CC BY
25УДК 621.762
АНАЛИЗ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
ЛАП КУЛЬТИВАТОРОВ
Степанов Михаил Викторович, кандидат технических наук, доцент, Трушина Лидия Николаевна, старший преподаватель, Лазарь Вера Владимировна, старший преподаватель; ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва, РФ
В статье приведен анализ способов повышения работоспособности лап культиваторов. Повышение работоспособности рабочих органов культиваторов в первую очередь определяется увеличением ресурса при эксплуатации, который достигается применением эффективных технологий упрочнения.
Ключевые слова: работоспособность; ресурс;упрочнение; почвообрабатывающая машина; износостойкость.
ANALYSIS OF WAYS TO IMPROVE THE PERFORMANCE OF CULTIVATOR PAWS
Stepanov Mihail Viktorovich, PhD (Cand. Tech. Sci.), associate professor, Trushina Lidiya Nikolaevna, senior lecture, Lazar' Vera Vladimirovna, senior lecture; Russian Timiryazev State Agrarian University, Moscow, Russian Federation
The article provides an analysis of ways to improve the performance of cultivators 'paws. Improving the performance of the working bodies of cultivators is primarily determined by increasing the resource during operation, which is achieved by using effective hardening technologies.
Keywords: efficiency; resource; hardening; tillage machine; wear resistance.
Для цитирования: Степанов М.В., Трушина Л.Н., Лазарь В.В. Анализ способов повышения работоспособности лап культиваторов // Наука без границ. 2020. № 1(41). С. 54-58.
При работе рабочие органы почвообрабатывающих машин постоянно контактируют с абразивом почвы, что приводит к быстрому их изнашиванию. В связи с этим до 80...90% стоимости ремонта почвообрабатывающих орудий составляют расходы на запасные части.
Снизить эти затраты возможно повышением их долговечности. Упрочнение серийных деталей почвообрабатывающих машин позволяет в 2-3 раза повысить их первоначальный ресурс благодаря применению эффективных
технологий упрочнения. При исследовании взаимодействия абразива с поверхностью рабочего органа становится ясно, что для увеличения долговечности необходимо повысить абразивную износостойкость детали.
Существует множество способов повышения ресурса культиваторных лап. Находят новое применение композиционные материалы при упрочнении носовой и лезвийной части лап. При производстве стрельчатых лап широко используют металлокерамическое упрочнение, а также закалку ТВЧ [1, 2].
В настоящее время новым перспективным способом упрочнения, позволяющим значительно повысить твердость и износостойкость режущих кромок лап культиваторов и других рабочих органов, является их элек-тровибродуговое упрочнение (ЭВДУ) металлокерамическими материалами (МКМ). При ЭВДУ на упрочняемую поверхность рабочего органа в виде пасты наносят МКМ и при горении прямой дуги происходит как термодиффузионное упрочнение его поверхности легирующими элементами, входящими в состав МКМ, так и электровибродуговая наплавка метал-локерамических покрытий. Отличительной особенностью ЭВДУ является
отсутствие значительного теплового вложения в материал рабочего органа при его упрочнении [3, 4, 5].
Для оценки эффективности использования ЭВДУ для упрочнения лап культиваторов проводились полевые испытания лап культиватора КШУ12Н, выпускаемого Грязинским культиваторным заводом. Испытания проводились на супесчаных почвах. Наработка на одну лапу по результатам испытаний составила 15,5 га. Испытывались лапы культиватора, упрочненные ЭВДУ с использованием МКМ в сравнении с новыми неупроч-ненными лапами.
Износ культиваторных лап представлен на рис.
Профиль во&ой тпы
Профиль изношенной лзпы
Хг - износ левого крыла лапы; Х2 - износ правого крыла лапы; Х3 - износ носка лапы
Рис. Схема измерения износа лапы
Для упрочнения лап культиваторов методом ЭВДУ предлагается использовать пасту, содержащую наплавочный порошок ПГ-10Н-01, буру Ыа2В407, карбид бора В4С, криолит Ма3А№6, оксид кремния БЮ2 и алюминиевый порошок. Паста готовится смешением указанных компонентов механическим способом с добавлени-
ем связующего вещества [2, 6]. В качестве связующего использовался 30% водный раствор натриевого жидкого стекла Ма2БЮ3. У половины испытуемых лап паста наносилась на лезвийную часть. На оставшиеся лапы пасту наносили на противоположную, относительно лезвия, поверхность. Толщина нанесенного слоя пасты состав-
ляла 2,5...3,0 мм. После нанесения она высушивалась до затвердевания. При температуре 90...95°С время затвердевания не превышало 8.10 мин.
ЭВДУ лап осуществляли на установке ВДГУ-2 конструкции ФНАЦ ВИМ
Таким образом, проведенные испытания позволили установить эффективность ЭВДУ лап культиваторов с использованием паст из МКМ. Износостойкость таких лап, упрочненных со стороны лезвия, оказалась в среднем в 1,7 раза выше, чем у серийных изделий. После наработки 15,5 га упрочненные лапы еще можно использовать для обработки почвы, тогда как неупрочнен-ные лапы достигли своего предельного состояния и подлежат замене.
