Моделирование, изучение и изготовление стойки культиватора из композитных материалов
Аннотация
Введение: До настоящего времени применение композитных материалов не находило достаточно широкого распространения в народном хозяйстве, а особенно в сельском. В связи с этим, весьма актуальным является их применение для изготовления отдельных деталей сельскохозяйственной техники таких, например, как стойки культиваторных лап, часто ломающиеся из-за концентрации напряжения, возникающего в местах изменения их толщины при выполнении пахотных работ. Эти напряжения можно снизить, повысив надежность работы стоек, если использовать для их изготовления композитные материалы.
Материалы и методы: В этом материале представлены результаты исследования по применению композитных материалов для изготовления культиваторных стоек и изучения их свойств, при соответствующем подборе объемного соотношения волокон в каждом из слоев ткани и связующего материала. Получение опытным путем молекулярного соотношения волокон ткани и связующего слоя, послужило исходным материалом для проектировочных расчетов и дало возможность использовать шаблонный метод для набора слоя.
Результаты: В результате проведенных исследований, расчетный коэффициент безопасности оказался равным 2. Следует отметить, что были изменены значения механических характеристик материала из-за наличия в материале пористости, коэффициент которой оказался равен 11,6 %, тогда как допустимое значение - 4%. Полевые испытания показали долговечность новой, изготовленной из композитных материалов стойки, даже при тяжелых условиях работы, по сравнению с обычной стойкой, выполненной из легированной стали.
Обсуждение и заключения: Исследование механического поведения геометрической модели стойки и моделирование ее материала, обладающего высокими механическими свойствами, который в последствии и использовался для производства композитного материала показало, что при этом было достигнуто минимальное значение коэффициента безопасности равное 4, при максимальном коэффициенте безопасности для работников - 15. Также была доказана экономическая целесообразность производства стоек из композитных материалов как менее дорогого, чем при использовании традиционных материалов - сталей.
Ключевые слова: композитные материалы (стекло/полиэстер), производство стойки из композитных материалов, затраты на производство композитных материалов, характеристики композитных материалов.
