CC BY
33
зики, которые, частично, отмечены в этих тезисах. Кроме Литература
того, следует более требовательно относиться к использо- 1. Вышинский В.А. Новая система постулатов (аксиом) ванию аппарата математики в физических исследованиях, - решение шестой проблемы Д. Гильберта, Единый всерос-уходя, при этом, от навязывания физике надуманных «кра- сийский научный вестник, Москва, - 2016, №2 С.29-35. сивых» формул, которые, как правило, являются следствием «заболевания» ученого синдромом Пигмалиона.
СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОЧНОСТИ И ИЗНОСОСТОЙКОСТИ
ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Дудников Анатолий Андреевич
Канд. тех. наук, профессор кафедры ремонту машин и технологии конструкционных материалов, г. Полтава
Канивец Александр Васильевич
Канд. тех. наук, доцент кафедры общетехнических дисциплин, г. Полтава
Дудник Владимир Васильевич
Канд. тех. наук, старший преподаватель кафедры безопасности жизнедеятельности, г. Полтава
Келемеш Антон Александрович
Канд. тех. наук, старший преподаватель кафедры ремонту машин и технологии конструкционных материалов, г.
Полтава
Пасюта Андрей Григорович
Канд. тех. наук, директор государственного предприятия "Опытное хозяйство им. 9 Января", г. Полтава
АННОТАЦИЯ
В работе приводятся результаты исследований повышения прочности и износостойкости рабочих органов почвообрабатывающих машин, определены напряжения, оказывающие влияние на их прочность и ресурс.
ABSTRACT
The paper presents the results of research increase Srength and durability of working organs of tillers, identify areas that affect their Srength and resource.
Ключевые слова: износостойкость, режущий элемент, прочность, эксплуатационные напряжения, тяговое сопротивление, скорость изнашивания.
Keywords: wear resi^ance, cutting element, Srength, operating voltage, tractive resi^ance, wear rate.
Постановка проблемы. При обработке давлением с уве- данные геометрические параметры и обеспечить их высо-
личением степени деформации происходит повышение кую износостойкость.
прочностных характеристик обрабатываемого материала Имеются данные [3, с. 54] восстановления лемехов на-
деталей, обеспечивающих их износостойкость. Одной из клепкой керамических пластин. Данный способ характери-
важнейших проблем сельскохозяйственного машинострое- зуется низкой стойкостью в условиях ударного воздействия. ния и ремонтного производства является повышение рабо- В литературе приводятся лазерные технологии упроч-
тоспособности режущих элементов почвообрабатывающих нение поверхностей почвообрабатывающих органов [4, с.
рабочих органов за счет повышения их прочностных и из- 320]. Однако, авторы отмечают, что влияние лазерной об-
носностных свойств. работки на рабочие поверхности почвообрабатывающих
Поэтому вопросы проведения исследований в этом на- органов требует проведения существенных теоретических и
правлении приобретают особую актуальность. экспериментальных исследований.
Анализ основных исследований. Решение указанной Имеются и другие методы повышения надежности ука-
проблемы может быть обеспечено применением упрочняю- занных деталей, которые находятся в стадии эксперимен-
щих обработок при изготовлении и восстановлении рабочих тальных исследований и требуют дорогостоящего техноло-
органов, позволяющих уменьшить влияние трения при дви- гического оборудования.
жении пласта почвы по их поверхности. Согласно данным Цель исследования. Определение напряжений, действу-
[1, с. 8], это может быть достигнуто хромированием рабочих ющих на рабочие органы почвообрабатывающих машин,
поверхностей деталей. Однако, этот метод связан со значи- оказывающих влияние на их прочность и износостойкость. тельными экономическими затратами. Результаты исследований. Расчет на прочность рабочих
В литературе [2, с. 231] имеются данные по созданию органов проводили путем определения значений напряже-
трехсменных лемехов, которые не нашли должного приме- ний в опасных сечениях. Так, для лемеха плуга, лапы куль-
нения поскольку отличались высокой стоимостью и недо- тиватора опасным является сечение в зоне первого от носка
статочной долговечностью. крепежного отверстия. Для дисковых рабочих органов (ди-
Основная задача при восстановлении рабочих органов ски копачей свеклоуборочных машин, диски сошников зер-
почвообрабатывающих машин - выбор эффективного тех- новых сеялок) опасным сечением является место в шпульке,
нологического процесса, позволяющего восстановить за- либо на валу.
Прочностной расчет плужных лемехов проведен на основании известных закономерностей [5, с. 321]. Действующие в опасном сечении напряжения определяются по известной зависимости:
о=(Р4)М, (1)
где: Р - сосредоточенная нагрузка; 1 - изгибающее плечо; w - момент сопротивления сечения лемеха в опасном сечении, равный:
w=(h2•в)/6, (2)
где: h - толщина лемеха; в - ширина лемеха в опасном сечении.
