Техніка та енергетика

ДОСЛІДЖЕННЯ ДЕФОРМАЦІЇ ПРУЖИННОГО ЗУБА СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ЗНАРЯДЬ ВІД ДІЇ ПРИКЛАДЕНОЇ ДО НЬОГО СИЛИ

Сергій Пилипака, Тетяна Воліна, Вячеслав Іванович Хропост, Олена Григорівна Козлова, Олександр Володимирович Таценко
Завантажити статтю
Анотація

Актуальність дослідження полягає в необхідності вивчення залежності сили, яку застосовують до пружинного зуба, від його параметрів, що є важливою задачею у зв'язку з широким застосуванням пружинних зубів у сільськогосподарських машинах, таких як прес-підбирачі, жатки, граблі та інші. Метою роботи є встановлення аналітичного опису деформації пружинного зуба в залежності від величини прикладеної сили. Для цього було застосовано теорію згину стержнів із опору матеріалів, при цьому вона не спрощується, як це прийнято в будівельній справі, де прогин балки в порівнянні з її довжиною є величина мала. За основу розрахунку взято відому залежність кривини пружної осі бруса (зуба) від прикладеного моменту і жорсткості його поперечного перерізу. В статті розглянуто консольно защемлений зуб, який в точці защемлення представляє собою пружину з декількома витками з подальшим плавним переходом до прямолінійної форми. Зуб по довжині розбивається на дві частини: криволінійну і прямолінійну. Розрахунок деформації, тобто знаходження форми пружної осі після дії прикладеної сили здійснюється для обох частин окремо. Необхідність  у такому підході продиктована тим, що кривина пружної осі зуба у вільному стані змінюється стрибкоподібно від сталого значення криволінійної частини до нульового значення прямолінійної частини. Основним результатом дослідження є знаходження форми пружної осі окремих частин зуба під дією прикладеної сили та їх об’єднання в одне ціле. Це дає можливість визначити величину переміщення вільного кінця зуба в залежності від величини прикладеної до нього сили. Застосування отриманих даних може допомогти в розробці більш ефективних та продуктивних сільськогосподарських інструментів, а також підвищити їхню довговічність та ефективність при взаємодії з ґрунтом

Ключові слова

кривина, пружна вісь, прикладена сила, момент

ЦИТУВАТИ
Pylypaka, S., Volina, T., Hropost, V., Kozlova, O., & Tatsenko, O. (2024). Investigation of deformation of the spring tooth of agricultural implements from the action of the force applied to it. Machinery & Energetics, 15(1), 23-32. https://doi.org/10.31548/machinery/1.2024.23
Використані джерела

[1] Aikins, K., Ucgul, M., Barr, J., Awuah, E., Antille, D., Jensen, T., & Desbiolles, J. (2023). Review of discrete element method simulations of soil tillage and furrow opening. Agriculture, 13(3), article number 541. doi: 10.3390/agriculture13030541.

[2] Antoszewski, B., Tofil, S., Scendo, M., & Tarelnik, W. (2017). Utilization of the UV laser with picosecond pulses for the formation of surface microstructures on elastomeric plastics. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 233, article number 012036. doi: 10.1088/1757-899X/233/1/012036.

[3] Babitskiy, L., Moskalevich, V., & Belov, A. (2020). Results of research of working bodies with increased reliability of tillage and sowing machines. E3S Web of Conferences, 193, article number 01042. doi: 10.1051/e3sconf/202019301042.

[4] Bulgakov, V., Ivanovs, S., Bandura, V., & Ihnatiev, Ye. (2018). Experimental investigation of harrow with spring teeth for cultivation of sugar beets. In 17th International scientific conference engineering for rural development (pp. 215-220). Jelgava, Latvia. doi: 10.22616/ERDev2018.17.N259.

[5] Cao, S., Xie, J., Wang, H., Yang, Yu., Zhang, Ya., Zhou, J., & Wu, Sh. (2022). Design and operating parameters optimization of the hook-and-tooth chain rail type residual film picking device. Agriculture, 12(10), article number 1717. doi: 10.3390/agriculture12101717.

[6] Gaponova, O., Kundera, Cz., Kirik, G., Tarelnyk, V., Tarelnyk, V., Martsynkovskyy, V., Konoplianchenko, Ie., Dovzhyk, M., Belous, A., & Vasilenko, O. (2019). Estimating qualitative parameters of aluminized coating obtained by electric spark alloying method. In A.D. Pogrebnjak, & V. Novosad (Eds.), Advances in thin films, nanostructured materials, and coatings. Lecture notes in mechanical engineering (pp. 249-266). Singapore: Springer. doi: 10.1007/978-981-13-6133-3_25.

