Kukoricanövény csöves betakarítási folyamatának elemzése diszkrét elemek módszerével
A gépészeti gyakorlatban, de főként a mezőgépészetben rengeteg olyan folyamat van, melyek igen nehezen elemezhetők a hagyományos, analitikus módszerekkel. Ilyen folyamat a különböző növények betakarítása is, amely rendkívül összetett, alapvetően különböző jelenségek kölcsönhatásának eredménye.
További probléma az, hogy a növény mechanikai viselkedése nagyban különbözik az általános gépészet által alkalmazott anyagokétól. Betakarítás esetén, nem csak egy növény mechanikai viselkedését kell megjósolnunk, hanem az állományt alkotó, a betakarításban részt vevő növények egymásra hatását is figyelembe kell vennünk. Ebből adódóan a munkagép és a betakarítandó állomány kapcsolatának leírása még bonyolultabb.
Ezen problémák megoldására a mérnökök rengeteg tesztet és megfigyelést végeznek a munkafolyamatról. Azonban ez igen költséges, hiszen egy új konstrukció esetében legalább egy prototípus legyártására szükség van, valamint a teszteket csak abban az időszakban lehet elvégezni, amikor a növény megfelelő érettséget mutat. A költségekhez továbbá hozzáadódik még a berendezés mérőműszerekkel történő ellátása is.
A nehézségek ellenére, a mezőgazdasági gépfejlesztőknek nagy szüksége lenne egy olyan numerikus modellre, amellyel képesek lennének előre jelezni a várható folyamatokat a betakarítás során. A különböző növények diszkrét elemekkel történő modellezésére már vannak törekvések, azonban olyan szimuláció, ahol vizsgálható lenne a növény és munkagép kapcsolata, még nem áll rendelkezésre. Dolgozatom célja tehát a kukorica csöves betakarításának reprodukálása volt diszkrét elemek módszerével.
Dolgozatom során irodalomkutatást végeztem a kukorica csöves betakarítási folyamatáról és az ehhez használatos gépekről. Ezek alapján létrehoztam a vizsgálandó kukorica adapter CAD modelljét. Szintén szakirodalmi áttekintés alapján kiválasztottam a kukorica modellezéséhez használatos kapcsolati modellt, valamint kidolgoztam a növény modelljének felépítését. Ezt követően elvégeztem a modell kalibrálását a betakarítás során jelentkező terheléseknek megfelelően. A kalibrálási folyamat során szimuláltam a szártagok egytengelyű húzóvizsgálatát, dinamikus vágását, a teljes szár befogott hajlítását és a csövek szárról történő leválasztását. Végül különböző üzemi paraméterkombinációk vizsgálata után, összeállítottam a betakarítás szimulációját. Ebben figyelembe vettem a növények vetési pontatlanságát, valamint a nem tökéletes sorkövetést is.
Ezt követően a különböző kiértékelési módszereket használva elemeztem a kapott eredményeket és javaslatokat dolgoztam ki a modell továbbfejlesztésére.
szerző
-
Soós László
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Kovács Ádám
PhD hallgató, Gép- és Terméktervezés Tanszék