Stress Analysis of the Sugar Beet Lifter with the Finite Element Method (FEM)
Article Sidebar
Published:
Sep 1, 2019
Keywords:
passive sugar beet lifter, stress analysis, finite element method (FEM), system with adjustable torsional stiffness
Main Article Content
Abstract
The article presents the method of creating a 3D model of a passive lifter with (polder) plowshares, used in sugar beet harvesters, along with stages of its preparation and results of stress analysis. The computer simulation takes into account force timelines obtained during field tests of the tool. The Stress analysis module of the Autodesk Inventor program was used for the analysis, using the finite element method (FEM). The analysis included the elements that constitute the working part of the lifter, whereas elements of the flexible system were omitted. The results confirm that the lifter structure was developed correctly in terms of durability. The highest reduced stresses, calculated according to the Huber-Mises-Hencky (HMH) hypothesis, were 128.4 MPa (the minimum value of the safety factor related to the yield point is 1.61). The paper also discusses the construction of two flexible couplings with infinitely variable torsional stiffness, which can be used as an alternative solution for a typical flexible system: a shock absorber and a helical spring.
Article Details
How to Cite
Boryga, M., & Kołodziej, P. (2019). Stress Analysis of the Sugar Beet Lifter with the Finite Element Method (FEM). Agricultural Engineering , 23(3), 29-39. https://doi.org/10.1515/agriceng-2019-0023
Issue
Section
Articles
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
References
Boryga, M., Kołodziej, P. (2018). Numerical verification of the correctness of the modelling clutch with adjustable torsional. Mechanik, 10, 838-841.
Boryga, M., Kołodziej, P. (2019). Dynamic analysis of sugar beet lifter. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 64(2), 19-24.
Celik, H.K.,Topakci, M., Akinci, I. (2009). Structural optimization with FEM in agricultural engineering: a case study for irrigation plumbing element. Proceedings 37th International Symposium „Actual tasks on agricultural engineering”, Opatija, Croatia, 497-506.
Choi, W.S., Pratama, P.S., Supeno, D., Jeong, S.W., Byun, J.Y., Woo, J.H., Lee, E.S., Park, C.S. (2018). Characteristics of reduction gear in electric agricultural vehicle. 5th International Conference on Mechanical Engineering, Materials Science and Civil Engineering 324, Article Number: 012036.
Debski, H., Koszalka, G., Ferdynus, M. (2012). Application of fem in the analysis of the structure of a trailer supporting frame with variable operation parameters. Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability, 14(2), 107-113.
Dykstra, M. (1996). Entwicklung und Untersuchungen von Rodewerkzeugen für Zuckerrübenerntemaschinen. Technische Universität Dresden. Fakultät Maschinenwesen. Dissertation A.
Herrmann, K. (1996). Untersuchngen an höherfrequent schwingenden Polderscharen zur Zuckerrübenernte. Technische Universität Dresden. Fakultät Maschinenwesen. Dissertation A.
Kołodziej, P., Boryga, M. (2014). Frequency analysis of coupling with adjustable torsional flexibility. Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability, 16(2), 325-329.
Kołodziej, P., Stępniewski, A. (2007). Sprzęgło podatne. Patent PL 193910 B1.
Kołodziej, P., Gołacki, K. (2006). Stanowiska do badań sił reakcji korzeni buraka cukrowego na zadane typy obciążeń dynamicznych. Inżynieria Rolnicza, 5, 273-281.
Kołodziej, P., Boryga, M. (2017). Static analysis of the stresses of clutch components with infinitely variable adjustment of the torsional flexibility using FEM. Mechanik, 11, 1052-1054.
Korzybski, W., Rode, H. (2014). Systemy komputerowe w mechanice. Logistyka, 6, 5716-5724.
Łukaszewicz, K. (2017). Use of CAD software in the process of virtual prototyping of machinery. 7th International Conference on Engineering, Project, and Production Management, Procedia Engineering, 182, 425-433.
Malon, H., Garcia-Ramos, F.J., Vidal, M., Bone, A. (2016). Design and optimization of a chassis for an air-assisted sprayer with two fans using the finite element method. Project Management and Engineering Research, 2014. Lecture Notes in Management and Industrial Engineering, 103-115.
