CC BY
65
Полученные зависимости интенсивности гуттации имеют вид выпуклой параболы, вершина которой совпадает с максимальным значением относительной гуттации (наибольшее текущее значение выделенной гуттационной жидкости брали за 100%). Величина плотности почвы при определенной влажности, при которой обнаружено наибольшее выделение гуттата, соответствует оптимальному уровню плотности разуплотненной почвы. Так, при влажности 30,5% для всего диапазона уплотненной почвы после ее промораживания оптимальным уровнем плотности является интервал 1,0—1,1 г/см3. При влажности 28% интервал смещается в меньшую сторону и принимает значения 0,95-1,05 г/см3.
Для прогнозирования результатов эффективности процесса разуплотнения почвы промораживанием при наличии уровня влажности почвы не менее 28%, по исходной величине ее плотности, например, 1,2 г/см3 (рис. 2), определяем плотность разуплотненной почвы - 1,12 г/см3, по которой из графика изменения относительной гуттации определяем уровень предполагаемой урожайности до 90% от максимально возможного для данной почвы; соответственно при влажности почвы 30,5% уровень предполагаемой урожайности составит 94%.
Таким образом, лабораторные эксперименты показали, что для эффективного процесса разуплотнения уплотненной почвы промораживанием рациональное количество влаги составляет для почвы с плотностью 1,1 и 1,2 г/см3в интервале 29-31%, для почвы с плотностью 1,3 и 1,4 г/см3 в интервалах 28,5-30,5% и 28-30% соответственно.
Разработанная номограмма для определения продуктивной способности почвы после разуплотнения промораживанием позволяет прогнозировать будущий урожай по интенсивности гуттации тест-культуры в зависимости от исходной плотности и влажности почвы в осенне-зимний период.
Литература
1. Скворцова, Е.Б. Сезонная динамика строения порового пространства в пахотных горизонтах серых лесных почв / Е.Б. Скворцова, П.М. Сапожников // Почвоведение. - 2002. - № 3. - С. 319-326.
2. Покровский, Г.П. Исследования по физике грунтов / Г.П. Покровский. - М.: ОНТИ, 1937. - 136 с.
3. Савельев, Ю.А. Методика определения величины разуплотнения почвы промораживанием в зависимости от ее влажности и плотности / Ю.А. Савельев, П.А. Ишкин // Изв. Самарской гос. с.-х. академии. - 2007. - Вып. 3. - С. 19-20.
4. Нугис, Э.Ю. Методические рекомендации экспресс-диагностических исследований по комплексной оценке воздействия ходовых систем мобильных технических средств на почву / Э.Ю. Нугис, ЭА Реппо. - М.: ВАСХНИЛ, 1984. - 24 с.
УДК 631.3.004.67 М.Г. Перепелицын, К.В. Тараканов
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА БЕЗРАЗБОРНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ РЕМОНТНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫМИ СОСТАВАМИ
В статье изложена методика и результаты экспериментальных исследований по определению воздействия ремонтно-восстановительных составов на поверхности трения.
Ключевые слова: поверхность трения, процесс, определение воздействия, ремонтно-
восстановительный состав.
M.G. Perepeltsin, K.V. Tarakanov
THE EXPERIMENTAL RESEARCH OF THE NON- SECTIONAL RECONSTRUCTION PROCESS OF RUBBING SURFACE BY THE REPAIR RECONSTRUCTION COMPOSITIONS
The technique and results of the experimental research for defining effect of the repair reconstruction compositions of rubbing surface are given in the article.
Key words: rubbing surface, prosess, defining effect, the repair reconstruction composition.
В настоящее время наукой предложено несколько альтернативных способов безразборного восстановления геометрических размеров поверхностей трения путем введения различных присадок и добавок. По мнению ряда авторов, наиболее перспективными являются металлокерамические препараты (условно названные производителем «НПО Руспромремонт» ремонтно-восстановительным составом; далее - РВС).
По сравнению с традиционными способами восстановления, как правило, связанными с наплавкой и последующей механической и термической обработкой, использование РВС имеет ряд весьма существенных преимуществ, но их применение не получило широкого распространения, так как вызывает настороженность у большинства потребителей. Это связано с малым количеством экспериментальных исследований воздействия РВС на трибосопряжения и механизмы в целом, а существующая в печати информация о РВС весьма скудна и в основном носит рекламный характер. Механизм образования металлокерамического покрытия (далее - МКП) на поверхности трения, предоставляемый производителями РВС при глубоком анализе, зачастую вступает в противоречия между собой. Практически во всех исследовательских работах оценить воздействие РВС на поверхности трения ДВС пытаются косвенными методами: измерением компрессии, давления масла, расхода топлива и т.д., но фактически образующееся МКП нигде не измерено. Решению этих вопросов и посвящено данное исследование. В задачи исследования входило: теоретически выявить основные параметры, оказывающие влияние на образование МКП, и провести экспериментальные исследования по определению воздействия РВС состава на поверхности трения при их изменении; разработать и апробировать методику непосредственного контроля образующегося МКП.