Причиной изгибающих напряжений в опасном сечении плужного лемеха является нагрузка Р, сосредоточенная на его носке, определяемая по следующей зависимости, основанной на априорных данных о физико-механических свойствах материала:
Р=(^о)Л, (3)
Изгибающее плечо 1 определялось расстоянием от носка лемеха до центра первого к нему крепежного отверстия и равное 250 мм для всех исследуемых вариантов лемехов.
Прочностные свойства трапециевидных лемехов, изготовленных из стали 65Г, исследовались в хозяйствах Полтавской области при скорости пахоты 2,8...3,0 м/с. У новых лемехов из стали 65Г толщиной 12,5 мм деформация носила маловыраженный характер. У лемехов, восстановленных привариванием шин из стали 45 с наплавкой сормайтом и вибрационным упрочнением деформации не было. Значение усилия, действующего на носок лемеха в обычных условиях эксплуатации составило 1500.2000 Н, а усреднённые эксплуатационные напряжения в опасном сечении лемеха толщенной 12,5 мм составили 250...320 МПа, что значительно меньше пределов текучести и выносливости для стали 65Г.
Аналогичный расчёт для стрельчатой лапы культиватора показывает, что эксплуатационные напряжения в опасном сечении лапы культиватора в среднем составляют 80.110 МПа. Подобный расчёт дисков сошников зерновых сеялок и дисков копачей свёклоуборочных машин свидетельствует, что максимальная величина напряжений, возникающих в "заделке дисков" находится в пределах 240.300 МПа.
Было установлено, что обычные эксплуатационные напряжения у всех основных видов почвообрабатывающих машин не превышают величины 300 МПа, что значительно меньше предела выносливости (600.650 МПа).
Для обеспечения высокой прочности и низкой интенсивности изнашивания рабочих органов почвообрабатывающих машин важное значение имеет назначение толщины их материала, которая должна определяться на основании научно обоснованных расчётов на прочность [6, с. 331].
На основании исследований получены эмпирические зависимости определения толщины рабочих органов почвообрабатывающих машин. Для лемехов плугов:
h=XPшax•(2,5+0,002cв)/(6cв ), (4)
где: £Pmax - максимальное тяговое сопротивление, действующее на корпус плуга; с - предел прочности стали. Для стрельчатых культиваторных лап: h=XXPmax-(2,5+0,002cBycB, (5)
Для дисков копачей свёклоуборочных машин: h=EEPmaM2,5+0,002oi;ya,3oi; ), (6)
При определении величины износа следует учитывать удельное давление, свойства почвы, характеристики материала, наработку на рабочий орган.
Весьма актуальной в повышении ресурса техники является проблема совместного расчёта рабочих органов почвообрабатывающих машин на прочность и износостойкость, поскольку в результате действия износных нагрузок, материал основы рабочего органа изнашивается и, соответственно, возникают проблемы по прочности, связанные с повышением изгибающих напряжений. Их снижению, а, следовательно, повышению прочности способствует метод упрочнения материала рабочих органов. Установлено, что для лемехов, подвергнутых вибрационному упрочнению величина износа по ширине лезвия после 6 ч. эксплуатации в 1,74 раза меньше по сравнению с новыми образцами.
В результате вибрационного воздействия на 20.35% возрастает твёрдость обработанной поверхности лезвия лемеха с 480 Н/мм2 до 570 Н/мм2 .
Как показали эксплуатационные испытания, скорость изнашивания лезвия и носка культиваторных лап, восстановленных привариванием угловых пластин из стали 45 с наплавкой сормайтом и вибрационным упрочнением соответственно в 1,84.1,88 раза меньше чем у новых лап.
Выводы. Проведенный расчёт на прочность позволил выявить опасные сечения рабочих органов почвообрабатывающих машин, оценить их прочностные свойства величиной интенсивности изнашивания режущих элементов, восстановленных вибрационным упрочнением, и сравнить их с новыми рабочими органами.
Список литературы:
1. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Камбалов В.С. Основы расчёта на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977.- С.7-10.
2. Рабинович А.Ш. Оценка новых конструкций лемехов и упрочненных лемехов. М.: 1980. - С. 229-233.
3. Гончаренко В.В. Способ восстановления лемехов . металлокерамическими пластинами. Орёл: Изд-во Орёл ГАУ, 2004.- 62 с.
4. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Зуев И.В., Кикора А.Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов. М.: Машиностроение, 1985.- 496 с.
5. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1976.- 608 с.
6. Синеоков Г.Н., Панов И.М., Теория и расчёт почвообрабатывающих машин. М.: Машиностроение, 1987.- 328 с.
