Породоразрушающий инструмент

Породоразрушающий инструмент

Реферат

 

Изобретение предназначено для использования в горных и землеройных машинах для оснащения их рабочих органов. Породоразрушающий инструмент изготовлен из стального литья с аморфообразующими элементами и исходной структурой сорбита отпуска. Инструмент включает хвостовик и клинообразную рабочую часть. На передней поверхности рабочей части, имеющей волнообразную форму, расположены электроды-турбулизаторы и стабилизатор с резонатором. На задней поверхности волнообразной формы расположены выкалывающий элемент и фигурный продольный паз со смещенным от продольной оси симметрии рассекателем потока. Глубины прогибов перед и после второй циклоиды передней и задней волнообразных поверхностей различны при различных выполнениях породоразрушающего инструмента. При выполнении инструмента для монолитной породы эти величины составляют соответственно 0,4; 0,75; 0,75 диаметра круга, образующего указанную циклоиду и равного 9-20 мм. При выполнении инструмента для ослабленной массы породы эти величины составляют соответственно 0,6; 1,0; 1,0 диаметра круга, образующего указанную циклоиду и равного 14- 56 мм. Инструмент позволяет повысить скорость разрушения породы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для оснащения рабочих органов горных и землеройных машин.

Известен породоразрушающий инструмент из стального литья с аморфообразующими элементами сорбитной структуры, включающий хвостовик и клинообразную рабочую часть, образованную передней поверхностью волнообразной формы, на которой расположены электроды - турбулизаторы и стабилизатор, боковыми поверхностями, на которых размещены турбулизаторы потока, и задней волнообразной поверхностью, на которой расположены выкалывающий элемент и фигурный продольный паз с ультразвуковым генератором и дополнительными наклонными пазами в диффузорной части. (Смотри, например, патент России N 2001264 от 1993 г. по кл E 21 C 25/38).

Недостатком аналога является то, что невозможна унификация инструмента для эффективного разрушения всех видов пород: песчаника, апатита, железной руды, диабаза, медной руды и т.п., так как инструмент не может подстраивать свою геометрию в ходе эксплуатации к физикомеханическим свойствам разных пород. Во-вторых, взаимодействие пород с повышенной пластичностью: глиной, суглинком, мерзлым и сырых песком, углем, сланцем, а также механометоморфизированной породой - массой ослабленной, например взрывом, приводит к периодическим стопорениям рабочих органов горных машин. Это происходит из-за того, что уплотняющаяся перед инструментом пластичная масса превращается в монокристалл за счет поляризационных процессов. Достаточная же эластичность и пластичность монокристаллов препятствует развитию усталостного малоциклового разрушения от прикладываемых сдвиговых напряжений. К тому же для разрушения пластичных монокристаллов требуется приложение только в критической точке сдвигового напряжения с флуктуацией в 2 - 3^o (Смотри, например, патент СССР N 720174 1979 г. по кл E 21 F 13/08). Так как электроды - турбулизаторы не имеют требуемых габаритов для приложения усилия в критической точке и при этом имеют повышенную изгибную жесткость, не позволяющую прикладывать сдвиговое напряжение с флуктуацией в 2 - 3^o, то машинисты экскаваторов и бульдозеров при стопорении вынуждены периодически изменять угол взаимодействия инструмента с массивом до нового стопорения, обычно через 1,0 - 1,5 м. Опытные машинисты в ходе экскавации и рыхления постоянно изменяют на 2 - 3^o угол взаимодействия, не доводя рабочее оборудование до стопорения. Следовательно уровень техники с точки зрения долговечности недостаточен, так как не обеспечивается унификация, то есть подстройка геометрии инструмента к различным физикомеханическим свойствам пород и не обеспечивается разрушение пластичных монокристаллов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является породоразрушающий инструмент из стального литья с аморфообразующими элементами сорбитной структуры, включающий хвостовик и клинообразную рабочую часть, образованную передней поверхностью волнообразной формы, на которой расположены электроды - турбулизаторы и стабилизатор с резонатором, боковыми поверхностями, на которых размещены турбулизаторы потока, и задней поверхностью волнообразной формы, на которой расположены выкалывающий элемент и фигурный продольный паз со смещенным от продольной оси симметрии рассекателем потока в конфузорной части паза и с