В результате проведенных теоретических исследований процессов, происходящих в зоне фрикционного контакта в присутствии частиц РВС, выяснилось, что параметром, регулирующим образование МКП на трущихся поверхностях, является температура пятна микроконтакта, при увеличении которой процесс активируется, а при уменьшении останавливается [1-2]. Температура пятна микроконтакта при постоянстве материала и шероховатости поверхности суммируется из равномерно распределенного по детали теплового потока и температуры вспышки на участке локального (фактического) контакта. При установившемся режиме эксплуатации объёмная температура детали имеет практически постоянное значение, а температура вспышки на участке контакта изменяется в больших пределах и является производной от сжимающего усилия и скорости относительного перемещения. Поэтому в разработанной экспериментальной установке варьируются два вышеуказанных параметра, а объёмная температура поддерживается около 800С при помощи нагревательного элемента с термопрерывателем.
В основе установки (рис. 1) использован кулачковый вал и корпус топливного насоса высокого давления (далее - ТНВД) 4ТН-9х10Т. Основанием для выбора кулачкового вала при исследовании явилась эксцентричная форма профилей кулачков, обеспечивающая изменение линейной скорости и контактной нагрузки множество раз за один оборот. Привод осуществлялся при помощи стенда для регулировки топливной аппаратуры КИ 921М (СТДА 2).
Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 - кулачковый вал; 2 - масляная ванна с РВС-препаратом; 3 - роликовый толкатель; 4 - нижняя опора; 5 - верхняя опора; 6 - нагрузочная пружина;
7 - регулировочная гайка; 8 - нагревательный элемент; 9 - термопрерыватель; 10 - корпус;
11 - крышка; 12 - стопорный винт
Изменение линейной скорости на профильных поверхностях кулачков находилось в пределах от 1,42 до 2,31 м/с. Нагрузка, обеспечивающая сжимающее усилие на кулачки вала, создавалась пружиной, с устройством, позволяющим её регулировать. Изменение нагрузки на профилях кулачков находилось в пределах: для 1-го кулачка - 202Н - 4б3,5Н; для 2-го кулачка - 58Н - 196Н; для 3-го кулачка - 64,5Н - 297Н; для 4-го кулачка - 35Н - 367Н.
Предварительно были проведены исследования по поиску способа определения фактического воздействия РВС на профильные поверхности кулачковых валов [3]. Исходя из данных производителей РВС о толщине наращиваемого слоя до 1мм, были опробованы несколько способов микрометрических и оптических измерений до обработки и во время обработки. Никаких изменений в геометрических размерах выявлено не было. Дальнейшее исследование проводилось путем определения изменений в структуре материала поверхностного слоя на металлографическом микроскопе МИМ-7 при увеличении в 150-500 х. Никаких изменений до и после обработки обнаружено не было. В связи с этим, исходя из предположения, что керамика не вступает в реакцию с кислотой, была разработана специальная методика микроскопического исследования образованного МКП путем выявления непротравленных зон. Её апробация проведена на 6-ти необработанных и 4-х обработанных кулачковых валах.
Изготовление образцов проводилось следующим образом: профильные поверхности кулачкового вала до обработки РВС были отполированы на фетровом круге, смоченном в растворе дистиллированной воды и окиси алюминия. Травление производилось 4%-м раствором азотной кислоты в этиловом спирте с последующим промыванием водой и этиловым спиртом. На рис. 3,а показана фотография микроструктуры поверхностного слоя необработанного кулачка, на рис. 3,б,в, г - обработанного составом «РУЭ ТеоИпоіоду».
Микроскопическое исследование формирования керамического слоя на поверхностях трения было проведено при помощи вертикального металлографического микроскопа МИМ-7 при увеличении 500х. Для исследования профилей кулачкового вала по разработанному способу было изготовлено приспособление к МИМ-7 (рис. 2), позволяющее координировать кулачковый вал в пространстве с сохранением значений координат точек на поверхности профилей кулачков при его демонтаже.