[7] Khopost, V., & Demchuk, I. (2023). Elastic bending of a curved strip with a given initial curvature of its elastic axis. Applied Geometry and Engineering Graphics, 104, 183-189. doi: 10.32347/0131-579x.2023.104.183-189.

[8] Li, Ch., Cao, H., Han M., Qin, P., & Liu. X 2 Analytical method for geometric nonlinear problems based on offshore derricks. Mathematics, 9(6), article number 610. doi: 10.3390/math9060610.

[9] Lidius. (n.d.). Retrieved from http://lidius.com.ua/index.php?route=product/product&path=60_67_123_134&product_id=1022.

[10] Martsynkovskyy, V., Tarelnyk, V., Konoplianchenko, Ie., Konoplianchenko, I., Gaponova, O., & Dumanchuk, M. (2020). Technology support for protecting contacting surfaces of half-coupling –shaft press joints against fretting wear. In V. Ivanov (Eds.), Advances in design, simulation and manufacturing II (pp. 216-225). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-22365-6_22.

[11] Mudarisov, S., Gabitov, I., Lobachevsky, Y., Mazitov, N., Rakhimov, R., Khamaletdinov, R., Rakhimov, I., Farkhutdinov, I., Mukhametdinov, A., & Gareev, R. (2019). Modeling the technological process of tillage. Soil and Tillage Research, 190, 70-77. doi: 10.1016/j.still.2018.12.004.

[12] Pylypaka, S., Volina, T., Hropost, V., Babka, V., & Hryshchenko, I. (2023). Determination of the form of a spiral spring in a free state. ScienceRise, 3, 3-9. doi: 10.21303/2313-8416.2023.003213.

[13] Pylypaka, S., Zaharova, T., Zalevska, O., Kozlov, D., & Podliniaieva, O. (2020). Determination of the effort for flexible strip pushing on the surface of a horizontal cylinder. In Advanced manufacturing processes (pp. 582-590). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-40724-7_59.

[14] Rogovskii, I., Titova, L., Trokhaniak, V., Haponenko, O., Ohiienko, M., & Kulik, V. (2020). Engineering management of tillage equipment with concave disk spring shanks. Inmateh – Agricultural Engineering, 60(1), 45-52. doi: 10.35633/inmateh-60-05.

[15] Semenenko, L., Tarasov, O., Vasylenko, S., Cherep, V., & Polishchuk, V. (2021). Mathematical models for assessing the reliability of agricultural machinery, taking into account the influence of military factors in the front-line territory. Scientific Horizons, 24(9), 55-62. doi: 10.48077/scihor.24(9).2021.55-62.

[16] Sheng, H., Zhang, Ch., & Xiang, Yu. (2022). Mathematical modeling and stability analysis of tiltrotor aircraft. Drones, 6(4), article number 92. doi: 10.3390/drones6040092.

[17] Tulaganova, L., Yunushuzhaev, S., & Juraeva, G. (2022). Improving the wear resistance and durability of cultivator tools. Journal of Physics: Conference Series, 2373, article number 022026. doi: 10.1088/1742-6596/2373/2/022026.

[18] Vasilenko, M., Rogovskii, I., Voinash, S., & Maksimovich, K., Sokolova, V.A., Garbuzova, T.G., Meshcheryakov, S.A., & Ariko, S.Ye. (2021). Research of weight and linear wear from resource indicators of cultivator paws hardened by combined method. IOP Conference Series Earth and Environmental Science, 677(3), article number 032025. doi: 10.1088/1755-1315/677/3/032025.

[19] Vlasiy, O., Mazurenko, V., Ropyak, L., & Rogal, O. (2017). Improving the aluminum drill pipes stability by optimizing the shape of protector thickening. Eastern-European Journal of Enterprise  Technologies, 1/7(85), 25-31. doi: 10.15587/1729-4061.2017.65718.

[20] Wang, Q., Bai, Z., Li, Zh., Xie, D., Chen, L., & Wang, H. (2021). Straw/Spring teeth interaction analysis of baler picker in smart agriculture via an ADAMS-DEM coupled simulation method. Machines, 9(11), article number 296. doi: 10.3390/machines9110296.

[21] Wang, T., & Ye, J. (2023). Numerical analysis of bending property of bi-modulus materials and a new method for measurement of tensile elastic modulus. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 15(10), 2539-2555. doi: 10.1016/j.jrmge.2023.03.003.