ультразвуковым генератором и дополнительными наклонными пазами в диффузорной части фигурного продольного паза. (Смотри, например, патент России N 2052102 от 1996 г. по кл E 21 C 35/38.) Недостатком прототипа является то, что хотя и обеспечивается подстройка геометрии инструмента к физикомеханическим свойствам разрушаемой породы при износе рабочей части инструмента по длине, однако это происходит достаточно медленно. При переходе на взаимодействие с породой отличающийся на 4^o и более по углу внутреннего трения процесс подстройки практически затягивается до выработки полного ресурса инструмента по длине. Несмотря на наличие специфического профиля, а именно выкалывающей поверхности и электрода - турбулизатора, обеспечивающих фокусировку энергии в глубь массива и турбулизацию диспергированной массы в пограничном слое, инструмент периодически переходит с разрушения выколом на разрушение сколом и разрушение резанием. Это связано с тем, что с одной стороны инструмент ковшей экскаваторов и рыхлителей бульдозеров периодически существенно меняют углы взаимодействия: 50 - 70^o с массивом забоя, а именно: при переходе от внедрения - горизонтального участка длиной 2 - 5 м к черпанию - криволинейной траектории экскавации длиной 10 - 12 м или при переходе от заглубления - участка траектории длиной 0,5 - 3,0 м к рыхлителю - горизонтальному участку длиной 20 - 200 м. С другой стороны из-за существенного увеличения изгибной жесткости рабочей части инструмента в процессе ее износа по длине. А это значит рассогласование собственной частоты колебаний рабочей части инструмента с частотой сдвиговых напряжений генерируемых ядром повышенного давления объемного напряженного состояния - ПД (плоской деформации), образующегося перед инструментом. Следствием указанного и является повышение энергоемкости разрушения, а тем самым и уменьшение долговечности инструмента.

Во-вторых, так как породы с коэффициентом крепости по шкале Протодьяконова 0,5 - 7,0 и с углами внутреннего трения от 16 до 38^o предрасположены к образованию пластичных монокристаллов, не говоря уже об механометоморфизированной породе, при работе инструмента происходит периодическое его стопорение. Иными словами, несмотря на весьма высокий уровень техники прототипа по сравнению с уровнем техники аналога, а тем более серийного инструмента с клинообразным профилем, достигнутый прототипом уровень техники недостаточен, так как требуется создание устройства, авторегулирующего изгибную жесткость рабочей части инструмента, для быстрой подстройки геодинамических параметров инструмента к физикомеханическим свойствам разрушаемой породы; а также требуется устройство, обеспечивающее сдвиговые деформации с флуктуацией в критической точке пластичных монокристаллов, образующихся перед инструментом.

Достижение повышенного уровня техники возможно, когда породоразрушаюший инструмент из стального литья с аморфообразующими элементами сорбитной структуры включает хвостовик и клинообразную рабочую часть, образованную передней поверхностью волнообразной формы с глубинами прогибов брахистохрон перед и после второй циклоиды, равных соответственно при взаимодействии с метоморфизированной породой (монолитом): 0,4 и 0,75 диаметра, образующего указанную циклоиду круга ^*= 9 - 20 мм, в при взаимодействии с механометоморфизированной породой соответственно: 0,6 и 1,0 диаметра, образующего указанную циклоиду круга ^*_p = 14 - 56 мм, на которой расположен электроды - турбулизаторы, причем первый электрод - турбулизатор выполнен в виде зеркального отражения второй циклоиды высотой, равной диаметру образующего ее круга, то есть соответственно при взаимодействии с монолитом или с ослабленной массой, равного: H_пд.м.= ^* и H_пд.о.= ^*_p и ограниченный по длине перпендикуляром с высотой h₁= ^*, восстановленным от продольной оси симметрии и стабилизатор с резонатором, боковыми поверхностями на которых размещены турбулизаторы потока и задней поверхностью волнообразной формы с глубиной прогиба брахистохроны 0,75 диаметра, образующего вторую циклоиду круга ^*= 9 - 20 мм при взаимодействии с монолитом и 1,0 диаметра, образующего вторую циклоиду передней поверхности круга ^*_p = 14 - 56 мм при взаимодействии с ослабленной массой, на которой расположены выкалывающий элемент и фигурный продольны паз со смещенным от продольной оси симметрии рассекателем потока в конфузорной части паза и с ультразвуковым генератором и дополнительными наклонными пазами в диффузорной части фигурного продольного паза.

