tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2019-6-125-131tumnig-802Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТАDESIGNING, CONSTRUCTION AND OPERATION OF PIPELINE TRANSPORT SYSTEMМоделирование напряженно-деформированного состояния лапы рыхлителя с гибкой стойкойSimulation of the stress-strain state of the Ripper foot with a flexible standПироговС. П.PirogovS. P.

Пирогов Сергей Петрович, доктор технических наук, профессор кафедры прикладной механики, Тюменский индустриальный университет, доцент кафедры лесного хозяйства, деревообработки и прикладной механики, Государственный аграрный университет Северного Зауралья

Тюмень 

Sergey P. Pirogov, Doctor of Engineering, Professor at the Department of Applied Mechanics, Industrial University of Tyumen, Associate Professor at the Department of Forestry, Woodworking and Applied Mechanics, Northern Trans-Ural State Agricultural University

Tyumen

ЧеренцовД. А.CherentsovD. A.

Черенцов Дмитрий Андреевич, кандидат технических наук, доцент кафедры транспорта углеводородных ресурсов

Тюмень

Dmitry А. Cherentsov, Candidate of Engineering, Associate Professor at the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources

Tyumen 

dacherentsov@tnnc.rosneft.ruТюменский индустриальный университет; Государственный аграрный университет Северного ЗауральяРоссияIndustrial University of Tyumen; Northern Trans-Ural State Agricultural UniversityRussian FederationТюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian Federation20191303202006125131Copyright © Пирогов С.П., Черенцов Д.А., 20202020Пирогов С.П., Черенцов Д.А.Pirogov S.P., Cherentsov D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/802

В работе приводятся результаты расчета напряжений и деформаций конструкции стойки рыхлителя, выполненной в виде гибкого трубчатого элемента, при нагружении внутренним давлением и внешней силой. Для исследований использовался метод конечных элементов, реализованный в программе ANSYS. Были решены задачи построения сеточной модели трубчатого элемента, определены перемещения свободного конца и напряжений под действием внутреннего давления, найдено предельно допустимое значение давления. Определена горизонтальная составляющая силы воздействия почвы на культиватор, при которой наблюдается потеря устойчивости. Численными методами определены силы сопротивления почвы в зависимости от формы лапы и скорости движения.

The article presents the results of the calculation of stresses and strains of the structure of the Ripper rack, made in the form of a flexible tubular element, under loading by internal pressure and external force. The finite element method implemented in the ANSYS program was used for the research. The problems of constructing a grid model of a tubular element were solved, displacements of the free end and stresses under the action of internal pressure were determined, the maximum allowable pressure value was found. The horizontal component of the force of influence of the soil on the cultivator, in which there is a loss of stability, is determined. The soil resistance forces were determined by numerical methods depending on the shape of the paw and the speed of movement.

