vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2018-63-2-181-191vestift-377Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕ, МЕХАНИКАMECHANICAL ENGINEERING AND MECHANICSНАГРУЖЕНИЕ ГРУНТА ТРАКАМИ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН: ОБЗОР РАСЧЕТНЫХ СХЕМGROUND LOADING BY TRACKS OF TRACK MACHINES: REVIEW OF DESIGN SCHEMESБерестовЕ. И.BerestovE. I.

Берестов Евгений Иванович – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Транспортные и технологические машины».

пр. Мира, 43, 212000, Могилев.

Evgenii I. Berestov – D. Sc. (Engineering), Professor, Professor of the Department “Transport and technological machines”.

43, Mira Ave., 212000, Mogilev.

beres1948@mail.ruКулабуховА. В.KulabukhovA. V.

Кулабухов Артем Владимирович – кандидат технических наук, доцент, декан инженерно-экономического факультета.

пр. Мира, 43, 212000, Могилев.

 

Artem V. Kulabukhov – Ph. D. (Engineering), Assistant Professor, Dean of the Faculty of Engineering and Economics.

43, Mira Ave., 212000, Mogilev.

kulabuhov1981@mail.ruБелорусско-Российский университет.Belarusian-Russian University.201802072018632181191Copyright © Берестов Е.И., Кулабухов А.В., 20182018Берестов Е.И., Кулабухов А.В.Berestov E.I., Kulabukhov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/377

Приведены результаты исследований в области существующих схем нагружения грунта траками гусеничных машин и их влияния на реализуемую гусеничным движителем силу тяги по сцеплению. Проведенный обзор показывает, что большинство исследователей подчеркивают немаловажную роль грунтозацепов в создании тягового усилия. Однако большая часть существующих методов расчета силы тяги по сцеплению базируется на определенной расчетной схеме, не зависящей от нагрузок, действующих на траки, от сочетания параметров грунтозацепов и от физико-механических свойств грунта. Использование этих методов не позволяет рассмотреть последовательность и альтернативные варианты разрушения грунта, а также установить взаимосвязь величины касательной силы, действующей на трак, с широким спектром сочетаний геометрических параметров грунтозацепов и связать ее с физическими процессами, протекающими в грунте. Следовательно, эти методы не в полной мере описывают взаи- модействие грунтозацепов гусеничного движителя с грунтом, что затрудняет их использование для оптимизации геометрических параметров грунтозацепов. Авторами предложен аналитический метод анализа взаимодействия грунта с траком гусеничного движителя, основанный на закономерностях теории предельного состояния грунтовых масс и основных положений, используемых в теории резания грунта, учитывающий выявленные особенности этого взаимодействия. Данный метод позволяет проводить исследование взаимодействия траков гусеничного движителя с грунтом с учетом многофазности и альтернативных вариантов разрушения грунта, находящегося между грунтозацепами, а также выбирать параметры грунтозацепов, которые обеспечивают улучшение тягово-сцепных качеств гусеничных тягачей.

The results of investigations in the field of existing soil loading schemes by tracks of tracked vehicles and their effect on the traction force realized by a caterpillar propulsion device are presented. The review shows that most researchers emphasize the important role of lugs in the creation of tractive effort. However, most of the existing methods of calculating the traction force on the clutch are based on one or another specific design scheme that does not depend on the loads acting on the tracks, on the combination of the parameters of the grousers and on the physical and mechanical properties of the soil. The use of these methods does not allow us to consider the sequence and alternative variants of soil disruption, and also to establish a relationship between the magnitude of the tangential force acting on the tract with a wide range of combinations of geometric parameters of the grousers, and to link it to the physical processes taking place in the soil. Consequently, these methods do not fully describe the interaction of the crawler tracks with the ground, which makes it difficult to use them to optimize the geometric parameters of the lugs. The authors proposed an analytical method for analyzing the interaction of soil with a track of a caterpillar engine based on the regularities of the theory of the limiting state of ground masses and the main provisions used in the theory of cutting soil, taking into account the revealed features of this interaction, which makes it possible to investigate the interaction of tracks of a caterpillar propulsion with soil, taking into account the multiphase and alternative options for the destruction of soil between the grousers. This method allows you to choose the parameters of the lugs, providing an improvement in traction and coupling properties of crawler tractors. 

