Рекламодатель: АО «ММЗ» / ИНН 4909001369 / erid:2SDnjehJcpk
реклама 16+
АО «ММЗ» / ИНН 4909001369 / erid:2SDnjehJcpk
Рекламодатель: ООО "АВИАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ" / ИНН: 9701286611 / erid:2SDnjf2TiLU
реклама 16+
ООО "АВИАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ" / ИНН: 9701286611 / erid:2SDnjf2TiLU

Оптимизация геометрии резца для глубокого фрезерования пнистой торфяной залежи

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2026-5-169-177

Читать на русском языке Д.С. Юсов, П.В. Иванова, С.Л. Иванов
Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
Горная Промышленность №5/ 2026 стр. 169-177

Резюме: В работе представлено экспериментальное обоснование рациональных геометрических параметров режущих элементов машин для глубокого фрезерования пнистой торфяной залежи. Ключевой проблемой процесса является наличие погребённой древесины влажностью до 64%, вызывающей кратное увеличение динамических нагрузок и энергоёмкости. Цель исследования – определение оптимальной геометрии резца, минимизирующей удельную работу резания в условиях блокированного резания анизотропной среды. Методология базируется на сравнительных испытаниях прямоугольных, тарельчатых и грибовидных резцов на маятниковом копре при варьировании заднего угла (0–18°). Обеспечено кинематическое и динамическое подобие лабораторной схемы натурным фрезерным барабанам (МТП-41/44), что позволило экстраполировать результаты с применением верифицированных масштабных коэффициентов. Установлено, что прямоугольный резец обеспечивает наименьшую удельную работу резания (179,15 кДж/м вдоль волокон, 209,00 кДж/м поперёк), превосходя криволинейные аналоги на 7–10%. Выявлены оптимальные параметры: задний угол α = 15°, угол резания δ = 60°, угол в плане φ = 75°, радиус при вершине 3 мм. Показано, что поперечная ориентация волокон увеличивает энергозатраты на 16%, а рост влажности древесины до 64% повышает удельную работу в 1,8 раза. Полученные данные позволяют рекомендовать предложенную геометрию для оснащения серийных торфяных фрез, а разработанную экспресс-методику – для проектирования инструмента без проведения дорогостоящих натурных испытаний.

Ключевые слова: глубокое фрезерование торфа, погребённая древесина, геометрия резца, удельная работа резания, блокированное резание, масштабное моделирование

Для цитирования: Юсов Д.С., Иванова П.В., Иванов С.Л. Оптимизация геометрии резца для глубокого фрезерования пнистой торфяной залежи. Горная Промышленность. 2026;(5):169–177. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2026-5-169-177

Информация о статье

Поступила в редакцию: 14.05.2026

Поступила после рецензирования: 23.06.2026

Принята к публикации: 30.06.2026

Информация об авторах

Юсов Денис Сергеевич – аспирант кафедры машиностроения, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Иванова Полина Викторовна – кандидат технических наук, доцент кафедры машиностроения, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-8338-418X

Иванов Сергей Леонидович – доктор технических наук, профессор кафедры машиностроения, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт- Петербург, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-7014-2464

Список литературы

1. Юсов Д.С., Иванова П.В., Иванов С.Л. Систематизация рабочих органов машин глубокого фрезерования. Горная промышленность . 2024;(3):85–89. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-3-85-89

2. Utenkova T.G., Kremcheev E.A., Nagornov D.O., Ivanov S.L. Mechanical dewatering of sapropel in its small-scale mining technology. Sustainable Development of Mountain Territories. 2023;15(2):308–316. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-2-308-316

3. Гамаюнов С.Н., Копенкина Л.В. Исследования и разработки в области фрезерования торфяной залежи вместе с пнями. Труды Инсторфа. 2025;(31):50–54.

4. Орловский С.Н., Саая С.С.Ш. Экспериментальное исследование технологических режимов резания торфов дискофрезерным рабочим органом. Системы. Методы. Технологии . 2024;(3):152–158. https://doi.org/10.18324/2077-5415-2024-3-152-158

5. Фомин К.В. Расчет взаимных спектральных плотностей моментов сопротивления на рабочих органах торфяного фрезерующего агрегата. Записки Горного института. 2021;251:745–756. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.5.14

6. Тюремнов С.Н. Торфяные месторождения. М.; Ленинград: Гостоптехиздат; 1940. 372 с.

7. Штин С.М. Исследования по резанию торфа и болотной древесины. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2012;(6):374–376.

8. Фомин К.В., Жигульская А.И., Исаев Р.Г. Определение вероятностных характеристик момента нагружения на рабочем органе машины глубокого фрезерования при подготовке торфяной залежи к эксплуатации. Горный информационно-аналитический бюллетень . 2014;(9):36–42.

9. Хрусталева И.Н., Любомудров С.А., Ларионова Т.А., Бровкина Я.Ю. Повышение эффективности технологической подготовки производства комплектующих для изготовления оборудования минерально-сырьевого комплекса. Записки Горного института. 2021;249:417–426. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.3.11

10. Фомин К.В. Расчет спектральных плотностей составляющих силы сопротивления на фрезе при взаимодействии с торфом. Вестник Тверского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2023;(4):45–52. Режим доступа: https://vestnik-tekh.ru/printed/article/?article=506 (дата обращения: 15.03.2026).

11. Хорешок А.А., Маметьев Л.Е., Цехин A.M., Борисов А.Ю., Бурков П.В., Буркова С.П., Крестовоздвиженский П.Д. Производство и эксплуатация разрушающего инструмента горных машин. Томск: Изд-во Томского политехнического университета; 2013. 296 с. Режим доступа: https://www.geokniga.org/books/40566 (дата обращения: 15.03.2026).

