Applicability of Strain Gauge Methods for Experimental Determination of Operating Stress of Construction, Road and Agricultural Machines Attached to Tractors


Cite item

Full Text

Abstract

The operating stress of construction, road and agricultural machines is determined during experimental and factory tests using force sensors. The aim of the research is to improve the methods of experimental determination of horizontal forces transferred by mobile implements using strain gauges combined with the elements of fastening of technological machines. The stress-strain state and deformations of measuring strain gauges at their different arrangements on strain gauge pins of circular cross-section are considered. When determining the horizontal load on the vehicle with the use of pre-calibrated strain gauge pins, it was experimentally established that the mentioned strain gauges can additionally react to the vertical load, which leads to the emergence of systematic errors in estimating the horizontal load. To eliminate this, it is proposed that before the main calibration of the horizontal force sensors, it is necessary to pre-determine the position at which the calibrated strain gauge will not respond to the vertical force, by rotating it relative to the longitudinal axis and then ensuring fixation in this position. The influence of axial forces on strain gauge pins, picked up by the strain gauges, can also lead to distortion of the stress field in the body of the strain gauge. Taking into account this influence on the strain gauge pins requires additional experimental studies.

About the authors

Aleksey F. Rogachev

Volgograd State Agrarian University; Volgograd State Technical University

Author for correspondence.
Email: rafr@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3077-6622
SPIN-code: 8413-5020

D.Sc. (Technology), Professor, Department of Mathematical Modeling and Informatics, Volgograd State Agrarian University; Professor of the Department of Information Systems in Economics, Volgograd State Technical University

26 Universitetsky Ave., Volgograd, 400002, Russian Federation; 28 Lenin Ave., Volgograd, 400005, Russian Federation

Anatoly A. Karsakov

Volgograd State Agrarian University

Email: karsakov.anatol.57@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0573-5829
SPIN-code: 9755-0706

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head of Laboratory of Technical Systems in Agricultural Industry

