Kyntöauran rakenteiden kehittäminen mitatun kuormitusaineiston perusteella

Abstract

Tutkimuksessa sovellettiin erilaisia lujuusopin ja standardien mukaisia käytössä olevia väsymismitoitusmenetelmiä hitsi -ja ruuviliitoksilla kokoonpantuun maatalouskoneen suunnitteluun ja lujuuslaskentaan. Tutkimuksessa mitattiin kyntöauran rakenteisiin kohdistuvia kuormituksia venymäliuskamittausten avulla ja analysoitiin rakenteiden käyttäytymistä auran käytön aikana. Mitattujen kuormitusten perusteella arvioitiin alkuperäisen S355‑teräksestä valmistetun kyntöauran rakenneosien kestoikää. Auran runko-osat suunniteltiin uudelleen käyttäen S700-lujuusluokan rakenneputkea ja rakenneosille tehtiin väsymismitoitus mitattujen kuormitusten perusteella. Suunnitellun rakenteen mitoituksessa ja jännitysten laskennassa hyödynnettiin FE-menetelmää. Hitsaamalla liitettäviä osia oli muotoiltava uudelleen sallitun jännitystason saavuttamiseksi. Väsymismitoituksessa käytettiin lujuusopin mukaista yksinkertaistettua S‑N ‑käyrää, väsymiskestävyyteen vaikuttavia tekijöitä ja lovenmuotolukuja sekä standardien mukaisia väsymisluokkiin perustuvia menetelmiä hitsiliitosten mitoituksessa. Tutkimuksen tuloksena huomattiin, että suurin vaikutus kestoikään on liitoksen geometrialla ja hitsisauman jälkikäsittelyllä. Lisäksi havaittiin, että ehjän materiaalin väsymiskestävyys kasvaa, kun materiaalin murtolujuus kasvaa. Hitsiliitoksella väsymiskestävyys ei kuitenkaan kasva samassa suhteessa perusaineeseen verrattuna. Lujaa terästä käyttämällä rakenteen massa väheni, kun rakenteen kestävyys samalla parani.