гусеничный движительтракгеометрические параметры грунтозацеповгрунтсила тяги по сцеплениюсхема нагружения грунтаcaterpillar propulsiontractiongeometric parameters of soil lugsgroundtraction force on the clutchground loading schemeReferencesКсеневич, И. П. Ходовая система – почва – урожай / И. П. Ксеневич, В. А. Скотников, М. И. Ляско. – М.: Агропромиздат, 1985. – 304 с.Ksenevich I. P., Lyasko M. I. Running system – soil – harvest. Moscow, Agropromizdat Publ., 1985. 304 p. (in Russian).Скотников, В. А. Исследование проходимости гусеничных болотных тракторов / В. А. Скотников. – Минск: Высш. шк., 1964. – 19 с.Skotnikov V. A. Investigation of the patency of crawler marsh tractors. Minsk, Vysshaya shkola Publ., 1964. 19 p. (in Russian).Опейко, Ф. А. Колесный и гусеничный ход / Ф. А. Опейко. – Минск: Акад. с.-х. наук БССР, 1960. – 228 с.Opeiko F. A. Wheel and caterpillar drive. Minsk, Academy of Agricultural Sciences of the BSSR, 1960. 228 p. (in Russian).Опейко, Ф. А. Наивыгоднейшее распределение давления на грунт при разных положениях центра давления у гусеничного трактора / Ф. А. Опейко // Вопросы земледельческой механики. – Минск, 1962. – Т. 8. – С. 169–188.Opeiko F. A. The most favorable pressure distribution to the ground at different positions of the center of pressure of a tracked tractor. Questions of agricultural mechanics. Minsk, 1962, vol. 8, pp. 169–188 (in Russian).Скотников, В. А. Проходимость машин / В. А. Скотников, А. В. Пономарев, А. В. Климанов. – Минск: Наука и техника, 1982. – 328 с.Skotnikov V. A., Ponomarev A. V., Klimanov A. V. Vehicle penetration. Minsk, Nauka i tekhnika Publ., 1982. 328 p. (in Russian).Скотников, В. А. Основы теории и расчета трактора и автомобиля / В. А. Скотников, А. А. Мащенский, А. С. Солонский. – М.: Агропромиздат, 1986. – 383 с.Skotnikov V. A., Mashchenskii A. A., Solonskii A. S. Fundamentals of the theory and calculation of a tractor and a car. Moscow, Agropromizdat Publ., 1986. 383 p. (in Russian).Терцаги, К. И. Строительная механика грунта / К. И Терцаги. – М: Госстройиздат, 1933. – 123 с.Tercagi K. I. Building mechanics of soil. Moscow, Gosstroiizdat Publ., 1933. 123 p. (in Russian).Орнатский, Н. В. Механика грунтов / Н. В. Орнатский. – М.: МГУ, 1962. – 186 с.Ornatskii N. V. Soil mechanics. Moscow, Moscow State University, 1962. 186 p. (in Russian).Беккер, М. Г. Введение в теорию систем местность – машина / М. Г. Беккер. – М.: Машиностроение, 1973. – 520 с.Bekker M. G. Introduction to the theory of local-machine systems. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1973. 520 p. (in Russian).Васильев, А. В. Влияние конструктивных параметров гусеничного трактора на его тягово-сцепные свойства / А. В. Васильев, Е. Н. Докучаева, О. Л. Уткин-Любовцов. – М: Машиностроение, 1969. – 192 с.Vasil'ev A. V., Dokuchaeva E. N., Utkin-Lyubovcov O. L. Influence of design parameters of a caterpillar tractor on its traction-coupling properties. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1969. 192 p. (in Russian).Мацепуро, М. Е. Вопросы земледельческой механики / М. Е. Мацепуро, Б. Н. Янушкевич. – Минск: Выш. шк., 1965. – 132 с.Macepuro M. E., Yanushkevich B. N. Questions of agricultural mechanics. Minsk, Vysheishaya shkola Publ., 1965. 132 p. (in Russian).Зеленин, А. Н. Резание грунтов / А. Н. Зеленин. – М.: Акад. наук СССР, 1959. – 256 с.Zelenin A. N. Cutting of soils. Moscow, Academy of Sciences of USSR, 1959. 256 p. (in Russian).Агейкин, Я. С. Вездеходные колесные и комбинированные движители / Я. С. Агейкин. – М.: Машиностроение, 1972. – 234 с.Ageikin Ya. S. All-wheel drive and combined propellers. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1972. 234 p. (in Russian).Антонов, А. С. Теория гусеничного движителя / А. С. Антонов. – М.: Машгиз, 1949. – 214 с.Antonov A. S. The theory of caterpillar propulsion. Moscow, Mashgiz Publ., 1949. 214 p. (in Russian).Бородачев, И. П. Гусеничные и колесные тракторы и тягачи как базовые машины для бульдозеров / И. П. Бородачев, А. А. Яркин. – М.: ЦБТИ ВНИИстройдормаш, 1959. – 76 с.Borodachev I. P., Yarkin A. A. Crawler and wheel tractors and tractors as basic machines for bulldozers. Moscow, TsBTI VNIIstroydormash Publ., 1959. 76 p. (in Russian).