Розробка мобільної гідравлічної прес-машини з використанням скінчено-елементного аналізу

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.316584

Ключові слова:

гідравлічна прес-машина, розподіл напружень, загальна деформація, оптимізація конструкції

Анотація

Мобільні гідравлічні прес-машини надають суттєві переваги в таких областях застосування, як будівництво, сільське господарство і технічне обслуговування, де мобільність і універсальність мають першочергове значення. Ці переваги зумовлені проектуванням та розробкою мобільних гідравлічних прес-машин. Основною метою даного дослідження є оцінка конструктивних характеристик мобільної гідравлічної прес-машини під впливом експлуатаційних навантажень. Розробка конструкції, моделювання та симуляція роботи машини виконані за допомогою аналізу методом скінченних елементів (FEA). Для розробки моделі машини застосовувалися новітні технології автоматизованого проектування (САПР). Ця модель була проаналізована для визначення основних параметрів, таких як розподіл напружень, загальна деформація та аспекти безпеки. Отримані дані свідчать про те, що гідравлічний телескопічний циліндр, рама прес-машини, прес для відходів і дверцята преса для відходів працюють в межах допустимого коефіцієнта запасу міцності, що перевищує два. Крім того, рівні напружень нижче 550 МПа, а значення деформації коливаються від 0,20 мм до 0,40 мм, що істотно нижче стандартів використовуваного матеріалу. При проведенні аналізу коефіцієнта запасу міцності важливо встановити області, для яких було б доцільне незначне посилення з метою підвищення надійності та довговічності виробу. У той же час, в секції преса для відходів передбачений надлишковий запас міцності, що вказує на можливості для покращення оптимізації матеріалу. Цей комплексний підхід забезпечує конструктивну цілісність машини, що також гарантує ефективність та універсальність машини для різних областей застосування. Подальші зусилля щодо вдосконалення концепції будуть спрямовані на створення прототипів та випробування