Шаг линейного перемещения относительно объектива микроскопа соответствующего зоне изменения сжимающего усилия и скорости качения принят 1мм, шаг углового перемещения профиля кулачка относительно объектива микроскопа в зонах с постоянным сжимающим усилием и скоростью качения принят 150. В итоге на профильных поверхностях кулачкового вала экспериментальной установки находится 212 исследуемых точек, из которых 134 с изменяющимися значениями сжимающего усилия и скорости качения и 78 - с постоянными.
12 3 4 5 6
Рис. 2. Общий вид приспособления к металлографическому микроскопу МИМ-7 для координации профильных поверхностей кулачкового вала в пространстве: 1 - кулачковый вал; 2 - предметный столик;
3 - объектив микроскопа МИМ-7; 4 - шкала линейного перемещения; 5 - шкала углового перемещения;
6 - гайка крепления шкалы углового перемещения
Обработка кулачкового вала РВС проводилась в соответствии с рекомендациями производителя. Общее время обработки 120 часов, периоды дефектовки через каждые 20 часов наработки. Во время де-фектовки исследуемые точки на поверхности профилей кулачков фотографировались и бралась проба мас-
ла из картера экспериментальной установки. Площадь образованного МКП рассчитывалась автоматически по фотографиям в чертежно-конструкторском редакторе КОМПАС-ГРАФИК путем наложения линий, ограничивающих изображение, и соотношения с действительным размером участка видимого в окуляр микроскопа.
В проведённом исследовании площадь образованного покрытия в одной и той же исследуемой точке на поверхности профиля кулачка с течением времени непостоянна, она изменяется в больших пределах, а в некоторых временных интервалах вообще отсутствует. Это позволяет сделать вывод о цикличности протекания процесса образования МКП, чередующегося стадиями его образования и изнашивания (рис. 3).
Рис. 3. Динамика образования и изнашивания металлокерамического покрытия: а - структура металла без РВС; б - стадия формирования покрытия; в - сформированное покрытие;
г - стадия изнашивания покрытия
В момент начала образования площадь металлокерамического покрытия состоит из множества локальных площадок, имеет незначительную величину и размытые границы. По мере увеличения количества циклов нагружения локальные площадки начинают объединяться между собой, создавая площадки больших размеров, в итоге увеличивая общую площадь образованного МКП. Границы этих площадок определяются по ширине осевыми зазорами кулачкового вала и ролика толкателя, а по длине сменой локальных точек взаимодействия кулачка и ролика с каждым последующим оборотом. При взаимодействии наступает момент, когда все контактирующие зоны покрываются слоем металлокерамики, процесс образования прекращается и начинается процесс изнашивания образованного слоя.
В проведённом исследовании нагрузка и скорость в одной и той же точке на поверхности профиля кулачка постоянны, шероховатость с течением времени не изменилась, поэтому можно утверждать, что фактором, регулирующим начало и остановку процесса восстановления, а также оказывающем основное влияние на величину температуры пятна микроконтакта, является коэффициент трения.
В рамках исследуемых временных интервалов наиболее сформированное МКП было образовано после 60 часов наработки установки или 3060000 циклов взаимодействия профиля кулачка с роликом толкате-
ля, менее сформированное после 80 часов или 4080000 циклов взаимодействия. После 20 часов наработки МКП не было обнаружено ни в одной исследуемой точке. В остальных временных интервалах (40, 100, 120 часов наработки) МКП находилось либо в стадии начала формирования либо изнашивания.
Следует отметить, что в разрезе каждого интервала времени практически все исследуемые на поверхности профилей кулачкового вала точки, имеющие различные значения линейной скорости и контактной нагрузки, находились в одной и той же стадии.
При расчете площади образованного МКП в некоторых исследуемых точках на поверхности кулачков было замечено его формирование в виде прерывистой линии, состоящей из нескольких микроплощадок, направленных вдоль оси трения, возникших в результате попадания абразивной частицы в зону трения.
На рис. 4-5 приведены экспериментальные зависимости площади образованного металлокерамического покрытия от величины сжимающего усилия, действующего на кулачок и скорости качения, из которых видно, что с увеличением контактного давления площадь образованного МКП возрастает и практически не зависит от относительной скорости перемещения.
Рис. 4. Зависимость площади образованного МКП на поверхности профиля кулачка от сжимающего усилия и скорости качения после 60 часов обработки
оР'6
1*
% оУ*
11 О О
%% о,°1°
11 о.о°8 0,4*
3 % її £ о о.о°Л 0,0°*
%
Рис. 5. Зависимость площади образованного МКП на поверхности профиля кулачка от сжимающего усилия и скорости качения после 80 часов обработки
Для определения продуктов износа в масляной ванне экспериментальной установки был проведён спектральный анализ проб на атомно-эмиссионном спектрометре МФС-7, приведенный на рис. 6, из которого видно, что в присутствии частиц РВС происходит равномерное снижение концентрации продуктов износа в масле.