Сущность изобретения заключается в следующем. Низкочастотное 2 - 8 Гц взаимодействие инструмента с породой, определяемое приводом горной машины, вызывает в породе при фокусировке отраженной ультразвуковой энергии от металла инструмента образование сначала зоны смятия породы, затем ядра повышенного давления и, как следствие, круговой поляризации полярных групп типа: COOH^- и OH^- и, кумулятивной струи, причем последние в свою очередь образуют тороидальные резонаторы и второе ядро повышенного давления. Поляризация уплотняемой массы породы приводит к изменению сцепления гидроксильных групп OH и карбоксильных COOH, определяющих дипольный момент молекул и их высокую механическую прочность, а также приводит к появлению поверхностных волн Рэлея, следствия процессов переупаковки и изменения плотности фаз. Так как соединения полярных групп OH^-, NH^- и COOH^- имеют легкий концевой атом, то в процессе поляризации резко повышается частота колебаний этих соединений. В момент охлопывания кавитационных пузырьков полярных групп, мигрировавших в зону поверхностей скольжения, достигается плазменная частота поглощения 20 - 60 кГц, изменяющая дипольный момент и вызывающая рост амплитуды сдвиговых напряжений в соответствии с теорией Р.Э.Пайерлса. При этом уровень энергии разрывает валентные и ковалентные связи, что дезинтегрирует слой породы толщиной до 2 в зоне поверхностей скольжения - скорлупы уплотненного эллипсоида и тем самым отделяется кусок породы в виде уплотненного эллипсоида от массива забоя, за мгновение до разрушения, представляющего собой объемное напряженное состояние (ПД). В соответствии с последним сдвиговое напряжение будем называть напряжением сдвига-отрыва _сд.-o. При повышенной пластичности вместо уплотненного эллипсоида образуется пластичный монокристалл, для разрушения которого высокочастотная вибрация, строго организованная во времени и в пространстве, недостаточна, требуется приложение флуктационного напряжения сдвига-отрыва в критической точке ПД. Для предотвращения образования монокристаллов П.А. Михиревым было апробировано автоматическое управление для периодического изменения угла взаимодействия ковшей экскаваторов с породой. Для обеспечения усталостного малоциклового разрушения породы, в том числе и вязких пластичных монокристаллов путем приложения генерируемого ядром повышенного давления ПД с частотой 1700 - 2700 Гц напряжения сдвига-отрыва, В.М. Берманом был применен объемный гидропривод с гидроаккумуляторами, который растягивал время взаимодействия инструмента с массивом. Существенное снижение величины коэффициента трения-скольжения и перевод трения-скольжения в трение-качение в пограничном слое на инструменте за счет применения циклоидально-брахистохронных поверхностей, обеспечивающих разного рода турбулизацию, также позволяет снизить частоту стопорений. Анализ этого явления показал, что совокупность прогибов определенной глубины и в определенном месте на задней и передней поверхностях рабочей части инструмента является устройство по авторегулированию собственной частоты колебаний за счет изменения изгибной жесткости и приведенной колеблющейся массы путем образования и последующего переноса газообразного металла в слое Кнудсена. Это устройство работает только при рассогласовании генерируемой частоты сдвига-отрыва f_o с собственной частотой f_ин рабочей части инструмента на 5 - 30%. С целью активизации процесса образования раскаленного газообразного металла при наложении высокочастотных модуляций напряжения в скин-слое металла и последующего его переноса в слое Кнудсена, циклоидально-брахистохронный клиновидный профиль рабочей части инструмента был скорректирован. Тонкую же подстройку fs_ин к f_o обеспечило фрезерование металла чередой вихревых колец в диффузоре. В соответствии с изложенным, глубины брахистохрон передней и задней