A digitális technika alkalmazása a mezőgépgyártásban

 

 

 

 

 

 

 

 

Az idei tanácskozás témája a digitális módszerek alkalmazási lehetőségének bemutatása a mezőgép fejlesztés kutatási, tervezési, gyártástechnológiai munkafolyamataiban, illetve ezek alátámasztásához nélkülözhetetlen méréstechnikai eljárások ismertetése volt.

Az immár hagyományt teremtő rendezvényt prof. Dr. Fenyvesi László, az intézet főigazgatója nyitotta meg.

A rendezvény elnökségében természetesen részt vett vendégek és előadók körében a mezőgazdasági kormányzat, az agrár-műszaki fejlesztők, gépgyártók vezetői, kutatói és fejlesztői, és a felsőoktatás oktatói is jelen voltak.

A megnyitó után Szépe Ferenc, a VM Mezőgazdasági Főosztály vezetője köszöntőjében kiemelte a kormányzat elkötelezettségét a mezőgazdaság és vidékfejlesztés vonatkozásában, ezen belül pedig a mezőgazdaság gépesítésének fejlesztésében.

A következő időszakban kiemelt program indul a mezőgazdasági termelés hatékonyságának növelésére, különös tekintettel a környezetvédelemre és a vízmegőrző termelési folyamatokra.

A fenti célkitűzések megvalósításához a források – tekintettel arra, hogy az előző időszakban azok nagy része már felhasználásra került – a jelenlegi időszakban már csak korlátozottan állnak rendelkezésre, ezért ezeket az eszközöket a leghatékonyabban, az előző prioritásoknak megfelelően, a foglalkoztatásban is fontos szerepet betöltő, nagy hozzáadott értéket előállító kertészeti ágazatban célszerű a termelés volumenének és hatékonyságának növelésére fordítani.

A fennmaradt források felhasználásával a kertészeti ágazat műszaki hátterének fejlesztésére, és a magasabb feldolgozású termékek előállítására a Vidékfejlesztési Minisztérium 8 milliárdos géptámogatási programot indít.

 

A támogatási program az öntözés gép- és technológiai fejlesztését is megcélozza.

A mezőgazdasági kormányzat – a pénzügyi források minél hatékonyabb működtetésére – a saját felügyelete alá tartozó kutatóintézeteket, a párhuzamosság elkerülése, és a könnyebb átláthatóság céljából integrált kutatóintézeti hálózatba kívánja szervezni.

Az ellenőrzés és a koordinálás hatékonyságának növelésével, és az intézetek mozgásterének változatlanul hagyásával hozzák létre a biztonságos működés feltételeit.

A nyilvános fórumot felhasználva a konferencia vendége, a konferencia társrendezőjének, az MTA Agrár és Műszaki Bizottságának elnöke, a SZIE rektor-helyettese, prof. Dr. Beke János beszélt a bizottság kiszélesedő tevékenységi köréről, mely a bizottság nevében is kifejezésre jutott.

A bizottság a tevékenységi körét az aktualitásoknak megfelelően a mezőgépészet mellett, az élelmiszergazdaság és az élelmiszer biztonsági terület felé bővítették.

Továbbra is alapvető feladatnak tekinti a bizottság – az Akadémián belül – a mezőgépészet, és az élelmiszeripari gépészet érdekszférájának erős és hatékony képviseletét.

A továbbiakban megtudhattuk, hogy a bizottság ez évi programjában a mezőgép gyártás, és a mezőgazdasági műszaki felsőoktatással kapcsolatos kérdések képezik a kiemelt feladatokat.

Fontos feladat a szakmai érdekvédelem, a mezőgép szakma színvonalának megtartása, a szakmai utánpótlás nevelés, a mezőgép gyártás színvonalának emelése.

Elmondta, hogy a felsőoktatásban jelenleg felülvizsgálják a különböző szakokat és karokat, és amelyek nem elég erősek – hallgatói létszámot és anyagiakat tekintve – megszüntethetik.

 

A mezőgépész képzésre azonban évente elég kevés a jelentkező, mintegy 200 fő akad, és ez a létszám 5 felsőoktatási intézményben oszlik meg.

Az elmondott paraméterekkel azonban a mezőgépész oktatás helyzete és léte is megkérdőjelezhető, a felhasználói oldalról viszont a nagy mezőgazdasági vállalkozók, gépgyártók és forgalmazók, a mezőgépész szakemberek iránti igénye jelentős.

Éppen a fenti okok miatt a SZIE vezetése, és a bizottság is mindent megtesz annak érdekében, hogy az 1950 óta folyamatos mezőgép felsőoktatás értékeit és szakmai színvonalát megtartva a képzés további folyamatossága fenntartható legyen.

