Представлен анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) рамы культиватора «Сибиряк-4.2» с использованием метода конечных элементов (МКЭ) в программе ANSYS. Рама культиватора является одной из ключевых конструктивных элементов, от ее надежности и долговечности зависит эффективная эксплуатация сельскохозяйственной техники. Цель исследования - выявление критических зон и потенциальных мест разрушения конструкции, что позволит повысить ее эксплуатационные характеристики и надежность. В работе проведен детальный расчет НДС рамы, учитывающий эксплуатационные нагрузки, включая тяговые усилия от трактора, собственный вес культиватора и навесного оборудования. Для моделирования использована программа ANSYS с высокоточными расчетами и визуализацией результатов в виде распределений напряжений и деформаций. Применение МКЭ дает возможность детально изучить распределение напряжений по всей конструкции и определить наиболее нагруженные элементы. В процессе анализа использованы стандартные справочные данные по механическим свойствам стали, из которой изготовлена рама. По результатам моделирования: максимальные напряжения возникают в определенных узлах и соединениях рамы, что может привести к ее разрушению при длительной эксплуатации. Представленные в статье методики и результаты могут быть использованы при проектировании и модернизации сельскохозяйственных машин. Статья будет полезна инженерам и исследователям, занимающимся разработкой и анализом сельскохозяйственной техники, а также специалистам в области применения МКЭ для оценки прочности и долговечности конструкций.
напряженно-деформированное состояние, рама культиватора, метод конечных элементов, программный комплекс ansys
1. Мяло В.В., Мяло О.В., Демчук Е.В. Обоснование основных параметров рабочего органа культиватора для сплошной обработки почвы // Вестник ОмГАУ. 2019. №2 (34). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/obosnovanie-osnovnyh-parametrov-rabochego-organa-kultivatora-dlya-sploshnoy-obrabotki-pochvy (дата обращения: 09.06.2024). EDN: https://elibrary.ru/QBRVJR
2. Чаткин М.Н. Оптимизация параметров рабочих органов культиваторов // Tехника. 2020. № 1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/optimizatsiya-parametrov-rabochih-organov-kultivatorov (дата обращения: 09.06.2024). EDN: https://elibrary.ru/UHEEVK
3. Патентные исследования, направленные на разработку и совершенствование конструкций широкозахватных культиваторов Р.Р. Худайкулиев, Н.Б. Джураева, А.П. Уринов [и др.] // Universum: технические науки. 2020. № 1 (70). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/patentnye-issledovaniya-napravlennye-na-razrabotku-i-sovershenstvovanie-konstruktsiy-shirokozahvatnyh-kultivatorov (дата обращения: 11.06.2024).
4. Fatigue of Metals by P G. FORREST, B.Sc.(Eng.), Ph.D A.M.I.Mech.E. Principal Scientific Officer, Metallurgy Division National Physical Laboratory, Teddington, Middlesex. 1962. 354.
5. ГОСТ 57700.10 - 2018. Численное моделирование физических процессов. Определение напряженно-деформированного состояния. Верификация и валидация численных моделей сложных элементов конструкций в упругой области. М.: Стандартинформ, 2018. 12 с.
6. Cook, Malkus, Plesha, Witt - Concepts & Appls of Finite Element Anal - 4a. ed. - J. Wiley. 2002. 733.
7. ANSYS Mechanical User Guide. ANSYS, Inc. 2012. 1660.
8. Денисов М.А. Компьютерное проектирование. ANSYS: учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014. 77 с. EDN: https://elibrary.ru/WOBYDF
9. Чигарев А.В., Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров: справ. пособие. М.: Машиностроение-1, 2004. 512 с. EDN: https://elibrary.ru/QMDXRD
10. Культиватор "СТЕПНЯК" КС-3.4, КС-4.2. Техническое описание и руководство по эксплуатации. ФГУП "Омский экспериментальный завод", 2005. 19 с.
11. Долинский Ф.В., Михайлов М.Н. Краткий курс "Сопротивления материалов". М.: Высш. шк., 1988. С. 119-128.
12. ГОСТ 1050 - 2013. Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2014. 36 с.
13. Терентьев В.Ф., Колмаков А.Г., Курганова Ю.А. Теория и практика повышения надежности и работоспособности конструкционных металлических материалов: учеб. пособие. Ульяновск: УлГТУ, 2010. 268. EDN: https://elibrary.ru/QNAFTL
