MODELING OF THE PROCESS OF CUTTING STEMS UNDER STATIC LOAD
Authors: Семенов И.В. , Шапошников Ю.А. 
Published: May 2023

В рамках данной работы было проведено исследование процесса резания травяных стеблей в динамических условиях посредством конечно-элементного анализа. Решаемые в рамках исследования задачи являются актуальными для отрасли кормопроизводства и обслуживающей ее отрасли машиностроения. Создание математической модели процесса резания является важным шагом на пути к автоматизированному проектированию измельчителей и дробилок. Подготовка и отработка модели процесса в среде конечно-элементного анализа позволит произвести большую аналитическую работу по выбору конструкции режущего инструмента, избежать неудачных конструктивных решений, произвести прочностной анализ конструкций, выбрать оптимальные режимы резания. Объектом проводимого исследования является процесс резания травяных стеблей в режиме динамического нагружения. Предмет исследования заключается в определении основных характеристик процесса резания – удельного усилия и удельной работы резания. Целью работы является разработка математической модели процесса резания травяного стебля в динамических условиях работы. Ход работы включает в себя несколько этапов – подготовка модели измельчаемого материала, трехмерной модели, на которой будет реализовано протекание процесса резания, проведение конечно-элементного анализа, обработка результатов моделирования. По результатам работы удалось зафиксировать силовые и энергетические характеристики процесса. Анализ результатов расчета позволил установить несколько значений скорости резания, имеющих сбалансированные параметры по усилию и работе резания. По результатам проведенной работы выполнены все поставленные задачи, разработанная модель удовлетворяет цели исследования.

This work was devoted to the study of the process of cutting grass stems in dynamic conditions by means of finite element analysis. The tasks solved in the study are relevant for the feed industry and the machine-building industry serving it. The creation of a mathematical model of the cutting process is an important step towards the automated design of grinders and crushers. Preparation and development of the process model in the environment of finite element analysis will allow to do a lot of analytical work on choosing the design of the cutting tool, avoid unsuccessful design solutions, perform a strength analysis of structures, choose the optimal cutting modes. The object of the research is the process of cutting grass stems in the dynamic loading mode. The subject of the research is to determine the main characteristics of the cutting process – specific force and specific cutting work. The aim of the work is to develop a mathematical model of the process of cutting a grass stem in dynamic working conditions. The course of work includes several stages – preparation of a model of the crushed material, a three-dimensional model for the implementation of the cutting process, finite element analysis, analysis of the results. According to the results of the work, it was possible to fix the power and energy characteristics of the process. Analysis of the calculation results made it possible to establish several values of the cutting speed having balanced parameters for the force and cutting operation. According to the results of the work carried out, all the tasks have been completed, the developed model satisfies the aim of the research.