поверхностей были скорректированы таким образом, чтобы резонансная длина инструмента определялась разностью между длиной инструмента до зоны термического ослабления и длинами проекций на продольную ось симметрии отрезков, получаемых между точками брахистохрон передней поверхности контактирующих с касательными, наклон которых к продольной оси симметрии равен , и точками пересечения указанных касательных с касательными к кругам построения носка задней поверхности и к брахистохроне задней поверхности, наклон которых к продольной оси симметрии равен При этом частота пульсаций напряжения сдвига-отрыва, проходящая сквозь турбулизированные слои, накладывается на частотную модуляцию f_ин в скин-слое металла инструмента, что интенсифицирует образование раскаленного газообразного металла на брахистохронах до уровня, позволяющего стабильно авторегулировать изгибную жесткость рабочей части инструмента. Последнее происходит за счет уменьшения высоты сечения рабочей части инструмента в процессе эксплуатации, когда рабочая часть от износа уменьшается по длине. Иными словами отношение средней высоты сечения к длине рабочей части обеспечивается постоянным, в то время, как у серийного инструмента это отношение резко возрастает в процессе эксплуатации. (Справка: технология эксплуатации импортного инструмента регламентирует периодический перемонтаж для замены передней поверхности на заднюю, что в определенной степени исправляет ситуацию).

Предлагаемая геометрия существенно снижает сопротивление внедрению инструмента в массив, обеспечивая стабильное разрушение породы выколом, то есть с минимальной энергоемкостью без стопорных режимов. Для гарантированной работы инструмента без стопорных режимов одновременно предлагается заменить первый электрод - турбулизатор передней поверхности на удлиненный, который при низкочастотных колебаниях инструмента с амплитудой 3 - 5 мм сможет контактировать с флуктуацией в 2 - 3^o с критической точкой образующихся вязкопластичных монокристаллов, что приведет, как минимум, к сдвигу более мелких составляющих частей монокристалла относительно друг друга. Такое нарушение целостности монокристалла в соответствии с законом Г.В.Вульфа резко повышает поверхностную энергию монокристалла и приводит к его растрескиванию с образованием газообразных продуктов дезинтеграции. Условием сдвига в монокристалле является наложение цилиндрической симметрии одноосного сжатия на симметрию монокристалла в точке наиболее устойчивых структур, повторяющихся по Б.М.Лейбову в их геометрическом ряду со знаменателем q^-_o⁶, где q_o = 1,26. А так как минимальный радиус, определяющий глубину скин-слоя поляризационных процессов в монокристалле, R_ПД=0,25l^*, то критическая точка наиболее устойчивых структур находится на высоте перпендикуляра, восстановленного от продольной оси инструмента, а именно h= R_пдq^-_o⁶= ^*.

Для оптимизации упомянутого удлиненного электрода - турбулизатора следует учитывать, что при его габаритах, по высоте равных H_пд.м.= 51^*_я.м.Re^-1-_к^{1 *} или H_пд.о.= 51^*_я.о.Re^-1-_к^{1 *}_p в зависимости от объема газообразных продуктов дезинтеграции и диспергированной массы, получаемых при взаимодействии инструмента с монолитом или с ослабленной массой, резко возрастает давление непосредственно перед ним, что повышает вязкость инициированного им турбулентного потока, который обеспечивает интенсивное поглощение полярных групп, являющихся поверхностно-активными веществами (ПАВ). Если ПАВ в обычных условиях мгновенно мигрируют в межзеренное пространство металла инструмента и охрупчивают его поверхностный слой, то указанные габариты по высоте существенно препятствуют этому процессу, одновременно снижая коэффициент сопротивления движению. Перевод ламинарного потока в турбулентный возможен практически для всех известных пород при числах О.Рейнольдса Re > 2300.

