CC BY
48
Библиографический список
1. Севернев М.М, Подлекарев Н.Н., Сохадзе В.Ш., Китиков В.О. Износ и коррозия сельскохозяйственных машин //Минск: Наука, 2011.- 334 с.
2. Блохин В.Н., Паршикова Л.А. Абразивный износ упрочненной поверхности лемеха // Техника в сельском хозяйстве. - 2014. - №6. - С.28-29.
3. Блохин В.Н, Прудников С.Н., Паршикова Л.А., Теоретическое исследование процесса износа армированных отвально-лемешных поверхностей // Вестник Брянской ГСХА- 2015. - №2. - С.23-25.
References
1. Severnev M.M, Podlekarev N.N., Sokhadze V.S., Kitikov O.V. Wear and corrosion of agricultural machines //Minsk: Science, 2011. - 334 p.
2. Blokhin V.N., Parshikova L.A. Abrasive wear of the ploughshare hardened surface // Agricultural Machinery. - 2014. - № 6. - pp. 28-29.
3. Blokhin, V.N., Prudnikov S.N., Parshikova L.A. Theoretical study of the wearing process of reinforced moldboard and ploughshare surfaces // Vestnik of the Bryansk State Agricultural Academy. - 2015. - №. 2. - pp. 23-25.
УДК 620.178.162
МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ИЗНОСОВ И ТВЕРДОСТИ ОТВАЛОВ ПОСЛЕ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ
Study of Mouldboard Wear and Hardness after Operation and Reconditioning
Тюрева А.А., к.т.н. PSN. [email protected] Прудников С.Н., Паршикова Л.А., инженеры Tyureva A.A., Prudnikov S.N., Parshikova L.A.
ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет»
243345 Брянская область, Выгоничский район, с. Кокино, ул. Советская, 2а
Bryansk State Agrarian University
Реферат. Исследование линейных износов в любой точке рабочей поверхности крупногабаритных деталей считается отдельной достаточно сложной задачей. В известной литературе отсутствуют сколько-нибудь достоверные сведения о характере распределения износов по таким поверхностям трения. Прежде всего, это обусловлено трудоемкостью проведения эксперимента и отсутствием методологической базы. Аналогично сложной является задача по определению свойств сварных соединений деталей, восстановленных методом вставок. Поставленные задачи решались раскроем на образцы и вырезанием темплетов из области сварных швов на примере культурного отвала. Отработан процесс раскроя с соблюдением условия минимального воздействия тепловых нагрузок. Предложена техника измерения твердости сварного соединения с максимально возможным количеством отпечатков. Результатом отработки методик явилось: первое - наиболее полная оценка износов с построением эпюр в горизонтальных и вертикальных сечениях; второе -получение распределения значений твердости в направлении перпендикулярном сварному шву. Использование методик позволит рационально подойти к разработке технологий восстановления, обеспечивающих максимальную долговечность деталей.
Summary. The study of linear wear at any point of the working surface of large parts is considered quite a difficult task. In the publications there is no reliable information concerning the nature of the distribution of wear on such friction surfaces. First of all, it is due to labori-ousness of the experiment and the lack of a methodological framework. Similarly it is difficult to determine the properties of the welded joints of the parts reconditioned by insertion. The as-
signed tasks were solved by cutting patterns and templates out of the welds on the example of the mouldboard. The cutting process under the minimum impact of thermal loads has been worked through. The technique for measuring the hardness of the welded joint with the maximum possible number of prints has been proposed. The results were the following: firstly, the most comprehensive assessment of the wear with diagrams in the horizontal and vertical cross-sections; secondly, obtaining the distribution of hardness values in the direction perpendicular to the welded joints. Using the methods will allow rational approach to the development of reconditioning technologies providing maximum durability of the parts.
Ключевые слова: отвалы, износ, восстановление, твердость.
Keywords: mouldboards, wear, reconditioning, hardness.
Введение. Постановка задачи. Известно, что сила давления почвы в различных точках рабочей поверхности отвала отличается на значительную величину [1]. Это приводит к неравномерному изнашиванию его отдельных частей и к изменению твердости (Н) [2, 3]. Следует полагать, что изменение Н связано с истиранием цементованного слоя и влиянием контактных напряжений, выражающихся в наклепе [4, 5]. В то же время подробных исследований по данному вопросу не проводилось из-за отсутствия или несовершенства методик, а также ввиду высокой трудоемкости проведения эксперимента. Поэтому авторы предлагают к рассмотрению методику, позволяющую одновременно исследовать износы и твердость фактически на любом участке детали.
Материалы, объекты и техника измерений. В качестве объекта исследования был выбран культурный отвал, отечественного производства, предельное состояние которого определялось сквозным протиранием нижней части носка (рисунок 1). Его ресурс при эксплуатации на супесчаных почвах составил 28 га.