Время наработки, ч
■ Износ без применения РВС ------ - Износ с применением РВС
Рис. 6. Изменение концентрации железа в масляной ванне экспериментальной установки
за время наработки
Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что восстановление геометрического размера пар трения носит «условный» характер, так как его фактического увеличения не происходит. Модифицирование поверхностного слоя со сменой стадий образования и изнашивания МКП с частью основного металла в итоге приводит к снижению интенсивности изнашивания трущегося сопряжения. Графически это можно представить в следующем виде (рис. 7).
основной металл металлокерамика
£2 О-
с!
а>
з-
3
о
£
' /
1 1 1 | 1 | йІ
1 2 3 2 3 2 3
Рис. 7. Механизм протекания процесса образования и изнашивания металлокерамического покрытия на трущейся поверхности: 1 - первоначальный геометрический размер; 2 - стадия прохождения реакции замещения и образования металлокерамического покрытия; 3 - стадия изнашивания образованного металлокерамического слоя и части основного металла; ¿1 - дискретный промежуток времени
Литература
1. Крагельский, И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский. - Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1968. - 480 с.
2. Гаркунов, Д.Н. Износ и безызносность / Д.Н. Гаркунов. - М.: Машиностроение, 2001. - 616 с.
3. Перепелицын, М.Г. Методика эксперимента безразборного восстановления кулачкового вала ТНВД / М.Г. Перепелицын // Совершенствование технологий, машин и оборудования в АПК: сб. науч. тр. -Омск: Изд-во ОмГАУ, 2006. - С. 231-236.
УДК 667.637.2:621.7.029 С.И. Торопынин, В.С. Назаркин
РЕМОНТНО-ОБСЛУЖИВАЮЩАЯ БАЗА АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ
Известно, что выбор направления развития технического сервиса основывается на тенденции развития отраслей производства сельскохозяйственной продукции. При увеличении удельных показателей производства в последнее время, как надой молока на одну корову, урожайность зерновых культур, резко сократились поголовье животных, посевные площади, количество сельскохозяйственной техники. При этом большие потери понесла ремонтно-обслуживающая база АПК. Это привело к тому, что 93% объема ремонтных работ выполняется силами самих сельхозпроизводителей с применением устаревшего оборудования.
Авторами статьи предлагается в каждом сельскохозяйственном районе на базе ЦРМ одного хозяйства создать центры технического сервиса.
Ключевые слова: сельскохозяйственная техника, ремонтно-обслуживающая база АПК, устаревшее оборудование, технический сервис.
S. I. Toropinin, V.S. Nazarkin REPAIR OPERATING CENTER OF THE AGROINDUSTRIAL COMPLEX IN THE EAST SIBERIA
It is known that the choice of the direction for the technical service development is based on the tendency in the development of the agricultural production industry branch. By the rise of the specific indicators in the industry such as milk yield for a cow and grain-crops productivity, the total number of cattle, areas under crops, agricultural equipment number are reduced. Accordingly the repair operating centre of the agroindustrial complex had big losses. The result is that 93% of the repair work is made by the agricultural workers who use obsolete equipment. The authors of the article offer to make the centres of the technical operation in each agricultural region on the base of CRC.
Key words: agricultural equipment, repair operating center of the agroindustrial complex, obsolete equipment, technical service.
Типичным представителем Восточной Сибири по природно-климатическим условиям является Красноярский край, а тенденции развития агропромышленного комплекса характерны для всего региона.
В аграрном секторе края насчитывается 426 хозяйств различных организационно-правовых форм собственности, размещенных на территории 40 административных районов. По природным условиям край неоднороден и делится на зоны: тайга и подтайга (в этой зоне 30% пашни), лесостепь (61%) и степь (9%). Природные зоны между собой различаются по потенциалу агроресурсов и для них характерны системы земледелия с комплексом сельскохозяйственной техники для выполнения агротехнических требований. Развитие растениеводства, животноводства должно быть подкреплено инженерно-техническим обеспечением техники. Поскольку в производстве сельскохозяйственной продукции существует связь между различными звеньями, то выбор направления развития технического сервиса основывается на установлении тенденции развития отрасли по краю. Состояние аграрного сектора края по основным показателям представлено на рис. 1.