Следует отметить, что длина ПД для механометоморфизированной породы, подверженной одноосному сжатию, равна постоянной величине l^* = 0,23684 м, в то время как длина ПД метоморфизированной породы изменяется от 0,21 до 0,15 м в зависимости от угла внутреннего трения, изменяющегося соответственно от 48 до 16^o. Основной величиной, определяющей процесс разрушения и усилие внедрения инструмента в породу, является напряжение сдвига-отрыва. Упомянутая величина, неоднократно определявшаяся на базе преобразованной из декартовых координат в полярные диаграммы: "Нагрузка - Смещение", получаемой при определении ударной вязкости, позволила разработать алгоритм расчета для всех физико-механических параметров разрушаемых пород, требуемых при расчете оптимальной геометрии порордоразрушающего инструмента исходя из двух параметров: угла внутреннего трения и плотности породы. Для более полного понимания сущности изобретения предлагается пример расчета заявляемых параметров на базе указанного алгоритма для коронки рыхлителя бульдозера типа T-35.01 (T-500), взаимодействующего с монолитом апатита, и для зуба ковша экскаватора ЭКГ-10, взаимодействующего с механометоморфизированным апатитом (см таблицу, где ^* - угол внутреннего трения породы; ^* - максимальный энергетический угол по Е.З.Позину; ^* - - минимальный энергетический угол внутреннего трения по Е.З.Позину; Z^* - минимальный угол поляризации; ^* - максимальный угол поляризации ^* - вибрационный угол трения; _п - коэффициент С.Д. Пуассона; ^*_п - коэффициент Пуассона в момент разрушения породы по А.Н.Зеленину; l^* - длина плоской деформации - ПД механометоморфизированной породы перед моментом разрушения; h^* - основная высота ПД механометоморфизированной породы; h^** - основная высота ПД метоморфизированной породы; ^*_я.о - диаметр ядра повышенного давления Ж.В.Буссинеска; ^*_p - диаметр круга К.Ф.Мора, определяющий предел прочности при растяжении; ^*_сж.- диаметр круга К.Ф.Мора, определяющий предел прочности породы при сжатии, а также длину ПД метоморфизированной породы; ^*_я.м - диаметр ядра повышенного давления Ж.В.Буссинеска для метоморфизированной породы; ^* - диаметр уплотненного вихря турбулизированного слоя или толщина пограничного слоя из диспергированной массы; n^* - толщина захватываемого механометоморфизированного слоя породы или полная высота ПД метаморфизированной породы; ^*_сд.-o - вектор сдвига-отрыва при скорости внедрения 0,1 м/с, что соответствует величине вектора сдвига-отрыва при максимальном энергетическом угле; k^*_я - вектор интенсивности шарового тензора гидростатического давления; k^* - вектор интенсивности девиатора напряжений; T^*_э - вектор интенсивности тензора разрушающего напряжения, отражающего совокупность шарового тензора гидростатического давления и девиатора напряжений. (Угол между k^*_я и k^* равен 90^o. При определении механических свойств породы T^*_э.90 берется при _э = 90^o); _э - угол между поверхностью внедрения и направлением движения внедряемой поверхности; K^*_м.м - коэффициент механометоморфизма по Т.И.Берман; K^*_c - коэффициент скорости при ^*; ^*_c - вектор, определяющий напряжение сцепления; ^*_пол.- вектор определяющий величину поляризации; V^* - скорость деформации; П^*_c - коэффициент пограничного слоя; П^*_к - коэффициент вязкости подслоя Кнудсена; R^*_p - коэффициент турбулизации; V^*/n^* - градиент скорости; L_н.о.с. - средняя длина куска механометоморфизированной породы при разрушении ее сколом; C_ф. - фазовая скорость; L_ср.о.р. - средняя длина куска механометоморфизированной породы, разрушенной резанием; L_н.