КОМП’ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ НАПРУЖЕНЬ І ДЕФОРМАЦІЙ У РОБОЧИХ ОРГАНАХ ПІД ЧАС ПОЛЬОВИХ УМОВ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

Abstract

У статті висвітлено результати дослідження напружено-деформованого стану робочих органів сільськогосподарських машин за допомогою методів комп’ютерного моделювання в умовах польової експлуатації. Зокрема, проведено аналіз впливу механічних навантажень, що виникають у процесі роботи з різними типами ґрунтів, зокрема й суглинками, піщаними та чорноземними ґрунтами. Ураховано динамічні, статичні й ударні впливи, а також зовнішні чинники, як-от вологість, щільність ґрунту та наявність рослинних залишків, які значно впливають на роботу сільськогосподарської техніки. Дослідження ґрунтується на використанні сучасних методів комп’ютерного моделювання, зокрема методу кінцевих елементів (FEM), що дозволяє створювати високоточні тривимірні моделі та проводити числові експерименти. Виконано моделювання для типових конструкцій робочих органів, як-от плуги, культиватори, дискові борони та сошники. На основі отриманих результатів установлено критичні зони конструкцій, де виникають максимальні напруження та деформації, що може призводити до їх руйнування або зниження ефективності роботи. Окрему увагу приділено вибору матеріалів для виготовлення робочих органів. Проаналізовано вплив механічних властивостей матеріалів, як-от межа міцності, ударна в’язкість і зносостійкість, на експлуатаційні характеристики конструкцій. Запропоновано рекомендації щодо використання високоміцних сталей, композитних матеріалів і спеціальних покриттів для підвищення довговічності робочих органів. У статті представлено результати числових експериментів, які демонструють доцільність оптимізації геометрії та маси робочих органів з метою зменшення енерговитрат і підвищення їхньої продуктивності. Також розроблено алгоритм оцінювання впливу змінних експлуатаційних умов на довговічність конструкцій. Отримані результати мають велике практичне значення для вдосконалення технологічних процесів у проєктуванні й експлуатації сільськогосподарської техніки. Вони дозволяють зменшити витрати на ремонт і обслуговування машин, підвищити ефективність агротехнічних операцій і забезпечити стабільність роботи обладнання в різних кліматичних і ґрунтових умовах. Представлений підхід може бути використаний як основа для створення нових поколінь сільськогосподарських машин із покращеними характеристиками надійності, ефективності й енергоефективності.

Keywords

• комп’ютерне моделювання, напружено-деформований стан, робочі органи, метод кінцевих елементів, сільськогосподарські машини, польові умови, оптимізація конструкції, зносостійкість, тривимірне моделювання, динамічні навантаження