Волчка, Л. Я. Тракторы / Л. Я. Волчка. – 2-е изд., перераб. – Минск: Выш. шк., 1977. – 413 с.Volchka L. Ya. Tractors. Minsk, Vysheishaya shkola Publ., 1977. 413 p. (in Russian).Гуськов, В. В. Оптимальные параметры сельскохозяйственных тракторов / В. В. Гуськов. – М.: Машиностроение, 1966. – 196 с.Gus’kov V. V. Optimal parameters of agricultural tractors. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1966. 196 p. (in Russian).Забавников, Н. А. Основы теории транспортных гусеничных машин / Н. А. Забавников. – М.: Машиностроение, 1975. – 448 с.Zabavnikov N. A. The fundamentals of the theory of transport caterpillar vehicles. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1975. 448 p. (in Russian).Карельских, Д. К. Теория, конструкция и расчет тракторов / Д. К. Карельских, М. К. Кристи. – Л.: Машгиз, 1940. – 520 с.Karel’skih D. K., Kristi M. K. Theory, design and calculation of tractors. Leningrad, Mashgiz Publ., 1940. 520 p. (in Russian).Ксеневич, И. П. Тракторы. Проектирование, конструирование и расчет: учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / И. П. Ксеневич, В. В. Гуськов, Н. Ф. Бочаров. – М.: Машиностроение, 1991. – 544 с.Ksenevich I. P., Gus’kov V. V., Bocharov N. F. Tractors. Design, construction and calculation. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1991. 544 p. (in Russian).Медведев, М. И. Теория гусеничных систем / М. И. Медведев. – М.: Машгиз, 1934. – 194 с.Medvedev M. I. The theory of caterpillar systems. Moscow, Mashgiz Publ., 1934. 194 p. (in Russian).Носов, Н. А. Расчет и конструирование гусеничных машин / Н. А. Носов, В. Д. Галышев, А. П. Харченко. – Л.: Машиностроение, 1972. – 560 с.Nosov N. A., Galyshev V. D., Harchenko A. P. Calculation and design of caterpillar machines. Leningrad, Mashinostroenie Publ., 1972. 560 p. (in Russian).Рубенчик, Е. В. Испытания трактора ДТ-75Б с гусеницами с различным шагом / Е. В. Рубенчик, В. М. Столяров // Пути снижения удельного давления ходовых систем гусеничных сельскохозяйственных тракторов на почву. – М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1979. – Вып. 7. – С. 17–21.Rubenchik E. V., Stolyarov V. M. Tests of DT-75B tractor with tracks with different steps. Puti snizheniya udel'nogo davleniya hodovyh sistem gusenichnyh sel'skohozyajstvennyh traktorov na pochvu [Ways to reduce the specific pressure of running systems of caterpillar agricultural tractors on soil]. Moscow, Central Scientific Research Institute for Information and Techno-Economic Research on Tractor and Agricultural Machinery, 1979, iss. 7, pp. 17–21 (in Russian).Ляско, М. И. Испытание трактора ДТ-75С м гусеницей увеличенного шага / М. И. Ляско, Л. Н. Кутин, П. Л. Щупак // Пути снижения удельного давления ходовых систем гусеничных сельскохозяйственных тракторов на почву. – М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1979. – С. 22–31.Lyasko M. I., Kutin L. N., Shchupak P. L. Test of DT-75C tractor with increased track caterpillar. Puti snizheniya udel'nogo davleniya hodovyh sistem gusenichnyh sel'skohozyajstvennyh traktorov na pochvu [Ways to reduce the specific pressure of running systems of caterpillar agricultural tractors on soil]. Moscow, Central Scientific Research Institute for Information and Techno-Economic Research on Tractor and Agricultural Machinery, 1979, iss. 7, pp. 22–31 (in Russian).Ляско, М. И. Исследование влияние некоторых конструктивных параметров на тягово-сцепные свойства гусеничного трактора с землеройным оборудованием: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.05.03 / М. И. Ляско; МАДИ. – М., 1971. – 17 с.Lyasko M. I. Investigation of the influence of some design parameters on the traction-coupling properties of a crawler tractor with earth-moving equipment. Moscow, Moscow Automobile and Road Institute, 1971. 17 p. (in Russian).Денисов, А. Б. Исследование влияния некоторых конструктивных параметров гусеницы на тягово-сцепные свойства сельскохозяйственного трактора: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.05.03 / А. Б. Денисов; НАТИ. – М., 1982. – 25 с.Denisov A. B. Investigation of the influence of some design parameters of the track on traction and coupling properties of an agricultural tractor. Moscow, Research Tractor Institute, 1982. 