м.с. - средняя длина куска метоморфизированной породы, разрушенной сколом; L_ср.м.р. - средняя длина куска метоморфизированной породы, разрушенной резанием; f_о. - частота пульсации напряжения сдвига-отрыва, генерируемая ядром повышенного давления Ж.В.Буссинеска на базе эффекта пьезоэлектрострикции по А.В.Берману; f_о. - частота поглощения (излучения) энергии в резонаторе Г.Л.Гельмгольца по Р.Тейлору; F_р. - площадь сечения горлышка резонатора; V_я.г. - объем газа в ядре повышенного давления Ж. В.Буссинеска, образующегося в результате пьезоэффектов на субзернах породы; f_В. - частота изгибных колебаний волновода ПД; f_н.о.с. - низкая частота ПД механометоморфизированной породы при разрушении ее слома; f_ср.о.р. - средняя частота ПД механометоморфизированной породы при разрушении ее резанием; f_н.м.с. - низкая частота ПД метоморфизированной породы при разрушении ее сколом; f_ср.м.р. - средняя частота ПД метоморфизированной породы при разрушении ее резанием; C^*_L.п - скорость продольной ультразвуковой волны в массиве при максимальном сжатии пор, то есть при давлении 50 - 70 МПа по А.В. Берману; T_из. - время, определяющее плотность пульсации излучаемой кинетической энергии; _п - - плотность породы; - кинематическая вязкость пограничного слоя из диспергированной массы; - динамическая вязкость пограничного ламинарного слоя; _сд.-o - напряжение сдвига-отрыва для разрушения породы по А.В.Берману (уравнение получено на основании условия текучести И.Ньютона); _сд.-o - напряжение сдвига-отрыва для разрушения метоморфизированной породы (Уравнение базируется на плотности излучения кинетической энергии во времени) по А.В.Берману и Д.В.Берману; _из - плотность излучения кинетической энергии, колеблющейся по синусоидальному закону, по М.А.Лаврентьеву; _из - плотность излучения кинетической энергии по времени при генерации напряжения сдвига-отрыва из ядра повышенного давления по В.М.Берману; k_пер. - коэффициент перехода; _сж - предел прочности породы при одноосном сжатии; K_у - коэффициент связи; _p - предел прочности породы при растяжении; _я.о - предел прочности при сдвиге шаровой поверхности ядра повышенного давления при проворачивании в ПД механометоморфизированной породы; _я.м - предел прочности при сдвиге шаровой поверхности ядра повышенного давления при проворачивании в ПД метоморфизированной породы (монолите); - предел прочности при сдвиге шаровой поверхности турбулизированного вихря при проворачивании его в ПД метоморфизированной породы; _c - напряжение сцепления, по Н. Н.Маслову, совокупность пластичного сцепления, обусловленного водно-коллоидными обратимыми связями и структурного жесткого сцепления обусловленного прочностью цементационно-кристаллизационных связей, необратимых при разрушении; _пол - напряжение поляризации формирующее величину сцепления; C^*_L.п - скорость продольной ультразвуковой волны в уплотненном массиве метоморфизированной породы по Ал.Д.Берману; U - скорость сдвига в набегающем потоке; U^* - скорость сдвига в рассеченном несимметрично набегающем потоке по А.В.Берману; C_R - скорость поверхностной волны по Дж.У.Рэлею; E_ст.п. - модуль упругости породы по Т.Юнгу; E^*_g.п - модуль упругости породы перед моментом разрушения или модуль динамической упругости; G_ПД. - модуль сдвига при ПД метоморфизированной породы по Г.М.Авчяну; G^* - модуль сдвига в слое из диспергированной массы при ламинарном течении; K - модуль всесторонней объемной упругости; C_s.п. - скорость поперечной волны в ПД; d^*_a.з - - средний диаметр абразивного зерна, образовавшегося при спекании породы при пьезоэффектах в зоне несмятия в ядре повышенного давления по Д.