DOI: https://doi.org/10.22281/2413-9920-2026-12-01-55-62

УДК 621.878.23-182.38

Летопольский А.Б., Тетерина И.А.
Математическая модель взаимодействия отвала бульдозера с грунтом
Землеройно-транспортные машины успешно применяются как на объектах, имеющих небольшой объем земляных работ, так и крупных стройках, где они являются основными машинами для разработки и перемещения значительных объемов грунта. Повышение производительности и эффективности бульдозеров может быть достигнуто за счет полного использования их энергетических показателей. В статье представлена разработка комплексной математической модели взаимодействия рабочего органа бульдозера с грунтом. Модель интегрирует статический и динамический (реологический) аспекты этого взаимодействия, что позволяет более точно рассчитывать силы резания, перемещения призмы волочения и силы от-пора грунта. Полученные зависимости позволяют наиболее полно описать процесс разработки и транспортировки грунта отвалом бульдозера. Рассмотрены уравнения для определения горизонтальной и вертикальной составляющих сил резания (на основе методики К.А. Артемьева), сил перемещения грунта (с использованием уравнения В.Я. Дворковского) и сил, возникающих при заглублении отвала. Предложено рекуррентное выражение для расчета объема призмы волочения с учетом потерь грунта. Разработанная модель является инструментом для решения задач проектирования гидропривода, системы управления, анализа динамических нагрузок в трансмиссии и моделирования работы бульдозера в различных условиях.
Ключевые слова: строительно-дорожная машина, бульдозер, грунт, отвал.

Letopolsky A.B., Teterina I.A.
Mathematical model of blow interaction bulldozer with soil
Earthmoving equipment is successfully used both at small-scale excavation sites and at large construction sites. They are the primary machines for excavating and moving significant volumes of soil. Increased productivity and efficiency of bulldozers can be achieved by fully utilizing their energy performance. The article presents the development of a comprehensive mathematical model for the interaction of a bulldozer’s working element with soil. The model integrates the static and dynamic (rheological) aspects of this interaction. This allows for more accurate calculations of cutting forces, drag prism displacements, and soil resistance forces. The obtained dependencies allow us to most fully describe the process of soil development and transportation by a bulldozer blade. The equations for determining the horizontal and vertical components of cutting forces (based on the method of K.A. Artemyev), soil movement forces (using the equation of V.Ya. Dvorkovsky) and forces arising during deepening of the dump are considered. A recurrent expression is proposed for calculating the volume of a drag prism taking into account soil losses. The developed model is a tool for solving problems of designing a hydraulic drive, a control system, analyzing dynamic loads in the transmission, and simulating the operation of a bulldozer under various conditions.
Key words: road construction machine, bulldozer, soil, dump.

Скачать статью (файл pdf) — Download (pdf)

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