напряжениедеформациятрубчатый элементstrainbucklingtubular elementReferencesКокошин С. Н. Физические основы процесса разрушения почвы // Вестник Государственного аграрного университета Северного Зауралья. – 2015. –№ 4 (31). – С. 100–104.Kokoshin, S. (2015). The physical basis of the soil destruction process. Bulletin of the Northern Trans-Ural State Agricultural University, (4(131)), pp. 100-104. (In Russian).Пирогов С. П., Чуба А. Ю. Применение манометрических трубчатых пружин в сельскохозяйственных машинах // Агропродовольственная политика России. – 2017. – № 9 (69). – С. 82–88.Pirogov, S. P., & Chuba, A. Yu. (2017). Primeneniye manometricheskikh trubchatykh pruzhin v sel'skokhozyaystvennykh mashinakh. Agro-food policy in Russia, (9(69)), pp. 82-88. (In Russian).Кокошин С. Н. Культиваторные стойки с изменяемой жесткостью // Сельский механизатор. – 2012. – № 5. – С. 8.Kokoshin, S. (2012). Cultivator rack with the measured stiffness. Sel'skiy mekhanizator, (5), pp. 8. (In Russian).Патент на полезную модель РФ № 116000 от 03.05.2011. Рабочий орган культиватора / Маратканов А. А., Смолин Н. И., Кокошин, С. Н., Устинов Н. Н.; заявл. 03.05.2011; опубл. 20.05.2012, Бюл. № 14. – 3 c.Maratkanov, A. A., Smolin, N. I., Kokoshin, S. N., & Ustinov, N. N. Rabochiy organ kul'tivatora. Patent na poleznuyu model' RF, No 116000. Applied: 03.05.2011. Published: 20.05.2012. Bulletin No 14. 3 p. (In Russian).Пирогов С. П. Манометрические трубчатые пружины. – СПб.: Недра, 2009. – 276 с.Pirogov, S. P. (2009). Manometricheskiye trubchatyye pruzhiny. St. Petersburg, Nedra Publ., 276 p. (In Russian).Пирогов С. П., Черенцов Д. А. Теоретические основы проектирования вибростойких манометров // Измерительная техника. – 2016. – № 8. – С. 38–41.Pirogov, S. P., & Cherentsov, D. A. (2016). Theoretical Foundations of the Design of Vibration-Resistant Manometers. Measurement Techniques, 59(8), pp. 845-849. (In English).Пирогов С. П., Черенцов Д. А., Чуба А. Ю. Колебания манометрических трубчатых пружин: моногр. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2015. – 95 с.Pirogov, S. P., Cherentsov, D. A., & Chub, A. Yu. Kolebaniya manometricheskikh trubchatykh pruzhin. Tyumen, TyumGNGU Publ., 95 p. (In Russian).Oscillations of manometric tubular springs with rigid end / D. A. Cherentsov [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 357. – Available at: https://doi.org/10.1088/1757-899x/357/1/012030.Cherentsov, D. A., Pirogov, S. P., Dorofeev, S. M., & Ryabova, Y. S. (2018). Oscillations of manometric tubular springs with rigid end. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 357. (In English). Available at: https://doi.org/10.1088/1757-899x/357/1/012030Pirogov S. P., Cherentsov D. A., Gulyaev B. A. Prospects of Applying VibrationResistant Pressure Gauges in the Oil and Gas Industry // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2016. – Vol. 154. – Available at: https://doi.org/10.1088/1757899x/154/1/012013.Pirogov, S. P., Cherentsov, D. A., & Gulyaev, B. A. (2016). Prospects of Applying Vibration-Resistant Pressure Gauges in the Oil and Gas Industry. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 154. (In English). Available at: https://doi.org/10.1088/1757899x/154/1/012013Pirogov S. P., Cherentsov D. A., Chuba A. Yu. Study of Elastic Sensing Elements for Vibration-Resistant Pressure Gauges // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2016. – Vol. 154. – Available at: https://doi.org/10.1088/1757-899x/154/1/012015.Pirogov, S. P., Cherentsov, D. A., & Chuba, A. Yu. (2016). Study of Elastic Sensing Elements for Vibration-Resistant Pressure Gauges. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 154. (In English). Available at: https://doi.org/10.1088/1757-899x/154/1/012015.Pirogov S. P., Chuba A. Yu., Cherentsov D. A. Effect of section shape on frequencies of natural oscillations of tubular springs // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 357. Available at: https://doi.org/10.1088/1757-899x/357/1/012032.Pirogov, S. P., Chuba, A. Yu., & Cherentsov, D. A. (2018). Effect of section shape on frequencies of natural oscillations of tubular springs. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 357. (In English). Available at: https://doi.org/10.1088/1757-899x/357/1/012032Pirogov S. P., Chuba A. Yu. Аutomation of calculations of technical characteristics of manometric tubular springs // Journal of Mechanical Engineering Research & Developments. – 2019. – Vol. 42, Issue 2. – P. 27–29. DOI: 10.26480/jmerd.02.2019.27.29Pirogov, S. P., & Chuba, A. Yu. (2019). Аutomation of calculations of technical characteristics of manometric tubular springs. Journal of Mechanical Engineering Research & Developments, 42(2), pp. 27-29. (In English). DOI: 10.26480/jmerd.02.2019.27.29Бордовский Г. А. Физические основы математического моделирования: учеб. пособие для студентов физ.-мат. специальностей вузов. – М.: Academia, 2005. – 315 с.Bordovskiy, G. A. (2005). Fizicheskiye osnovy matematicheskogo modelirovaniya. Moscow, Academia Publ., 315 p. (In Russian).Кузнецов Ю. И. Моделирование колебательных систем в природных средах. – Новосибирск: Изд-во РАН, 2008. – 231 с.Kuznetsov, Yu. I. (2008). Modelirovaniye kolebatel'nykh sistem v prirodnykh sredakh. Novosibirsk, the Russian Academy of Sciences Publ., 231 p. (In Russian).Ревинская О. Г. Основы программирования в MatLab: учеб. пособие. – СПб.: БХВПетербург, 2016. – 208 с. – (Учебное пособие).Revinskaya, O. G. (2016). Osnovy programmirovaniya v MatLab. St. Petersburg, BKHV-Peterburg Publ., 208 p. (In Russian).Басов К. А. ANSYS. Справочник пользователя. – М.: ДМК Пресс, 2014. – 640 с.Basov, K. A. (2014). ANSYS. Spravochnik pol'zovatelya. Moscow, DMK Press Publ., 640 p. (In Russian).Денисов М. А. Компьютерное проектирование. ANSYS: учеб. пособие. – Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 2014. – 76 с.Denisov, M. A. (2014). Komp'yuternoye proyektirovaniye. ANSYS. Ekaterinburg, UrFU Publ., 76 p. (In Russian).Морозов Е. М., Муйземнек А. Ю., Шадский А. С. ANSYS в руках инженера. Механика разрушения. – СПб.: Ленанд, 2018. – 456 с.Morozov, Ye. M., Muyzemnek A. Yu., & Shadskiy, A. S. (2018). ANSYS v rukakh inzhenera. Mekhanika razrusheniya. St. Petersburg, Lenand Publ., 456 p. (In Russian).ANSYS в руках инженера. Температурные напряжения / А. С. Шадский [и др.]. – СПб.: Едиториал УРСС, 2018. – 480 с.Shadskiy, A. S., Morozov, Ye. M., Zhekov, K. N., & Plotnikov, A. S. (2018). ANSYS v rukakh inzhenera. Temperaturnyye napryazheniya. St. Petersburg, Editorial URSS, 480 p. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.