Біографії авторів

Agus Widyianto, Universitas Negeri Yogyakarta

Doctorate

Department of Mechanical and Automotive Engineering

Wahyu Arrozi, Universitas Islam Indonesia

Master Student

Department of Enviromental Engineering

Yoga Guntur Sampurno, Universitas Negeri Yogyakarta

Doctorate

Department of Mechanical and Automotive Engineering

Paryanto Paryanto, Universitas Negeri Yogyakarta

Doctorate

Department of Mechanical Engineering Education

Asri Widowati, Universitas Negeri Yogyakarta

Doctorate

Department of Science Education

Tien Aminatun, Universitas Negeri Yogyakarta

Doctorate

Department of Biology Education

Sunarta Sunarta, Universitas Negeri Yogyakarta

Doctorate

Department of Business and Finance

Посилання

  1. Awasthi, A., Saxena, K. K., Arun, V. (2021). Sustainable and smart metal forming manufacturing process. Materials Today: Proceedings, 44, 2069–2079. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.12.177
  2. Lu, X., Huang, M. (2018). Modeling, Analysis and Control of Hydraulic Actuator for Forging. Springer Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-10-5583-6
  3. Khatib, M. I., Ahmed, R. Z., Uddin, M. S., Abdul Rahman, M., Shareef, M. R., Akber, S. et al. (2020). Design and Fabrication of 5 Ton Hydraulic Press Machine. International Journal of Scientific Research in Science, Engineering and Technology, 7 (2), 22–30. https://doi.org/10.32628/ijsrset207210
  4. Valldecabres Pérez, C. (2017). Design of a modular and transportable product. Universitat Politècnica de València. Available at: http://hdl.handle.net/10251/144745
  5. Werner, C. D. M. (2013). Transformable and transportable architecture: analysis of buildings components and strategies for project design. Barcelona.
  6. Van Hieu, T., Hong, N. T. (2024). Mechanical Engineering Excellence: Design and Optimization of Two-Dimensional Fatigue Testing Machines. Quarterly Journal of Emerging Technologies and Innovations, 9 (1). Available at: https://vectoral.org/index.php/QJETI/article/view/62
  7. Ashby, M. F., Johnson, K. (2013). Materials and design: the art and science of material selection in product design. Butterworth-Heinemann. https://doi.org/10.1016/c2011-0-05518-7
  8. Dyshyn, O., Habibov, I., Suleymanova, A., Abasova, S., Malikov, R., Khankishiyeva, T. (2023). Identifying of the mechanism formation of a natural nanocomposite in polymer composite materials. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (6 (122)), 24–31. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.277587
  9. Soori, M., Jough, F. K. G. (2024). Artificial Intelligent in Optimization of Steel Moment Frame Structures: A Review. International Journal of Structural and Construction Engineering, 18 (3). Available at: https://www.researchgate.net/publication/379372249_Artificial_Intelligent_in_Optimization_of_Steel_Moment_Frame_Structures_A_Review
  10. Havrylenko, O., Kulinich, S. (2019). Analyzing an error in the synchronization of hydraulic motor speed under transient operating conditions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (7 (100)), 30–37. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.175033
  11. Kurowski, P. M. (2022). Finite element analysis for design engineers. SAE International. https://doi.org/10.4271/9781468605365
  12. Li, H., Zeng, J., Almadhor, A., Riahi, A., Almujibah, H., Abbas, M. et al. (2024). A study on improving energy flexibility in building engineering through generalized prediction models: Enhancing local bearing capacity of concrete for engineering structures. Engineering Structures, 303, 117051. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2023.117051
  13. Vaishnav, A., Lathiya, P., Sarvaiya, M. (2016). Design optimization of hydraulic press plate using finite element analysis. International Journal of Engineering Research and Applications, 6 (5), 58–66. Available at: https://www.researchgate.net/publication/305411837_Design_Optimization_of_Hydraulic_Press_Plate_using_Finite_Element_Analysis
  14. Luo, J., Qin, J., Qin, G. (2018). Research on Mechanical Characteristics and Optimization of Important Parts of Hydraulic Press Based on Finite Element in Slow Loading Condition. Proceedings of the International Symposium on Big Data and Artificial Intelligence, 178–181. https://doi.org/10.1145/3305275.3305310
  15. Fadlullah, Y. A., Yahya, M. Y. D., Setiawan, R. J., Solekhan, I., Ma’ruf, K. (2024). Optimizing the Design Structure of Recycled Aluminum Pressing Machine using the Finite Element Method. Pakistan Journal of Engineering and Technology, 7 (01), 13–21. https://doi.org/10.51846/vol7iss01pp13-21
  16. Groh, R. M. J., Pirrera, A. (2019). On the role of localizations in buckling of axially compressed cylinders. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 475 (2224), 20190006. https://doi.org/10.1098/rspa.2019.0006
  17. Nie, S., Huo, L., Ji, H., Lan, Y., Wu, Z. (2022). Bending deformation characteristics of high-pressure soft actuator driven by water-hydraulics for underwater manipulator. Sensors and Actuators A: Physical, 344, 113736. https://doi.org/10.1016/j.sna.2022.113736
  18. Boye, T., Adeyemi, O., Emagbetere, E. (2017). Design and finite element analysis of double-acting, double-ends hydraulic cylinder for industrial automation application. American Journal of Engineering Research (AJER), 6 (3), 131–138. Available at: https://www.researchgate.net/profile/Thankgod-Boye/publication/315658107_Design_and_Finite_Element_Analysis_of_Double_-_Acting_Double_-_Ends_Hydraulic_Cylinder_for_Industrial_Automation_Application/links/5f4caa5e458515a88b961113/Design-and-Finite-Element-Analysis-of-Double-Acting-Double-Ends-Hydraulic-Cylinder-for-Industrial-Automation-Application.pdf
  19. Vaezi, H., Moonaghi, H. K., Golbaf, R. (2019). Design-Based Research: Definition, Characteristics, Application and Challenges. Journal of Education in Black Sea Region, 5 (1), 26–35. https://doi.org/10.31578/jebs.v5i1.185
  20. Zindani, D., Maity, S. R., Bhowmik, S. (2020). Decision making tools for optimal material selection: A review. Journal of Central South University, 27 (3), 629–673.https://doi.org/10.1007/s11771-020-4322-1
  21. Hu, K., Lin, K., Gu, D., Yang, J., Wang, H., Yuan, L. (2019). Mechanical properties and deformation behavior under compressive loading of selective laser melting processed bio-inspired sandwich structures. Materials Science and Engineering: A, 762, 138089. https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.138089
  22. Alves, A. C., Alves, S., Peixinho, N., Carneiro, V. H., Mendonça, J. P., Rodrigues, O. (2022). Simulation Strategies for Dynamic and Static Behaviour of Composite Beams. Materials Design and Applications IV, 29–45. https://doi.org/10.1007/978-3-031-18130-6_3
  23. Nie, S., Liu, X., Ji, H., Ma, Z., Yin, F. (2020). Simulation and Experiment Study on Deformation Characteristics of the Water Hydraulic Flexible Actuator Used for the Underwater Gripper. IEEE Access, 8, 191447–191459. https://doi.org/10.1109/access.2020.3032179
  24. Akinade, O. O., Oyedele, L. O., Ajayi, S. O., Bilal, M., Alaka, H. A., Owolabi, H. A. et al. (2017). Design for Deconstruction (DfD): Critical success factors for diverting end-of-life waste from landfills. Waste Management, 60, 3–13. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.08.017
  25. Stryczek, P. (2023). Research on Deformation of Hydraulic Cylinders Made of Plastics. Energies, 16 (15), 5708. https://doi.org/10.3390/en16155708
  26. Gad, O. (2020). Dynamic modeling and simulation of impact in hydraulic cylinders. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 235 (21), 5216–5233. https://doi.org/10.1177/0954406220980477
  27. Vullo, V. (2014). Circular Cylinders and Pressure Vessels. In Springer Series in Solid and Structural Mechanics. Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-00690-1
Розробка мобільної гідравлічної прес-машини з використанням скінчено-елементного аналізу

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-02-26

Як цитувати

Widyianto, A., Arrozi, W., Sampurno, Y. G., Paryanto, P., Widowati, A., Aminatun, T., & Sunarta, S. (2025). Розробка мобільної гідравлічної прес-машини з використанням скінчено-елементного аналізу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(7 (133), 76–89. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.316584

Номер

Том 1 № 7 (133) (2025): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Agus Widyianto, Wahyu Arozzi, Yoga Guntur Sampurno, Paryanto Paryanto, Asri Widowati, Tien Aminatun, Sunarta Sunarta

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.