„Konstrukciók geometriai kialakítása, optimalizálása CAD-s környezetben” című előadásában Bakk János (SZIE) a géptervezést segítő – és a korábban kialakult és alkalmazott síkbeli tervezési programok mellett – egyre gyakrabban alkalmazott „alaksajátossági” alapon modellező térbeli háromdimenziós „3D” CAD rendszer alkalmazási lehetőségeit, előnyeit ismertette.

Előadásában kiemelte, hogy a rendszerben a központi szerepet a modell tölti be, melyet az alkatrészgyártás, illetve funkcionális geometriai elemekből, ún. modellekből állítanak össze (1. ábra).

Ennek a módszernek, a „modell” használatának nagy előnye, hogy az azonos geometriájú, de eltérő méretű alkatrészek gyorsan és biztonságosan másolhatók, illetve elkészíthetők.

Ennek megfelelően a meglévő papíralapú, vagy AutoCad-es dokumentáció alapján az elemtár létrehozható. Külön előny, hogy a szabványos elemek az internetről letölthetők.

 

 

 

1. ábra: A modell központi szerepet tölt be a „3D”-s modellezési rendszerben

 

A felületek társításával a 3D-s eljárásban a felületek „virtuálisan” alkatrész modellezéssel összeszerelhetők.

A virtuálisan összeállított modellek esetében megvizsgálható, hogy a gép, vagy berendezés, vagy fődarab az adott komponensekből összerakható, azok a terv szerint illeszkednek egymáshoz.

A módszer előnye, hogy a modellek virtuálisan működőképesek, tehát a különböző ellenőrző elemzések – az alkatrészek tényleges legyártása nélkül is – elvégezhetők.

A módszer lényeges eleme a véges elemzés, analízis, melynek alkalmazásával a szilárdsági ellenőrzés elvégezhető.

A módosítások is gyorsan elvégezhetők, végig futtathatók a teljes dokumentáción.

A módszer jó lehetőséget biztosít az ellenőrzések (teherbírás, deformáció, súlycsökkentés, gazdaságosság) optimalizálására, keresztmetszetek minimalizálására (2. ábra).

Az alkalmazott szoftver a teljes dokumentáció készítésére kiterjed, gyártás-előkészítéshez és a megmunkáláshoz is kapcsolódik, a rendszerrel a gyártó gépek is vezérelhetők.

 

 

 

2. ábra: A „3D”-s modell gyors- és biztonságos vizsgálatot és módosítást tesz lehetővé

 

Hasonló témakörben Dr. Oldal István (SZIE) a véges elem módszer alkalmazási lehetőségeit mutatta be „Szerkezeti konstrukciós kutatások a mezőgép iparban” címmel.

Előadásának bevezető részében bemutatta, hogy a klasszikus mechanikában (mechanika, áramlástan, hőtan, stb.) a feladatok megoldására többnyire bonyolult differenciál egyenletek szolgálnak, melyek egyszerűbb esetekben jól használhatók, bonyolultabb feladatokra azonban csak közelítő modellek állíthatók fel.

A bonyolult geometriájú modell vizsgálatához a felbontás véges elemekre történik, melyekre közelítő függvények írhatók fel, és egyszerű, de nagyszámú egyenletekkel, számítógépes megoldással a feladat gyorsan elvégezhető (3. ábra).

 

32

3. ábra: A klasszikus mechanika és a véges elem módszer jellemzése

 

A 3D modellen a véges elemes analízist a különböző igénybevételek (szilárdsági, kinetikai, hőtani, áramlástani, stb.) ellenőrző számításai végezhetők, melynek eredményei grafikusan, látványosan meg is jeleníthetők.

A módszer – mint azaz előadásból kiderült – biztonságosan alkalmazható a különböző gépalkatrészek, gépelemek (mint pl. az előadáson szereplő magajáró szecskázó-gépek aprítódob mozgásvezérlő görgőinek, rakodógép lánctalpas járószerkezetének és forgózsámolyának, belsőégésű motor dugattyújának, repülőgép alkatrész, biztonsági fülke, talajművelő-gép, eke munkaeszköz) vizsgálatára (4. ábra).

 

 

4. ábra: A szecskázódob vezérlőgörgők modellezése

 

A tanácskozás harmadik előadása is hasonló témakörben hangzott el, melyet „Mezőgazdasági szemcsehalmazok diszkrét elemes modellezése” címmel Dr. Keppler István (SZIE) tartott.

A szemcsehalmazok mechanikája a mezőgazdasági gépek munkája során szinte minden területen jelen van.

A szemcsehalmazok viselkedése kihat a gépek munkaminőségére, a munkavégzés hatékonyságára, és nagymértékben befolyásolja az egyes munkavégző gépelemek élettartamát, ez azt jelenti, hogy a szemcsehalmazok mechanikai paramétereinek pontos ismerete a hatékonyság növelésének az egyik fontos eszköze lehet.

A diszkrét elemek módszerének alkalmazása nem egyszerű feladat, nagyon sok számítási feladatot igényel, viszont egyben nagyon hatékony is (5. ábra).

