DOI: https://doi.org/10.22281/2413-9920-2025-11-04-401-407

УДК 629.114.2:621.828.6

Кулабухов А.В.
Совершенствование расчета силы тяги гусеничных машин на основе многофазного анализа взаимодействия грунтозацепов с грунтом
Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения эффективности гусеничных машин, для чего требуются усовершенствованные методы расчета их тягово-сцепных свойств. Существующие методики, основанные на модели сдвига «кирпича» грунта, обладают существенным недостатком – они не учитывают альтернативные сценарии разрушения грунта и не устанавливают явной связи между геометрией движителя, нагрузками и физическими процессами в грунте, что ограничивает их применение для оптимизации конструкций. Цель работы – разработка нового аналитического метода, позволяющего комплексно оценивать силу тяги с учетом многофазности и полиморфности процесса взаимодействия трака с грунтом. В основе метода лежит синтез положений теории предельного равновесия грунтов и механики резания. Методика предполагает пофазный анализ: от начального уплотнения и формирования первичной площадки скольжения до полного сдвига массива или выклинивания трака, с постоянной проверкой реализуемости альтернативных механизмов разрушения. В результате параметрического анализа для гусеничной машины Б14 установлено влияние шага грунтозацепов на силу тяги. Выявлены три режима взаимодействия: нерациональный ранний срез при малом шаге, двухфазное разрушение при среднем и выклинивание при большом шаге. Определен оптимальный шаг, при котором силы среза и выклинивания уравниваются, обеспечивая максимальное использование несущей способности грунта и достижение максимально возможной силы тяги. Ключевой вывод: разработанный метод формирует основу для алгоритмизированного проектирования и оптимизации геометрии гусеничного движителя, позволяя целенаправленно повышать его тяговые качества для конкретных условий эксплуатации.
Ключевые слова: гусеничный движитель, разрушение грунта, многофазное разрушение, грунтозацеп, выклинивание трака.

Kulabukhov A.V.
Improving tractional force calculation for tracked vehicles based on multiphase analysis of lugs-soil interaction
The relevance of this study stems from the need to improve the efficiency of tracked vehicles, which requires improved methods for calculating their traction and grip properties. Existing methods based on the soil «brick» shear model have a significant drawback: they fail to consider alternative soil failure scenarios and do not establish an explicit relationship between the drive geometry, loads, and physical processes in the soil, limiting their use for design optimization. The objective of this study is to develop a new analytical method for comprehensively assessing traction force, taking into account the multiphase and polymorphic nature of the track-soil interaction process. The method is based on a synthesis of the principles of soil limit equilibrium theory and cutting mechanics. The methodology involves a phase-by-phase analysis: from initial compaction and formation of a primary slip plate to complete soil shear or track wedging, with continuous verification of the feasibility of alternative failure mechanisms. A parametric analysis of the B14 tracked vehicle revealed the in-fluence of lug pitch on traction. Three interaction modes were identified: irrational early shear at a small pitch, two-phase failure at a medium pitch, and wedging at a large pitch. An optimal pitch was determined that bal-ances shear and wedging forces, ensuring maximum utilization of the soil’s bearing capacity and achieving the highest possible traction. Key conclusion: the devel-oped method forms the basis for algorithmic design and optimization of track geometry, enabling targeted improvement of its traction performance for specific operating conditions.
Key words: caterpillar track, soil destruction, multiphase destruction, lug pitch, track wedging.

Скачать статью (файл pdf) — Download (pdf)

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.