26 Universitetsky Ave., Volgograd, 400002, Russian Federation

Anatoly A. Martynov

Volgograd State Agrarian University

Email: azazkabest@gmail.com
ORCID iD: 0009-0004-6031-8528

Student, Engineering and Technology Faculty

26 Universitetsky Ave., Volgograd, 400002, Russian Federation

References

  1. Cheremnykh S.V. Theoretical and experimental modeling of deformation of a cylindrical shell made of 45 steel under complex loading. Structural mechanics of engineering structures and buildings. 2022;18(2):150-160. (In Russ.) http://doi.org/10.22363/1815-5235-2022-18-2-150-160 EDN: AYLPZU
  2. Rogachev A., Korsakov A. Experimental determination of the load of mounted working bodies aggregated with tractors. In: Beskopylny A., Shamtsyan M. (ed.). XIV International Scientific Conference “INTERAGROMASH 2021”. Lecture notes on networks and systems. Springer, Cham. 2022;247:315-324. http://doi.org/10.1007/978-3-030-80946-1_32 EDN: WRVAZE
  3. Kaner B. Investigation of the use of a strain gauge in experiments on stretching, torsion and bending. Sigma Journal of Engineering and Natural Sciences. 2024. p. 755-766. http://doi.org/10.14744/sigma.2024.00065 EDN: QYYYMF
  4. Karsakov A.A., Rogachev A.Sh., Kosulnikov R.A., Gapich D.S. Strain gauge policy, primarily for measuring the horizontal position of a well-known government agency. Patent for invention RU 2748865 C1, 06/01/2021. Application No. 2020132788 dated 05.10.2020. (In Russ.) EDN LIKFOM
  5. Antonov A.S. The software part, the fundamental and organizational structure of the software and hardware complex for ensuring the safety of hydraulic engineering and hydropower facilities under construction. Structural mechanics of engineering structures and buildings. 2020;16(6):465-471. (In Russ.) http://doi.org/10.22363/1815-5235-2020-16-6-465471 EDN: PECKWX
  6. Buffia G., Manciola P., De Lorenzi L., Cavalagli N., Comodini F. Calibration of finite element models of concrete arch-gravity dams using dynamic measurements: the example of Ridrakoli. Procedia Engineering. 2017;199:110-115. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.09.169
  7. Yakupov S.N., Gumarov G.G., Yakupov N.M. Experimental and theoretical method for assessing the stiffness and adhesion of coatings on a spherical substrate. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2023; 19(6):577-582. http://doi.org/10.22363/1815-5235-2023-19-6-577-582 EDN: TMWUVY
  8. Zylev V.B., Platnov P.O. Models equivalent in damping in experiments to determine the parameters of internal friction in materials. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2022;18(1):45-53. (In Russ.) http://doi.org/10.22363/1815-5235-2022-18-1-45-53 EDN: JQOUKV
  9. Vybornov A.P., Bigus G.A., Remizov A.L. The use of engineering fracture mechanics in diagnosing the technical condition of potentially dangerous technical devices. Welding production. 2023;(6):46-49. (In Russ.) http://doi.org/10.34641/SP.2023.1063.6.052 EDN: MVVZFY
  10. Imomgulov U., Mamasolieva S., Soataliev D., Imomgulov Sh., Idrisov Kh. The results of determining the parameters of the shell device in experimental studies. In: E3S WEB conferences. IX International Conference on Advanced Agricultural Technologies, Environmental Engineering and Sustainable Development. EDP Sciences - Web Conference, 2024: 06018. http://doi.org/10.1051/e3sconf/202448606018 EDN: QOLTFL
  11. Travush V.I., Karpenko N.I., Kolchunov V.I., Kaprielov S.S., Demyanov A.I., Bulkin S.A., Moskovtseva V.S. Results of experimental studies of high-strength fiber-reinforced concrete beams of circular cross section with combined bending and torsion. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2020;16(4):290-297. http://doi.org/10.22363/1815-5235-2020-16-4-290-297 EDN: JXJMCG
  12. Rogachev A.F., Karsakov A.A., Kosulnikov R.A., Gapich D.S. A device for determining the forces acting on the working body from the soil of agricultural machines, mainly in the soil channel. Patent for the invention RU 2769848 C1, 04/07/2022. Application No. 2021107559 dated 03/22/2021. (In Russ.) EDN OMUPRF
  13. Zubchaninov V.G. On the main hypotheses of the general mathematical theory of plasticity and the limits of their applicability. Solid state mechanics. 2020;55(6):820-826. http://doi.org/10.3103/S0025654420060163 EDN: OPZZJZ
  14. Demyanov A., Kolchunov V.L. Dynamic load in longitudinal and transverse reinforcement during the instantaneous occurrence of a spatial crack in a reinforced concrete element under the action of bending torsion. Journal of Applied Engineering Sciences. 2017;15:377-382. http://doi.org/10.5937/jaes15-14663 EDN: UXTBCX
  15. Makarevich G.V., Salnikova I.A., Saskovets V.V., Povolansky E.I. Stand for studying ground friction. Friction and wear. 2024;45(2):151-159. (In Russ.) http://doi.org/10.32864/0202-4977-2024-45-2-151-159 (In Russ.) EDN: AKNHVJ
  16. Turdaliev V.M., Kosimov A.A., Sheraliev I.I. Determination of traction resistance of a sewing machine based on the theory of similarity. Bulletin of Mechanical Engineering. 2024;103(9):733-738. (In Russ.) http://doi.org/10.36652/00424633-2024-103-9-733-738 EDN: EOVGSJ
  17. Pestryakov E.V., Kataev Yu.V., Kostomakhin M.N., Petrishchev N.A., Sayapin A.S. Control of the technical condition of energy-saturated tractors using artificial intelligence algorithms. Machinery and equipment for the village. 2024;9:2-5. (In Russ.) http://doi.org/10.33267/2072-9642-2024-9-2-5 EDN: IXDPJD
  18. Yakupov S.N., Kiyamov H.G., Yakupov N.M., Khasanova L.I., Bikmukhammetov I.I. Effect of stress concentration in a beam of rectangular cross section in the region of attachment of the longitudinal efforts. Structural Mechanics of Engineering Structures and Buildings. 2018;14(6):451-458. (In Russ.) http://doi.org/10.22363/1815-5235-2018-14-6-451-458 EDN: YUZVQL
  19. Yakupov S.N., Kiyamov H.G., Yakupov N.M. Modeling a synthesized element of complex geometry based on threedimensional and two-dimensional finite elements. Lobachevsky Journal of Mathematics. 2021;42(9):2263-2271. http://doi.org/10.1134/S1995080221090316 EDN: XPCCXJ
  20. Gultyaev V.I., Alekseev A.A., Savrasov I.A., Subbotin S.L. Experimental verification of the isotropy postulate on orthogonal curved trajectories of constant curvature. Lecture Notes in Civil Engineering. 2021;151:315-321. http://doi.org/10.1007/978-3-030-72910-3_46 EDN: XRBBDH
  21. Zubchaninov V.G., Alekseeva E.G., Alekseev A.A., Gultiaev V.I. Modeling of elastoplastic steel deformation in two-link broken trajectories and delaying of vector and scalar material properties. Materials Physics and Mechanics. 2019;42(4):436-444. http://doi.org/10.18720/MPM.4242019_8 EDN: OUYLPE
  22. Rogachev A.F., Karsakov A.A., Kosulnikov R.A., Gapich D.S. Devices for experimental determination of the load of the working organs of the MTA by strain measurement. Scientific Life. 2020;15(7):980-990. (In Russ.) http://doi.org/10.35679/1991-9476-2020-15-7-980-990 EDN: CYSCTJ
  23. Klochkov Yu.V., Pshenichkina V.A., Nikolaev A.P., Vakhnina O.V., Klochkov M.Yu. Four-carbon finite element in a mixed FEM formulation for calculating thin shells of rotation. Structural Mechanics of Engineering Structures and Buildings. 2023;19(1):64-72. (In Russ.) http://doi.org/10.22363/1815-5235-2023-19-1-64-72 EDN: FVOZAA
  24. Celik H.K., Akinci I., Caglayan N., Rennie A.E.W. Structural strength analysis of a rotary drum mower in transportation position. Applied Sciences (Switzerland). 2023;13(20):11338. http://doi.org/10.3390/app132011338 EDN: KJGVJZ
  25. Borovkov A.I., Vafaeva Kh.M., Vatin N.I., Ponyaeva I. Synergistic integration of digital twins and neural networks for advancing optimization in the construction industry: A comprehensive re-view. Construction Materials and Products. 2024;7(4):7. http://doi.org/10.58224/2618-7183-2024-7-4-7 EDN: DCJSJC
  26. Rogachev A.F., Karsakov A.A., Kosulnikov R.A., Konovalov P.V. Method of calibration of tensometric fingers of circular cross-section for measuring horizontal force. Patent for invention RU 2800400 C1, 07/21/2023. Application No. 2023107608 dated 03/28/2023. Заявка № 2023107608 от 28.03.2023. (In Russ.) EDN: BGSPUZ

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».