В.Берману; d^*_c.з - диаметр субзерна породы по Ан.Д.Берману; ^* - кинематическая вязкость турбулизированного слоя; ^* - динамическая вязкость турбулизированного слоя; R_e. - число 0, Рейнольдса; _к - коэффициент сопротивления движению при трении-качении вихрей турбулизированного слоя по Н.Блазиусу; _c - коэффициент сопротивления движению при трении-скольжении по А.Н.Соболевой; T_В.П. - время поглощения электромагнитной энергии; _пд - период релаксации ПД метоморфизированной породы; ^* - период релаксации диспергированной массы по Д.К.Максвеллу; f_П.В. - частота пульсации турбулизированных вихрей по О.А.Берман; S_п.н. - поверхность натяжения вихревых колец; l_п.н. - периметр дуги контактирования турбулизированных вихрей в критическом сечении продольного фигурного паза; W_e - число В. Э.Вебера для набегающего потока из диспергированной массы и газообразных продуктов дезинтеграции; W^*_e - число Вебера для набегающего потока, закрученного по спирали; _п.б - плотность породы в кумулятивной струе по Н.Е.Соболеву; _п.б - плотность породы в ядре повышенного давления в соответствии с представлениями Ж.В.Буссинеска; ^* - основной угол наклона передней поверхности (наклонной N1) к оси симметрии; 2^* - основной угол наклона задней поверхности (наклонной N2) к продольной оси симметрии; L_1.м.; L_1.о. - расстояние по наклонной N 1 до вершины 1-й циклоиды передней поверхности. В данном случае и далее по тексту первая величина относится к инструменту бульдозера, взаимодействующего с монолитом - метоморфизированной породой, вторая величина относится к инструменту экскаватора, взаимодействующему с ослабленной массой - механометоморфизированной породой; l_н.м.; l_н.о. - отрезок, отсекаемый перпендикуляром продольной оси от наклонной N 1; L^*_2.м.; L^*_2.o. - отрезок по наклонной N 1 от перпендикуляра продольной оси симметрии до проекции на наклонную N1 вершины 1-й брахистохроны передней поверхности; L_2.м.; L_2.о. - отрезок наклонной N1 до проекции на нее вершины 1-й брахистохроны; L_3.м; L_3.о. - отрезок наклонной N1 до вершины 2-й циклоиды; L^*_3.м.; L^*_3.o. - отрезок наклонной N1 от перпендикуляра продольной оси симметрии до вершины 2-й циклоиды; L_4.м.; L_4.о. - отрезок наклонной N1 до проекции на нее вершины 2-й брахистохроны; L^*_4.м.; L^*_4.o. - отрезок наклонной N1 от перпендикуляра продольной оси симметрии до проекции на нее вершины 2-й брахистохроны; L_5.м.; L_5.о. - отрезок наклонной N1 до зоны термического ослабления; L^*_5.м.; L^*_5.o. - отрезок наклонной N1 от перпендикуляра продольной оси симметрии до зоны термического ослабления; D_Б.; D_Э. - высота посадочного места инструмента, определяющая протяженность зоны термического ослабления; L_6.м.; L_6.о. - отрезок наклонной N1, определяющий оптимальную длину рабочей части инструмента; L^**_4.м.; L^**_4.o. - отрезок продольной оси симметрии до проекции вершины 2-й брахистохроны передней поверхности; L^**_5.м.; L^**_5.o. - - отрезок продольной оси симметрии до зоны термического ослабления; L^**_6.м.; L^**_6.o. - длина рабочей части инструмента; высота верхней части носка инструмента; высота нижней части носка инструмента; h_0.м.; h_0.о. - высота носка инструмента; расстояние между вершиной 2-й брахистохроны передней поверхности до продольной оси симметрии; величина перпендикуляра от продольной оси симметрии до вершины брахистохроны задней поверхности; h_4.м.; h_4.о. - высота сечения инструмента между вершинами 2-й брахистохроны передней поверхности и брахистохроны задней поверхности; h^*_4.