Научный архив: статьи

В статье представлен прочностной расчет лапы культиватора, выполненный методом конечных элементов в системе Inventor Pro. Определены виды и характер нагрузок, приходящихся на режущую кромку и поверхность конструкции лапы, а также места ее крепления, т. е. опорные зависимости. Величина нагрузок выяснена в зависимости от коэффициента удельного сопротивления резанию и от категории почвогрунтов, разрабатываемых лапой в процессе движения без оборота пласта. Определены также условия работы культиватора, которые могут повлиять на качество производства работ и на прочность конструкции лапы. Исследованы виды напряжений, возникающие в конструкции лапы в процессе производства работ, с учетом которых проектируются новые конструкции с достаточным коэффициентом запаса прочности. По результатам исследований рекомендованы конструкции с оптимальной конфигурацией и требуемым запасом прочности для конкретных условий эксплуатации. Определены максимальные напряжения в наиболее нагруженных участках конструкции культиваторной лапы, для которых необходимо проводить уточненный прочностной расчет. При исследованиях прочностной расчет конструкции проведен методом конечных элементов. Прочность конструкции задана с учетом качественного выполнения рабочей операции по обработке почвы, выполняемой исследуемым рабочим органом.

Представлены способы создания деталей машин мелиоративного назначения и исследование их напряженного состояния с определением коэффициента запаса прочности методом конечных элементов в отечественной системе трехмерного моделирования КОМПАС-3D v21 Учебная версия. Данная версия широко используется студентами, обучающимися по техническим и машиностроительным направлениям. В системе КОМПАС-3D v21 имеются все возможности создания объемных деталей, принятые в современных отечественных и импортных графических пакетах. Объемные детали создаются выдавливанием, вращением, оболочкой и лофтингом предварительно сформированных эскизов. Любая вновь созданная конструкция или деталь, несущая на себе определенную нагрузку в рамках узла или агрегата мелиоративной или сельскохозяйственной машины требует проведения прочностного расчета, т. е. исследования напряженного состояния. Главной характеристикой для принятия решения о возможности применения исследуемой детали в узлах технологической машины является коэффициент запаса прочности, который при проведении предварительных прочностных расчетов для стальных конструкций может находиться в пределах от 1,5 до 2,0 единиц. Для более ответственных конструкций данный показатель может быть и выше, например, для элементов грузоподъемных машин эта величина может достигать 9 и более единиц. Если коэффициент окажется больше указанного диапазона, то, очевидно, имеет место большой расход металла, если ниже диапазона, то конструкция не выдерживает нагрузок.

В статье приведены результаты оценки площадей производственно-технических баз хозяйств, занятых в растениеводстве. Проведены исследования по определению размеров производственных площадей в зависимости от основных факторов. Рассчитана суммарная годовая трудоемкость обслуживания парка на количество основных сельскохозяйственных машин. Сформирован график объемов производственно-технических баз района. Проведены расчеты по определению фактического количества комбайнов в исследуемых пяти производственных организациях, а также определен коэффициент технической готовности по маркам тракторов в производственных организациях и показатели эффективности работы машин в исследуемых хозяйствах. В процессе работы были использованы теоретические методы исследования, системный анализ, а также способы сравнительной оценки ремонтно-восстановительных площадей как основных составляющих парков сельскохозяйственной техники. В результате проведенных исследований по выявлению зависимости уровня технической эксплуатации от реальных факторов был сделан вывод, что главную роль играют те из них, которые связаны с состоянием производственно-технических баз. К ним можно отнести расчеты на проведение технических обслуживаний, а также уровень проведения текущих ремонтов, качество применяемых горюче-смазочных материалов и ответственное хранение. Исходя из этого были проведены исследования по состоянию производственно-технических баз в пяти хозяйствах района за 2019-2023 годы, а также проведен анализ состояния центральных мастерских и мастерских, находящихся в отделениях хозяйств, а также производственно-технических баз, перешедших в созданные агрохолдинги и частные предприятия.

Серьезные проблемы в АПК, связанные с развитием в стране рыночных экономических отношений, в полной мере сказываются и на сельскохозяйственной отрасли. В статье приведена краткая экономическая теория и методология формирования организации, управления производственными структурами и использования машинного парка предприятий АПК в сельскохозяйственной организации. Формирование оптимального парка машин может зависеть от множества факторов, которые в конечном итоге повышают урожайность сельскохозяйственных культур. Парк машин может содержать определенное количество машин с минимальным или максимальным значением типоразмеров. Часто может оказаться, что минимальное количество типоразмеров машин не в состоянии обеспечить требуемое выполнение работ, т. е. одной машиной нельзя выполнить множество разноименных операций. В то же время формирование парков машин с чрезмерным количеством тех или иных типоразмеров становится экономически нецелесообразным. Нахождение оптимального количества машин соответствующих типоразмеров в составе комплекса или парка машин возможно только при учете всех факторов, влияющих на целевую функцию. В качестве целевой функции могут быть рассмотрены: повышение урожайности, прибыль производства, рентабельность, эффективность и качественное функционирование.

В статье представлено исследование свойств износостойкости конструкции лапы культиватора, разработанной в системе Inventor Pro, со средой взаимодействия. Средой взаимодействия рабочего органа культиватора являются почвы и почвогрунты. В рамках исследований в системе Inventor Pro спроектирован вариант рабочего органа культиватора - лапы культиватора с криволинейной рабочей поверхностью с возможностью крепления с корпусом рамы посредством болтовых соединений. Проанализирована среда взаимодействия лапы культиватора, в которой определены ее возможные послойные составляющие и неравномерность их распределения. Ежегодная вспашка и обработка в определенной степени приводит к перемешиванию верхних и нижних слоев, и строгой границы между ними нет. Анализ показывает, что рабочая поверхность и режущая кромка культиватора взаимодействует с различными категориями почвогрунтов, обладающих разной степенью сопротивления резанию. Кроме того, рабочий орган сталкивается с сопротивлением со стороны разрезаемой и накапливающейся на его поверхности травянистой сорняковой растительности. По разрабатываемым лапой культиватора слоям почв определена их категория по трудности разработки. Преимущественно почвы относятся к I или II категориям. В системе Inventor Pro проведен прочностной расчет разработанной конструкции лапы культиватора с определением смещений, деформаций и коэффициента запаса прочности. Анализ напряженного состояния также показал его наиболее нагруженные участки, а также зоны повышенного износа.