12. Гаранин В.Н. Результаты экспериментальных исследований, определяющие влияние угла атаки на силу и мощность процесса открытого резания древесины. Труды Белорусского государственного технологического университета. Серия 2. Лесная и деревообрабатывающая промышленность . 2008;(2):209–214. Режим доступа: https://elib.belstu.by/handle/123456789/39270 (дата обращения: 15.03.2026).

13. Михайлов А.В., Лопатюк А.О. Особенности процесса резания торфяного массива. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018;(S44):3–12. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-9-44-3-12

14. Юсов Д.С., Иванова П.В., Иванов С.Л. Оценка параметров резцов для фрезерования торфа. Горная промышленность . 2026;(1):157–163. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2026-1-157-163

15. Копенкин В.Д., Копенкина Л.В., Самсонов Л.Н. Развитие фрезерующих машин в торфяном производстве (анализ, перспективы). Горный информационно-аналитический бюллетень . 2003;(10):204–207.

16. Самсонов Л.Н., Зюзин Б.Ф. К вопросу определения оптимальных параметров и режимов работы машин для поверхностно-послойного фрезерования торфяной залежи . В кн.: Машины и технология торфяного производства. Минск: Вышэйшая школа; 1978. Вып. 8. С. 36–40.

17. Фомин К.В. Методика оценки спектральной плотности момента сопротивления на рабочем органе торфяного фрезерующего агрегата. Записки Горного института. 2020;241:58–67. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.1.58

18. Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов . М.: Машиностроение; 1975. 311 с.

19. Казаков Ю.А., Козачков Г.С. Технологические требования к процессу измельчения экскавированного органогенного сырья. Горный информационно-аналитический бюллетень . 2025;(12-3):85–99. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2025/12-3/85.pdf (дата обращения: 15.03.2026). Kazakov Yu.A.,

20. Северцев Н.А., Дарьина А.Н. Применение критериев подобия при ресурсной отработке сложных технических систем и изделий. Надежность и качество сложных систем . 2020;(4):5 −

21. Михайлов А.В., Смирнов А.И. Анализ метода выемки торфяного сырья с откоса карьера. Горный информационноаналитический бюллетень. 2026;(2-1):197–209. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2026/2-1/2-1_2026_197-209.pdf (дата обращения: 15.03.2026).

22. Самсонов Л.Н. Послойно-поверхностное фрезерование торфяной залежи и пути его интенсификации [автореф. дис. … д-ра техн. наук]. Калинин; 1983. 37 с.

23. Солопов С.Г., Горцакалян Л.О., Самсонов Л.Н. Торфяные машины и комплексы . М.: Недра; 1973. 392 с.

24. Зюзин Б.Ф., Жигульская А.И., Яконовский П.А., Яконовская Т.Б. Машины и оборудование торфяных производств . Тверь: Тверской государственный технический университет; 2015. 160 с.

25. Фомин К.В., Жигульская А.И. Инженерная методика анализа динамических нагрузок в элементах привода машин глубокого фрезерования . Труды Инсторфа. 2015;(12):27–32.

26. Maksarov V.V., Kufaev V.G. Magnetic abrasive finishing of workpieces for anti-friction bronze slide bearing shells. International Journal of Engineering . 2026;39(1):26–33. https://doi.org/10.5829/IJE.2026.39.01A.03

27. Zhang X., Yu S., Hu X., Zhang L. Study on rotary tillage cutting simulations and energy consumption predictions of sandy ground soil in a Xinjiang cotton field. Computers and Electronics in Agriculture . 2024;217:108646. https://doi.org/10.1016/j.compag.2024.108646

28. Малков Л.М., Самсонов Л.Н., Зюзин Б.Ф. Анализ эффективности работы ножевых фрезерующих устройств. Торфяная промышленность. 1979;(11);9–11.

29. Михайлов А.В., Казаков Ю.А., Козачков Г.С. Особенности размещения модуля измельчения при внутрикарьерной переработке торфяного сырья. Горная промышленность . 2024;(5):94–100. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-5-94-100

30. Бершадский А.Л., Цветкова Н.И. Резание древесины. Минск: Вышэйшая школа; 1975. 303 с Режим доступа: https://www.booksite.ru/fulltext/rusles/berrezdrev/text.pdf (дата обращения: 15.03.2026).

31. Михайлов А.В., Пиирайнен В.Ю., Боброва Е.М., Смирнов А.И. Анализ перспектив использования торфяных почвоулучшителей для рекультивации нарушенных земель. Горная промышленность. 2025;(2):124–130. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-2-124-130

32. Сивенков А.В., Кончус Д.А., Гареев Д.В., Пряхин Е.И. Нанесение CR–NI-покрытий методом химико-термической обработки из растворов легкоплавких металлов. Черные металлы. 2024;(12):101–106. https://doi.org/10.17580/chm.2024.12.14

33. Фомин К.В. Моделирование нагрузок на рабочем органе торфяного фрезерующего агрегата с учетом погрешности расстановки режущих элементов. Горные науки и технологии. 2022;7(2):161–169. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2022-2-161-169

34. Шемякин С.А., Шишкин Е.А. Физико-математическая модель разрушения горных пород зубом фрезерной установки. Записки Горного института. 2021;251:639–647. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.5.3

35. Пряхин Е.И., Сивенков А.В., Гареев Д.В., Сердюк Н.А., Калинин Г.Ю. Защита внутренней поверхности трубных изделий путем диффузии Cr из расплавов легкоплавких металлов. Черные металлы. 2026;(5):48–53. https://doi.org/10.17580/chm.2026.05.07