Повышения износостойкости деталей можно добиться при помощи термической обработки стали, но это применительно лишь к тем рабочим органам, которые работают при небольших скоростях движения в почве. Термоупрочнение оправдано с технологической точки зрения, однако метод требует дальнейших исследований в аспекте оптимизации параметров режима, глубины обработки и подбора составов сталей [7, 8].
Нанесение износостойких сплавов
на следующих режимах: сила тока I = 70...80А, напряжение и = 60В, частота вибрации графитового электрода -50 Гц. После ЭВДУ производилась термическая обработка лезвий лап ТВЧ.
Результаты представлены в табл.
на поверхность трения лап, которая испытывает значительное давление почвенной массы, позволяет в несколько раз повысить их долговечность. Разрабатывают методы, связанные с нанесением покрытий высокой абразивной стойкости. Одним из таких методов является наплавка на лезвийную часть абразивостойкого слоя, которая может выполняться разными технологическими вариантами. Отличия заключаются в применении различных способах наплавки, электродных материалов, пространственного расположения наплавленного слоя, степени упрочняющего воздействия на ту или иную часть изделия [9].
Зачастую использование сложных технологий (например, плазменная наплавка), дорогостоящих наплавочных материалов с дефицитными легирующими элементами часто не приводит к ожидаемому повышению ресурса. Высокие температуры обработки и возникающие на структурном уров-
Таблица
Значения износов культиваторных лап по результатам полевых
Способ упрочения Результаты полевых испытаний
Среднее арифметическое значение износа носка лап, мм Среднее арифметическое значение износа крыльев лап, мм
ЭВДУ (паста со стороны лезвия) 39 9,25
ЭВДУ (паста с противоположной лезвию стороны) 50,3 6,9
Без упрочнения 64,5 10
не напряжения также не способствуют достижению высокой стойкости к абразивному изнашиванию вследствие трещинообразования покрытий. При наличии большой толщины наплавленного слоя ухудшаются агротехнические требования. При данном методе упрочнения нельзя исключить безвозвратные потери дорогостоящих легирующих элементов [10, 11].
Последнее время разрабатываются новые конструкции лап. Увеличение долговечности происходит за счет
сборной конструкции носовой части, которая, как известно, в большей степени подвержена интенсивному износу. Исследуют и применяют различные материалы при производстве накладных элементов, относительная износостойкость которых в несколько раз больше материала, из которого изготовлена лапа. Это позволяет добиться наиболее равностойкой конструкции лапы, что позволяет и дальше использовать остаточный ресурс её лезвийной части.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кравченко И.Н. Ресурсосберегающие технологии ремонта сельскохозяйственной техники: учебное пособие / И.Н. Кравченко, В.М. Корнеев, Д.И. Петровский, Ю.В. Катаев. - М.: ФГБНУ «Росинформагротех». 2018. - 184 с.
2. Кравченко И.Н. Подготовка поверхностей деталей для нанесения упрочняющих покрытий / И.Н. Кравченко, Ю.В. Катаев, В.А. Сиротов, Я.В. Тарлаков // Сельский механизатор. 2017. № 8. С. 36-38.
3. Кравченко И.Н. Применение плазменно-напыленных ферроокислов для поршневых колец автотракторных двигателей / И.Н. Кравченко, А.А. Пузряков, Ю.В. Катаев, И.Е. Пупавцев, Д.Г. Гречко // Труды ГОСНИТИ. 2016. Том 122. С. 188-193.
4. Кравченко И.Н. Методика обоснования структурных элементов обслуживания мобильного парка сельскохозяйственных машин / И.Н. Кравченко, В.М. Корнеев, Ю.В. Катаев, М.С. Овчинникова // Труды ГОСНИТИ. 2017. Том 127. С. 41-46.
5. Кравченко И.Н. Оценка остаточных напряжений и прочности покрытий повышенной толщины при послойном их формировании / И.Н. Кравченко, О.В. Закарчев-ский, Ю.В. Катаев, А.А. Коломейченко // Труды ГОСНИТИ. 2017. Том 127. С. 171-175.
6. Катаев Ю.В., Малыха Е.Ф. Роль инженерно-технического обеспечения в сельскохозяйственном производстве // Наука без границ. 2018. № 8(25). С. 19-23.
7. Катаев Ю.В., Малыха Е.Ф. Повышение эффективности дилерских предприятий на основе управления качеством услуг // Наука без границ. 2018. № 5(22). С. 73-78.
8. Катаев Ю.В., Малыха Е.Ф., Вялых Д.Г. Организация технического сервиса машинно-тракторного парка на региональном уровне // Наука без границ. 2017. № 11(16). С. 60-64.