м.; h^*_4.o. - высота инструмента в зоне вершины 2-й брахистохроны передней поверхности и задней поверхности с учетом глубины диффузора; высота перпендикуляра от вершины 3-й циклоиды передней поверхности до продольной оси симметрии; величина перпендикуляра, восстановленного от продольной оси симметрии из начала зоны термического ослабления до наклонной N2; h_5.м.; h_5.о. - величина перпендикуляра к продольной оси симметрии в зоне вершины 3-й циклоиды передней поверхности между наклонными N1 и N2; h^*_5.м.; h^*_5.o. - высота сечения в зоне начала термического ослабления; C^*_L.ин.- продольная ультразвуковая скорость в металле инструмента; _ин.- плотность металла инструмента; E^*_ин.- модуль упругости металла инструмента при температуре соответствующей точки П.Кюри (T_к. = +768^oC); P_р.Б. - результирующее максимальное усилие на клыке бульдозера; P_ст.Б. - усилие стопорения бульдозера; P_р.э. - результирующее усилие на блоке ковша экскаватора; P_ст.э. - усилие стопорения на блоке ковша экскаватора; P^*_р.э.- эффективное результирующее усилие на ковше экскаватора; m_т. - масса трактора; m_р. - массы рыхлителя; m_Б. - масса бульдозера; P^*_р.б.- эффективное результирующее усилие на клыке бульдозера; _из.- напряжение, определяющее предел прочности металла инструмента при изгибе; _в.- предел прочности металла инструмента при растяжении; _-01- предел выносливости металла при многоцикловом растяжении с асимметрией цикла 0,2; W_4.К.Б.; W_4.К.Э. - конструктивный экваториальный момент сопротивления сечения инструмента в зоне вершины 2-й брахистохроны передней поверхности; W_4.М.Б.; W_4.М.Э. - максимальный механический момент сопротивления в зоне вершины 2-й брахистохроны передней поверхности; b_4.Б.; b_4.Э. - ширина инструмента в зоне вершины 2-й брахистохроны передней поверхности; W_5.К.Б.; W_5.К.Э. - конструктивный экваториальный момент сопротивления сечения инструмента в начале зоны термического ослабления; W_5.М.Б.; W_5.М.Э. - максимальный механический момент сопротивления в зоне вершины 3-й циклоиды передней поверхности рабочей части инструмента; b_4.Б.Ф.; b_4.Э.Ф - фактическая ширина инструмента в зоне вершины 2-й брахистохроны; W_4.К.Б./W_4.М.Б.; W_4.К.Э./W_4.М.Э. - коэффициент необходимого запаса конструктивной прочности в зоне вершины 2-й брахистохроны; W_4.К.Б.Ф./W_4.М.Б.; W_4.К.Э.Ф./W_4.М.Э. - фактический коэффициент запаса конструктивной прочности; W_5.К.Б./W_5.М.Б.; W_5.К.Э./W_5.М.Э. - коэффициент необходимого запаса конструктивного момента сопротивления в зоне термического ослабления; b_5.Б.; b_5.Э. - минимальная необходимая толщина инструмента в зоне термического ослабления; b_5.Б.Ф.; b_5.Э.Ф. - фактическая толщина инструмента в зоне термического ослабления; W_5.К.Б.Ф./W_5.М.Б.; W_5.К.Э.Ф./W_5.М.Э. - фактический коэффициент запаса конструктивного момента сопротивления в зоне термического ослабления: h_ср.Б.; h_ср.Э. - средняя высота рабочей части инструмента без учета продольного фигурного паза; l_р.д.м.; l_р.д.о. - резонансная длина рабочей части инструмента; l_м.б.; l_о.э.- сокращаемая длина рабочей части инструмента за счет уменьшения приведенной колеблющейся массы в 1,57 раз, так как чередование максимальных и минимальных конструктивных моментов сопротивления по длине повышает его устойчивость к усталостному малоцикловому разрушению; сокращаемая длина рабочей части инструмента в зоне 1-й брахистохроны передней поверхности за счет оптимальных прогибов, обеспечивающих уменьшение приведенной колеблющейся массы; сокращаемая длина рабочей части инструмента в зоне 2-й брахистохроны передней поверхности; j^*