RSAU-MTAA
Electronic Library

     

Details

Title: Разработка перфорированного элемента рабочего органа глубокорыхлителя: топологическая оптимизация = Designing the perforated element of a subsoiler plate: topological optimization // АГРОИНЖЕНЕРИЯ. – 2024. – Том 26, №. 3
Creators: Ушаков А.Е.
Imprint: Москва: РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева, 2024
Collection: Журнал «Агроинженерия»
Subjects: Техника — технологии АПК; топологическая оптимизация; параметрическое моделирование; почвообрабатывающая пластина; рабочий орган глубокорыхлителя; прочность конструкции; язык системного моделирования; SysML; Autodesk Fusion 360; topological optimization; parametric modeling; tillage plate; working tool of a subsoiler; strength of the structure; system modeling language
UDC: 631.3-1/-9
Document type: Article, report
File type: PDF
Language: Russian
DOI: 10.26897/2687-1149-2024-3-11-18
Rights: Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование)
Additionally: New arrival; All documents
Record key: RU/ЦНБ имени Н.И. Железнова/EPERIODIKA/EPERIODIKA-20240621-58944

Allowed Actions: Read Download (3.6 Mb)

Group: Anonymous

Network: Internet

Annotation

Разработка или модернизация почвообрабатывающей техники обусловлены стремлением увеличить срок ее службы, повысить ее эффективность и уменьшить негативное воздействие на почву. С целью повышения эффективности сельскохозяйственных конструкций проведена оптимизация рабочего органа глубокорыхлителя с применением топологического и параметрического моделирования. В качестве базовой модели выступала пластина глубокорыхлителя массой 1,925 кг с максимальными напряжениями 176,8 МПа. У пластины определили зоны, оказывающие наименьшее влияние на жесткость и прочность конструкции. При проектировании модернизированной пластины учитывались следующие параметры: коэффициент запаса по пределу прочности – 1,5…2; максимальное снижение массы – не более 50%, минимальное снижение – не менее 10%; пластина изготавливается методом лазерной резки из стали марки 09Г2С или 30ХГСА. Считали, что технологический процесс изготовления, прочностные и износостойкие характеристики и стоимость были не ниже базового варианта. Алгоритм, разработанный на языке системного моделирования SysML, позволил систематизировать процесс, установить функциональные и нефункциональные требования и ограничения. С использованием системы автоматического проектирования Autodesk Fusion 360 по данному алгоритму разработана рациональная геометрическая форма почвообрабатывающей пластины глубокорыхлителя массой 1,585 кг и максимальными напряжениями 169,5 МПа. Топологическая оптимизация уже на второй итерации привела к снижению массы детали на 17,67% при сохранении прочностных и износостойких характеристик. Путем определения толщины элемента установлено соответствие требованию по коэффициенту запаса прочности. Из стали 09Г2С изготовлены образцы пластин глубокорыхлителя толщиной 16 мм. Для подтверждения рассчитанных прочностных характеристик необходимо провести лабораторные и полевые испытания прототипа облегченной конструкции. /. The development or modernization of tillage machinery aims to increase its service life and efficiency and reduce the negative impact on the soil. In order to increase the efficiency of agricultural machines, the author attempted to optimize the working element of a subsoler – its plate – through topological and parametric modeling. The subsoiler plate with the mass of 1.925 kg with maximum stresses 176.8 MPa was used as a base model. The author determined the plate zones having the least influence on the stiffness and strength of the implement structure. When designing the modernized plate, the following parameters were taken into account: safety factor on the ultimate strength – 1.5 to 2; maximum mass reduction – less than 50%, minimum reduction – more than 10%. The plate is manufactured by laser cutting from 09G2S or 30XGSA steel. The manufacturing process, strength and wear characteristics, and cost were considered to be not lower than the base variant. The algorithm developed in the SysML system modeling language helped systematize the process and establish functional and non-functional requirements and limitations. Using Autodesk Fusion 360 automatic design system, the author developed the rational geometric shape of the soil cultivation plate of the subsoiler with a mass of 1.585 kg and a maximum stresses of 169.5 MPa according to this algorithm. Topological optimization resulted in a 17.67% reduction in the part’s weight at the second iteration while maintaining strength and wear resistance characteristics. By determining the thickness of the element, the author established compliance with the safety factor requirement. Samples of subsoiler plates with thickness of 16 mm were made of 09G2S steel. To confirm the calculated strength characteristics it is necessary to carry out laboratory and field tests of the prototype of the lightweight design.

Document access rights

Network User group Action
RSAU-MTAA CSL Local Network All Read Print Download
-> Internet All Read Print Download

Usage statistics

stat Access count: 29
Last 30 days: 29
Detailed usage statistics