مدل‌ دینامیکی بار وارد بر مفاصل ران و مچ پا هنگام کار با سمپاش پشتی موتوری

ماشین های کشاورزی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 30 مرداد 1402   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی لاتین

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.2023.82788.1171

نویسندگان

صدیقه کریمی آورگانی¹؛ علی ملکی^{* 2}؛ شاهین بشارتی³؛ رضا ابراهیمی⁴

¹دانشجوی کارشناسی ارشد گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد ایران.

²دانشیار و عضو هیات علمی گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

³مربی گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

⁴استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

چکیده

هدف اصلی این مقاله توسعه یک مدل دینامیک هفت لینکی از بدن اپراتور در هنگام کار با سمپاش کوله پشتی موتوری است. این مدل شامل مختصات سمپاش نسبت به بدن، اینرسی چرخشی سمپاش، گشتاور ماهیچه‌ای وارد بر روی مفاصل و یک کوپلینگ سینماتیک که در بین دو پا نگه برای حفظ تعادل بدن در نظر گرفته شده است. محدودیت توابع تعیین شدند و معادلات دیفرانسیل غیر خطی حرکت توسط معادلات لاگرانژ استخراج شدند. نتایج نشان می دهد که در ابتدا و انتهای مرحله نوسان، تغییرات نامطلوب نیروی مفصل مچ پا قابل توجه است. بنابراین، آسیب مچ پا به دلیل قرار گرفتن در معرض ارتعاش احتمال بیشتری دارد. سپس اثرات سرعت چرخش موتور و جرم سمپاش بر نیروهای مفصل ران و مچ پا بررسی شد. سرعت چرخش موتور و جرم سمپاش اثرات قابل توجهی بر نیروهای مفصل ران و مچ پا دارد و می تواند به عنوان پارامترهای کنترلی موثر مورد استفاده قرار گیرد. همچنین، نتایج آنالیز نشان می‌دهد که با افزایش سرعت چرخش موتور، فرکانس نیروی مفصل ران افزایش می‌یابد. با این حال، اثرات قابل توجهی بر فرکانس نیروی مفصل مچ پا مشاهده نشده است. نتایج به دست امده از این تحقیق می‌تواند برخی از بینش‌ها را به محققان در براورد ساعات کار مجاز با سمپاش های کوله پشتی موتوری، طراحی پروتز و محاسبات استرس ایمپلنت های لگن و در آینده ارائه دهد.

کلیدواژه‌ها

معادله لاگرانژ؛ اپراتور؛ ارتعاش؛ وزن سمپاش

مراجع