Research of stress-strain state of tank of small-size self-propelled sprayer

Abstract

Виділяючи проблему низького ресурсного забезпечення невеликих виробників сільськогосподарської продукції, зокрема ефективними машинами для хімічного захисту рослин, розроблено малогабаритний самохідний штанговий обприскувач. Особливістю цієї конструкції є те, що він має регульовану ширину колії, маятникову систему стабілізації штанги і для живлення розпилюючих пристроїв використано пневмогідравлічну систему. У зв’язку з тим виникло завдання дослідити напружено-деформований стан такого бака, який працює як посудина під тиском. Із попередніх досліджень випливає, що найбільшу питому частку навантаження складає якраз дія внутрішнього надлишкового тиску. Локальна проблема, яка розвивається у роботі, полягає у розробленні методики розрахунку НДС такої оболонки для встановлення максимального робочого тиску за умови безпечного її експлуатування. За основу взято безмоментну теорію оболонок, для якої встановлені межі застосування та на її основі описано залежності колових та меридіональних напружень, що виникають у циліндричній частині оболонки та в її півеліптичних днищах. При дослідженні виявлено краєвий ефект в околі приєднання днищ до циліндричної частини, що супроводжується стискуючими коловими напруженнями, які можуть спричинити втрату стійкості оболонки. Аналогічні результати отримано при моделюванні роботи такого бака з використанням прикладної програми SolidWorks2019. Виконано порівняльний аналіз отриманих числових значень досліджуваних величин, відносна похибка не перевищує 1%. Встановлено, що для безпечного експлуатування бака обприскувача, робочий внутрішній тиск не повинен перевищувати 0,7 MPa і це без врахування гідростатичного тиску від дії рідини та способу закріплення. Для підвищення значення допустимого внутрішнього тиску до значення за критерієм міцності циліндричної частини околи приєднання днищ потрібно підсилити розпірними кільцями чи іншими конструктивними елементами, що унеможливлюють втрату стійкості оболонки

For the developed design of a small-sized self-propelled sprayer, it is proposed to use a tank from which the working fluid is displaced under pressure in the power system of the spraying devices. For the safe operation of such a shell, a method of determining its stress-strain state has been developed. The main analytical dependences are based on the principles of the momentless theory of shells. The results of the calculations are the determined numerical values of stresses in the cylindrical part of the shell and its bottoms. Similar results were obtained when simulating the operation of such a tank using the SolidWorks2019 application program. A comparative analysis of the obtained numerical values of the studied quantities was performed. Recommendations have been made regarding the method of securing the tank to the sprayer frame