9. Малыха Е.Ф. Проблема ресурсосбережения в машиноиспользовании // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина. 2010. № 5(44). С. 92-94.
10. Катаев Ю.В., Малыха Е.Ф., Вялых Д.Г. Организация технического сервиса машинно-тракторного парка на региональном уровне // Наука без границ. 2017. № 11(16). С. 60-64.
11. Корнеев В.М., Катаев Ю.В. Система обеспечения работоспособности техники в агропромышленном комплексе // В сборнике: Аграрная наука в условиях модернизации и инновационного развития АПК России. Сборник материалов Всероссийской научно-методической конференции с международным участием, посвященной 100-летию академика Д.К. Беляева. 2017. С. 86-91.
REFERENCES
1. Kravchenko I.N., Korneev V.M., Petrovskij D.I., Kataev Yu.V. Resursosberegayushchie tekhnologii remonta sel'skohozyajstvennoj tekhniki: uchebnoe posobie [Resource-saving technologies for repairing agricultural machinery: tutorial]. Moscow, FGBNU «Rosinformagrotekh», 2018, 184 p.
2. Kravchenko I.N., Kataev Yu.V., Sirotov V.A., Tarlakov YA.V. Podgotovka poverhnostej detalej dlya naneseniya uprochnyayushchih pokrytij [Preparation of surfaces of parts for applying reinforcing coatings]. Sel'skij mekhanizator, 2017, no. 8, pp. 36-38.
3. Kravchenko I.N., Puzryakov A.A., Kataev Yu.V., Pupavcev I.E., Grechko D.G. Primenenie plazmenno-napylennyh ferrookislov dlya porshnevyh kolec avtotraktornyh dvigatelej [Application of plasma-sprayed ferro-oxides for piston rings of motor-tractor engines]. Trudy GOSNITI, 2016, vol. 122, pp. 188-193.
4. Kravchenko I.N., Korneev V.M., Kataev Yu.V., Ovchinnikova M.S. Metodika obosnovaniya strukturnyh elementov obsluzhivaniya mobil'nogo parka sel'skohozyajstvennyh mashin [Methodology for substantiating the structural elements of servicing a mobile fleet of agricultural machines]. Trudy GOSNITI, 2017, vol. 127, pp. 41-46.
5. Kravchenko I.N., Zakarchevskij O.V., Kataev Yu.V., Kolomejchenko A.A. Ocenka ostatochnyh napryazhenij i prochnosti pokrytij povyshennoj tolshchiny pri poslojnom ih formirovanii [Evaluation of residual stresses and strength of coatings of increased thickness during their layer-by-layer formation]. Trudy GOSNITI, 2017, vol. 127, pp. 171175.
6. Kataev Yu.V., Malyha E.F. Rol' inzhenerno-tekhnicheskogo obespecheniya v sel'skohozyajstvennom proizvodstve [The role of engineering and technical support in agricultural production]. Nauka bez granic, 2018, no. 8(25), pp. 19-23.
7. Kataev Yu.V., Malyha E.F. Povyshenie effektivnosti dilerskih predpriyatij na osnove upravleniya kachestvom uslug [Improving the efficiency of dealer companies based on service quality management]. Nauka bez granic, 2018, no. 5(22), pp. 73-78.
8. Kataev Yu.V., Malyha E.F., Vyalyh D.G. Organizaciya tekhnicheskogo servisa mashinno-traktornogo parka na regional'nom urovne [Organization of technical service of the machine and tractor fleet at the regional level]. Nauka bez granic, 2017, no. 11(16), pp. 60-64.
9. Malyha E.F. Problema resursosberezheniya v mashinoispol'zovanii [The problem of resource saving in machine use]. Vestnik Federal'nogo gosudarstvennogo obrazovatel'nogo uchrezhdeniya vysshego professional'nogo obrazovaniya Moskovskij gosudarstvennyj agroinzhenernyj universitet im. V.P. Goryachkina, 2010, no. 5(44), pp. 92-94.
10. Kataev Yu.V., Malyha E.F., Vyalyh D.G. Organizaciya tekhnicheskogo servisa mashinno-traktornogo parka na regional'nom urovne [Organization of technical service of the machine and tractor fleet at the regional level]. Nauka bez granic, 2017, no. 11(16), pp. 60-64.
11. Korneev V.M., Kataev Yu.V. Sistema obespecheniya rabotosposobnosti tekhniki v agropromyshlennom komplekse [System for ensuring the efficiency of equipment in the agro-industrial complex]. V sbornike: Agrarnaya nauka v usloviyah modernizacii i innovacionnogo razvitiya APK Rossii. Sbornik materialov Vserossijskoj nauchno-metodicheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem, posvyashchennoj 100-letiyu akademika D.K. Belyaeva, 2017, pp. 86-91.
Материал поступил в редакцию 22.01.2020 © Степанов М.В., Трушина Л.Н., Лазарь В.В., 2020
