. А., Нурмаганбетов А. С. и др. (2015). Теоретические основы проектирования и расчета бурильных и фрезерных землеройных машин (А. С. Кадыров, ред.). Караганда. // Kadyrov, A. S., Muldagaliev, Z. A., Nurmaganbetov, A. S., et al. (2015). Teoreticheskie osnovy proektirovaniya i rascheta buril'nykh i frezernykh zemleroynykh mashin [Theoretical foundations of design and calculation of drilling and milling earthmoving machines] (A. S. Kadyrov, Ed.). Karaganda. (In Russ.)
  17. Кабашев Р. А. (2014). Грунтовые условия эксплуатации землеройной техники в Казахстане. КазАДИ. // Kabashev, R. A. (2014). Gruntovye usloviya ekspluatatsii zemleroynoy tekhniki v Kazakhstane [Soil conditions for the operation of earthmoving equipment in Kazakhstan]. KazADI. (In Russ.)
  18. Баловнев В.И. (2018). Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин. Высшая школа // Balovnev, V.I. (2018). Modelirovanie protsessov vzaimodeystviya so sredoy rabochikh organov dorozhno-stroitel'nykh mashin [Modeling of interaction processes between working bodies of road construction machines and the environment]. Vysshaya shkola. (In Russ.)
  19. Yu, J., Ma, Y., Wang, S., Xu, Z., Liu, X., Wang, H., Qi, H., Han, L., & Zhuang, J. (2022). 3D finite element simulation and experimental validation of a mole rat’s digit inspired biomimetic potato digging shovel. Applied Sciences, 12(3), Article 1761. https://doi.org/10.3390/app12031761
  20. Баловнев В. И. (2014). Определение оптимальных параметров и выбор дорожно-строительных машин методом анализа четвертой координаты: учебное пособие. МАДИ // Balovnev, V.I. (2014). Opredelenie optimal'nykh parametrov i vybor dorozhno-stroitel'nykh mashin metodom analiza chetvertoy koordinaty [Determination of optimal parameters and selection of road construction machines by the fourth-coordinate analysis method]. MADI. (In Russ.)
  21. Coetzee, C. J. (2014). Discrete and continuum modelling of soil cutting. Computational Particle Mechanics, 1(4), 409–423. https://doi.org/10.1007/s40571-014-0014-7
  22. Haeri, A., Tremblay, D., Skonieczny, K., Holz, B., & Teichmann, M. (2020). Efficient numerical methods for accurate modeling of soil cutting operations. In Proceedings of the 37th International Symposium on Automation and Robotics in Construction (ISARC 2020) (pp. 608–615). https://doi.org/10.22260/ISARC2020/0085
  23. Карасев Г. Н., Доценко А. И., & Кустарев Г. В. (2012). Машины для земляных работ. Бастет // Karasev, G. N., Dotsenko, A. I., & Kustarev, G. V. (2012). Mashiny dlya zemlyanykh rabot [Earthmoving machines]. Bastet. (In Russ.)
  24. Сурашов Н.Т., Асматулаев Р.Б., & Толымбек Д.Н. (2021). Определение рациональной формы отвала бульдозера с учетом грунтового фона Республики Казахстан. Вестник СибАДИ, 18(6), 662–677. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2021-18-6-662-677 // Surashov, N.T., Asmatulaev, R.B., & Tolymbek, D. N. (2021). Opredelenie ratsional'noy formy otvala bul'dozera s uchetom gruntovogo fona Respubliki Kazakhstan [Determination of the rational shape of a bulldozer blade considering the soil background of the Republic of Kazakhstan]. Vestnik SibADI [The Russian Automobile and Highway Industry Journal], 18(6), 662–677. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2021-18-6-662-677 (In Russ.)
  25. Guo, Z., Zhang, S., & Ni, L. (2023). A comprehensive study on the mechanical properties of bulldozing plate soil engaging surface based on the entropy-weighted grey relational analysis method. IEEE Access, 11, 78000–78016. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2023.3279263

Том 1, № 2, 2026

Aukenova, B., Aitkazina , А., Kabdullina, D., Zheksembinova, G., & Leśniewski, T. (2026). THEORETICAL ANALYSIS AND WAYS TO IMPROVE BLADE WORKING EQUIPMENT. EKTU Journal of Engineering Sciences, 1(2), 5-20. https://doi.org/10.51885/3134-8009_JES_2026_2_1