Ottimizzazione della selezione dei materiali per parti di macchine agricole

Parti di macchine agricole di solito operano in condizioni naturali come terreno, fango, acqua, vento e sabbia e spesso affrontano carichi elevati, impatti, vibrazioni e altre condizioni di lavoro, che richiedono che le parti abbiano eccellenti proprietà antiattrito, antiimpatto, anticorrosione, resistenza all'usura e altre proprietà. Attraverso l'ottimizzazione della selezione dei materiali, è possibile garantire che le parti meccaniche possano funzionare stabilmente e per lungo tempo in queste condizioni difficili, ridurre guasti e danni e ridurre i costi di manutenzione e sostituzione.

I requisiti prestazionali dei componenti delle macchine agricole variano a seconda dell'ambiente di utilizzo e della funzione. Parti comuni di macchine agricole come motori, sistemi di trasmissione, strumenti di lavoro (come lame, vomeri), sistemi di sospensione, pneumatici, ecc., affrontano ciascuno ambienti di lavoro e requisiti meccanici diversi, quindi anche i requisiti per i materiali sono diversi. Di seguito sono riportati alcuni requisiti prestazionali chiave:
Elevata resistenza ed elevata tenacità: le parti delle macchine agricole devono resistere a carichi elevati, impatti elevati e frequenti sollecitazioni meccaniche. Ad esempio, gli ingranaggi di trasmissione, i cuscinetti, le cremagliere, i bracci della gru e altre parti saranno costantemente soggetti a pressione e impatto durante il lavoro, quindi devono avere elevata resistenza alla trazione, carico di snervamento e buona tenacità per evitare fessurazioni o rotture durante il funzionamento a lungo termine.
Resistenza all'usura: le parti delle macchine agricole solitamente funzionano in un ambiente di attrito, soprattutto durante l'agricoltura e la raccolta, e spesso entrano in contatto con oggetti duri come terra, sabbia e pietra. La resistenza all'usura è un criterio importante per la selezione dei materiali, che può ridurre efficacemente il guasto delle parti dovuto all'usura.
Resistenza alla corrosione: poiché le macchine agricole operano spesso in un ambiente umido o corrosivo, in particolare i sistemi di irrigazione o le raccoglitrici di riso, è necessario selezionare materiali con buona resistenza alla corrosione, come acciaio inossidabile, lega di alluminio, ecc., per evitare che le parti meccaniche si corrodano a causa del contatto prolungato con umidità, fertilizzanti o pesticidi.
Resistenza alle alte temperature: alcune parti delle macchine agricole, come parti del motore, sistemi frenanti, ecc., possono funzionare in un ambiente ad alta temperatura, richiedendo che il materiale abbia un'elevata resistenza al calore per evitare deformazioni, affaticamento o danni dovuti all'alta temperatura.
Resistenza alla fatica: alcune parti delle macchine agricole, come i sistemi di trasmissione, i dispositivi di sospensione, le ruote, ecc., sono soggette a sollecitazioni alternate durante un lavoro a lungo termine e sono soggette a danni da fatica. Pertanto, i materiali con elevata resistenza alla fatica sono stati ampiamente utilizzati nelle macchine agricole.

La selezione dei materiali per le parti delle macchine agricole dovrebbe considerare in modo esaustivo i requisiti di utilizzo, le condizioni di lavoro e l'economia. I materiali di parti e componenti di macchine agricole comunemente utilizzati includono le seguenti categorie:
Acciaio: l'acciaio è uno dei materiali più comunemente utilizzati nelle parti e nei componenti delle macchine agricole. L'acciaio ha un'elevata resistenza, un'elevata durezza, una buona tenacità e buone prestazioni di lavorazione. È adatto per la maggior parte delle parti e dei componenti di macchine agricole, in particolare quelli che devono resistere a carichi e impatti di grandi dimensioni, come ingranaggi, cuscinetti, bracci di gru, ecc. L'acciaio può anche essere migliorato mediante lega, trattamento termico e altri mezzi secondo necessità. Ad esempio, gli acciai altolegati come l'acciaio al cromo e l'acciaio al manganese hanno un'eccellente resistenza all'usura e agli urti e sono ampiamente utilizzati in parti e componenti chiave delle macchine agricole.
Ghisa: la ghisa è ampiamente utilizzata anche nelle macchine agricole, soprattutto nelle occasioni in cui è richiesta una buona resistenza all'usura e bassi costi di produzione. La ghisa ha buone proprietà di fusione ed è adatta per la produzione in serie di corpi motore, cambi, corpi di pompe idrauliche e altre parti. Ghisa grigia, ghisa duttile e altri materiali sono spesso utilizzati nei telai delle macchine agricole, nelle strutture di supporto, ecc. grazie alla loro resistenza all'usura e all'elevata robustezza.
Lega di alluminio: la lega di alluminio è leggera, resistente alla corrosione e buona nella lavorazione. Viene spesso utilizzato nelle parti non portanti delle macchine agricole, come alloggiamenti, telai strutturali e alcuni organi di trasmissione. I materiali in lega di alluminio possono ridurre efficacemente il peso dei macchinari e migliorare l'efficienza del carburante, soprattutto nelle moderne macchine agricole.
Materiali compositi: con il progresso della scienza e della tecnologia, l'applicazione di materiali compositi (come materiali compositi in fibra di carbonio e plastica rinforzata con fibra di vetro) nelle macchine agricole è gradualmente aumentata. I materiali compositi hanno le caratteristiche di leggerezza, elevata resistenza, resistenza alla corrosione e resistenza all'usura. Sono adatti per parti di macchine agricole che richiedono requisiti di elevata resistenza ed elevata riduzione del peso, in particolare alcune macchine agricole di fascia alta.
Acciaio inossidabile e leghe resistenti alla corrosione: le macchine agricole, soprattutto se utilizzate in ambienti umidi o corrosivi, devono scegliere materiali con una forte resistenza alla corrosione. Ad esempio, i materiali in acciaio inossidabile sono ampiamente utilizzati nei sistemi di irrigazione agricola, nei sistemi di irrorazione e nelle parti che entrano in contatto con fertilizzanti e pesticidi. Le leghe resistenti alla corrosione vengono spesso utilizzate nelle parti esposte delle macchine agricole, come gli irrigatori e gli ugelli nelle operazioni nei terreni agricoli.
Materiali polimerici: anche l'applicazione di materiali polimerici come polietilene (PE) e poliuretano (PU) nelle macchine agricole è gradualmente aumentata. Hanno un'eccellente resistenza all'usura, alla corrosione chimica e una buona resistenza agli urti e sono adatti per parti che entrano in contatto diretto con il terreno e i fertilizzanti nelle operazioni nei terreni agricoli, come cingoli, cinghie di trasmissione, guarnizioni, ecc.