Pater, Z., Tomczak, J., Kołodziej, P., Boryga, M., Gołacki, K. (2017). Sprzęgło podatne. Patent PL 225230 B1.
Patyk, R., Kukiełka, L. (2009). Prognozowanie wytrzymałości zmęczeniowej zęba kultywatora z wykorzystaniem metod numerycznych. Inżynieria Rolnicza, 9(118), 181-187.
Pawłowski, T., Szczepaniak, J. (2005). Współczesna metodyka projektowania i weryfikacji konstrukcji maszyn rolniczych. Inżynieria Rolnicza, 14, 267-275.
Švrcek, M. (1995). Theoretische und experimentelle Untersuchungen an einem federnden Bodenlockerungswerkzeug im Hinblick auf mögliche Energieeinsparungen. Technische Universität Dresden. Fakultät Maschinenwesen. Dissertation.
Boryga, M., Kołodziej, P. (2019). Dynamic analysis of sugar beet lifter. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 64(2), 19-24.
Celik, H.K.,Topakci, M., Akinci, I. (2009). Structural optimization with FEM in agricultural engineering: a case study for irrigation plumbing element. Proceedings 37th International Symposium „Actual tasks on agricultural engineering”, Opatija, Croatia, 497-506.
Choi, W.S., Pratama, P.S., Supeno, D., Jeong, S.W., Byun, J.Y., Woo, J.H., Lee, E.S., Park, C.S. (2018). Characteristics of reduction gear in electric agricultural vehicle. 5th International Conference on Mechanical Engineering, Materials Science and Civil Engineering 324, Article Number: 012036.
Debski, H., Koszalka, G., Ferdynus, M. (2012). Application of fem in the analysis of the structure of a trailer supporting frame with variable operation parameters. Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability, 14(2), 107-113.
Dykstra, M. (1996). Entwicklung und Untersuchungen von Rodewerkzeugen für Zuckerrübenerntemaschinen. Technische Universität Dresden. Fakultät Maschinenwesen. Dissertation A.
Herrmann, K. (1996). Untersuchngen an höherfrequent schwingenden Polderscharen zur Zuckerrübenernte. Technische Universität Dresden. Fakultät Maschinenwesen. Dissertation A.
Kołodziej, P., Boryga, M. (2014). Frequency analysis of coupling with adjustable torsional flexibility. Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability, 16(2), 325-329.
Kołodziej, P., Stępniewski, A. (2007). Sprzęgło podatne. Patent PL 193910 B1.
Kołodziej, P., Gołacki, K. (2006). Stanowiska do badań sił reakcji korzeni buraka cukrowego na zadane typy obciążeń dynamicznych. Inżynieria Rolnicza, 5, 273-281.
Kołodziej, P., Boryga, M. (2017). Static analysis of the stresses of clutch components with infinitely variable adjustment of the torsional flexibility using FEM. Mechanik, 11, 1052-1054.
Korzybski, W., Rode, H. (2014). Systemy komputerowe w mechanice. Logistyka, 6, 5716-5724.
Łukaszewicz, K. (2017). Use of CAD software in the process of virtual prototyping of machinery. 7th International Conference on Engineering, Project, and Production Management, Procedia Engineering, 182, 425-433.
Malon, H., Garcia-Ramos, F.J., Vidal, M., Bone, A. (2016). Design and optimization of a chassis for an air-assisted sprayer with two fans using the finite element method. Project Management and Engineering Research, 2014. Lecture Notes in Management and Industrial Engineering, 103-115.
Pater, Z., Tomczak, J., Kołodziej, P., Boryga, M., Gołacki, K. (2017). Sprzęgło podatne. Patent PL 225230 B1.
Patyk, R., Kukiełka, L. (2009). Prognozowanie wytrzymałości zmęczeniowej zęba kultywatora z wykorzystaniem metod numerycznych. Inżynieria Rolnicza, 9(118), 181-187.
Pawłowski, T., Szczepaniak, J. (2005). Współczesna metodyka projektowania i weryfikacji konstrukcji maszyn rolniczych. Inżynieria Rolnicza, 14, 267-275.
Švrcek, M. (1995). Theoretische und experimentelle Untersuchungen an einem federnden Bodenlockerungswerkzeug im Hinblick auf mögliche Energieeinsparungen. Technische Universität Dresden. Fakultät Maschinenwesen. Dissertation.