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.