Az előadásban alkalmazási példákat is kaptak a hallgatók: silóürítés áramlási, boltozódási viszonyairól, optimális rostaműködés elemzéséről, szárítóberendezések belső anyagáramlásáról, darálók, keverő berendezések geometriai méreteinek optimalizálásáról, talajművelő-gép szerszám geometriájának meghatározásáról (6. ábra).

 

 

 

5. ábra: A szemcsehalmazok diszkrételemes modellezése bonyolult feladat, de nagyon hatékony

 

 

 

 

6. ábra: A tárolótorony ürítés diszkrételemes modellezése

 

A modellezési kísérletek és vizsgálatok eredményeit azonban minden esetben validálni kell, valamilyen valós körülmények között végzett méréssel és vizsgálattal.

Ehhez kapcsolódóan Deákvári József a VM MGI munkatársa „A méréstechnika jelentősége a mezőgazdasági gépfejlesztésben” címmel tartott előadást.

Az előadás bevezetőjében az előadó utalt a VM Mezőgazdasági Gépesítési Intézet és jogelődeinek 140 éves múltjára, hagyományaira és a mezőgazdasági erő- és munkagépek, telepi berendezések vizsgálatában szerzett szakmai eredményeire és tapasztalatára.

A gépvizsgálatok eredményei nélkülözhetetlenek az egyes alapkutatási feladatok megoldásában, mezőgazdasági gépek gyári fejlesztésében.

A gép műszaki paramétereit, üzemeltetési információit szolgáló tesztekben, termesztéstechnológiai vizsgálatokkal, azok összeállításával a mezőgazdasági erő- és munkagépek minősítésével.

A felsorolt feladatok azonban csak – a korrekt vizsgálat módszerén belül alkalmazott – megfelelő méréstechnikával, és a mérési adatok pontos feldolgozásával és elemzésével oldhatók meg.

A mérési módszerek közül a mechanikai mennyiségek mérésére mezőgazdasági gépek vizsgálata során az elektrotenzometrikus méréstechnika nagyon eredményesen használható.

Az előadásban részletesen ismertetésre került a mérőkör összeállítása, annak elemei, érzékelők, mérőerősítők, adatrögzítők, induktív forgásérzékelő, optikai érzékelők (forgás jeladók) tenzometrikus nyomásértékelők.

A tenzometrikus, különböző méréshatárú erőmérőcellák, saját készítésű érzékelő (7. ábra), kísérleti kapaszár nyúlásmérő bélyeggel.

Ismertetésre kerültek a különböző nyúlásmérő bélyegek, az elektrotenzometrikus mérés alapösszefüggései, a nyúlásmérő bélyegek jellemzői.

Az előadás részletesen kitért a nyúlásmérő bélyegek különböző – az érzékenységet meghatározó – negyedhidas, félhidas és egész hidas kapcsolására, az érzékelők tervezésére, hangsúlyozva a mechanikus igénybevétel pontos meghatározásának fontosságát, a pontosságot meghatározó egyéb tényezők mellett.

 

 

 

7. ábra: A pontos mérést a mechanikai igénybevétel meghatározása alapozza meg

 

A megfelelően kialakított elektro-tenzometrikus eszközökkel pontosan meghatározható a mezőgazdasági gépek szerkezeteinek húzó, nyomó, csavaró igénybevétele (8. ábra).

 

 

 

 

8. ábra: Az elektro- tenzometrikus szántóföldi mérések a gyártmányfejlesztésben is nélkülözhetetlenek

 

Dr. Fekete Gyula, a MEGOSZ főtitkára rövid beszámolójában ismertette a 7.000 dolgozót foglalkoztató mezőgépipari vállalkozások 2012. évi eredményét, miszerint a magyar mezőgépipar az elmúlt évben a hazai mezőgépimport értékesítésnél jóval nagyobb exportteljesítést produkált.

A hazai mezőgépgyártók újdonságai közül pedig bemutatásra került a Bagodi Mezőgép sorfüggetlen aprítékkészítő gépe (9. ábra), a Farm-Gép Kft. tűzoltó aggregátja, a Ferro-Flex műtrágya konténer emelője, az IKR erdészeti kiközelítő kocsija, Güttler Kft. kultivátora, a Hevesgép kőgyűjtő begyűjtője, Omikron soron tartó automatikája, és a győri Rekord Gépgyár hómaró berendezése.

 

 

9. ábra: A Bagodi Mezőgép új fejlesztésű, sorfüggetlen aprítékkészítő gépe

 

A rendezvényt a Hofherr G-35-ös traktor kiállása – melyen a résztvevők bemutathatták vezetési tudásukat – és kötetlen szakmai beszélgetés zárta.

A mezőgazdaság gépesítésével kapcsolatos speciális témakörök ellenére a konferencia sikerét és aktualitását a résztvevő fiatal szakemberek nagy érdeklődése, és idősebb korosztály szélessávú generációs részvétele is alátámasztott.