25 p. (in Russian).Bekker, M. G. Off-the-Road Locomotion: Research and Development in Terramechanics / M. G. Bekker. – Michigan: University of Michigan Press, 1960. – 400 p.Bekker M. G. Off-the-Road Locomotion: Research and Development in Terramechanics. Michigan, University of Michigan Press, 1960. 400 p.Bekker, M. G. Theory of land locomotion / M. G. Bekker. – Michigan: University of Michigan Press, 1962. – 263 р. https://doi.org/10.3998/mpub.9690401Bekker M. G. Theory of land locomotion. Michigan, University of Michigan Press, 1962. 263 р. https://doi.org/10.3998/mpub.9690401Зеленин, А. Н. Разрушение мерзлых грунтов резанием, ударом и вибрацией / А. Н. Зеленин. М.: ЦИНТИАМ, 1962. – 42 с.Zelenin A. N. Destruction of frozen soils by cutting, impact and vibration. Moscow, Central Institute of Scientific and Technical Information on Automation and Mechanical Engineering, 1962. 42 p. (in Russian).Цытович, Н. А. Механика грунтов / Н. А. Цытович. – М.: Госстройиздат, 1963. – 636 с.Cytovich, N. A. Soil mechanics. Moscow, Gosstroiizdat Publ., 1963. 636 p. (in Russian).Алябьев, А. Ф. Модель взаимодействия гусеницы трактора с грунтом / А. Ф. Алябьев, С. Ю. Калинин // Лесной вестник. – 2016. – Т. 20, № 2. – С. 173–178.Alyab’ev A. F., Kalinin S. Yu. Model of interaction of a tractor caterpillar with a ground. Lesnoj vestnik = Forestry Bulletin, 2016, vol. 20, no. 2, pp. 173–178 (in Russian).Соколовский, В. В. Статика сыпучей среды / В. В. Соколовский. – М.: Гостехиздат, 1965. – 274 с.Sokolovskij V. V. Static of the granular medium. Moscow, Gostekhizdat Publ., 1965. 274 p. (in Russian).Артемьев, К. А. Теория резания грунтов землеройными машинами: учеб. пособие / К. А. Артемьев. – Новосибирск: Изд. Новосибир. ун-та, 1978. – 104 с.Artem’ev K. A. Theory of cutting soils by excavating machines: a tutorial. Novosibirsk, Novosibirsk University Publ., 1978. 104 p. (in Russian).Берестов, Е. И. Пассивное давление грунта на ломаные подпорные стенки. Ч. 1 / Е. И. Берестов // Вес. Акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 1996. – № 1. – С. 47–54.Berestov E. I. Passive ground pressure on broken retaining walls. Part 1. Vestsі Akademіі navuk Belarusі. Seryya fіzіka-tekhnіchnykh navuk = Proceedings of the Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series, 1996, no. 1, pp. 47–54 (in Russian).Берестов, Е. И. Пассивное давление грунта на ломаные подпорные стенки. Ч. 2 / Е. И. Берестов // Вес. Акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 1997. – № 2. – С. 60–71.Berestov E. I. Passive ground pressure on broken retaining walls. Part 2. Vestsі Akademіі navuk Belarusі. Seryya fіzіka-tekhnіchnykh navuk = Proceedings of the Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series, 1997, no. 2, pp. 60–71 (in Russian).Берестов, Е. И. Предельное равновесие в грунтовом массиве / Е. И. Берестов // Проблемы качества и надежности машин: материалы респ. науч.-техн. конф., Могилев, 17–18 апр. 1994 г.: в 2 ч. / редкол.: В. И. Ходырев [и др.]. – Могилев, 1994. – Ч. 2. – С. 74.Berestov E. I. Limit equilibrium in the soil massif. Problemy kachestva i nadezhnosti mashin: materialy resp. nauch.-tekhn. konf,. Mogilev, 17–18 apr. 1994 g. Ch. 2 [Problems of quality and reliability of machines: materials rep. scientific-techn. conf., Mogilev, 17–18 apr. 1994 g. Part 2]. Mogilev, 1994, pp. 74 (in Russian).Берестов, Е. И. Сопротивление грунтов резанию / Е. И. Берестов // Известия высш. учеб. заведений. Строительство. – 1997. – № 10. – С. 102–107.Berestov E. I. Resistance to cutting soil. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Stroitel’stvo = News of higher educational institutions. Construction, 1997, no. 10, pp. 102–107 (in Russian).Барский, И. Б. Конструирование и расчет тракторов / И. Б. Барский. – М.: Машиностроение, 1968. – 375 с.Barskii I. B. Design and calculation of tractors. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1968. 375 p. (in Russian).Берестов, Е. И. О повышении сцепления движителей гусеничных машин с грунтом / Е. И. Берестов, А. В. Кулабухов // Строительные и дорожные машины. – 2010. – № 5. – С. 50–56.Berestov E. I., Kulabuhov A. V. About increase of coupling of engines of caterpillar cars with a ground. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny = Construction and Road Building Machinery, 2010, no. 5, pp. 50–56 (in Russian).

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