Рисунок 1. Отвал, исчерпавший ресурс вследствие сквозного протирания
в области носка
Отвал изготавливается из стали обыкновенного качества, а его рабочая поверхность подвергается цементации. Нужно отметить, что наработка отвалов до отказа может колебаться в широких пределах в зависимости от типа почв [6].
Для получения максимально полной информации по износам и твердости поверхности отвала, необходимой при построении эпюр распределения соответствующих величин, применялся метод раскроя детали на отдельные элементы размерами 35х100 мм (рисунок 2). Вариант промеров при помощи шаблонов, индикаторов и кондукторов весьма сложен, трудоемок и не позволяет обеспечить достоверность получаемых результатов.
Отвал подвергался раскрою путем разрезания его на отдельные примерно одинаковые части. Раскрой производился согласно схеме, представленной на рисунке 2, от полевого обреза к крылу по 8 сечениям и от верхнего обреза к нижней стыковой плоскости по 6 сечениям. Вертикальные сечения нумеровались римскими цифрами, сечения параллельные касательной в верхней точке обреза - арабскими. Такая нумерация позволила упростить порядок проведение измерений и ускорить анализ полученных данных.
1- рабочая поверхность отвала; 2- линии раскроя; 3 - касательная в верхней точке к линии обреза
Рисунок 2. Схема раскроя отвала с нумерацией образцов
Раскрой может осуществляться отрезной мобильной или стационарной машиной любой марки. Вырезание образцов велось таким образом, чтобы свести к минимуму влияние тепловых (термических) воздействий, приводящих к короблению и нарушению механических свойств. Разметка производилась при помощи маркера.
В качестве примера на рисунке 3 продемонстрированы образцы, вырезанные из средней части отвала и подготовленные к проведению измерений. Подготовка заключалась в удалении остатков шлама после отрезания и зачистке поверхностей образцов до металлического блеска.
Рисунок 3. Фрагменты раскроя средней области отвала (образцы, подготовленные к испытаниям)
Линейные износы оценивались разностью значений толщины отвала в состоянии поставки и остаточной толщины восстановленного отвала после достижения им предельного состояния. Измерение износов осуществлялось штангенциркулем ШЦ-3 с ценой деления 0,05 мм в соответствии со схемой, представленной на рисунке 4.
1
1- образец; 2- точки определения остаточной толщины образца Рисунок 4. Схема измерений износов испытуемого образца
По полученным данным строились эпюры износов по толщине в вертикальных и горизонтальных сечениях, что позволило получить достоверную картину их изменения.
При восстановлении плужных отвалов нередко используется метод, заключающийся во вваривании вставок, замещающих и копирующих профиль предельно изношенной области. Данный метод весьма широко применяется в отношении лемехов [7, 8, 9].
Надежность восстановленных деталей определяется свойствами сварного соединения. Наиболее простым методом оценки этих свойств является определение твердости как самого шва, так и зоны термического влияния.
С целью обеспечения достоверности результатов по твердости сварного соединения, восстановленный отвал подвергли полевым испытаниям до наработки в 5,5 га. Затем из области восстановления вырезались одинаковые по размеру образцы II и III с охватом основного металла, металла шва и зоны термического влияния. Для сравнения твердости, из наименее изношенного участка отвала (верхняя часть крыла), вырезался образец I, металл которого в максимальной степени сохранил первоначальные свойства (рисунок 5).
1 - область наиболее вероятного износа; 2 - вставка; 3 - сварной шов Рисунок 5. Схема вырезания образцов, исследуемых на твердость
Определение твердости проводилось на приборе Роквелла марки ТК-2 по шкале НКС. Выбор шкалы обусловлен наличием частично, а в ряде областей полностью истертого цементованного слоя. В этом случае исследовать твердость по шкале НКА не целесообразно.
Отпечатки наносились по диагонали через каждые 3 мм (рисунок 6) при соблюдении условия, что расстояние между контурами отпечатков должно быть таким, чтобы можно было избежать воздействия пластической деформации от нанесения предыдущего отпечатка, после чего проецировались с гипотенузы на катет (рисунок 7). Как показала практика эксперимента такое расстояние вполне достаточно для построения эпюр распределения твердости.
Ш
Рисунок 6. Образец с нанесенными отпечатками
о
1 - испытуемый образец; 2 - отпечатки Рисунок 7. Схема нанесения отпечатков
Размеры образца позволяли наносить на рабочую поверхность от 10 до 20 отпечатков (в области 2 они наносились чаще), обеспечивая нужную достоверность.
Выводы. 1. Предложена методика определения износов по толщине в отдельных точках рабочей поверхности отвала. Ее сущность заключается в раскрое отвала на отдельные части и проведении измерений. Это позволяет дать полную оценку специфики износа.
2. Усовершенствована методика оценки свойств сварных соединений восстановленной области отвала после его эксплуатации.
Библиографический список
1. Севернев М.М. Износ деталей сельскохозяйственных машин / М.М. Севернев, Г.П. Каплун, В.А. Короткевич [и др.]; под общ. ред. М.М. Севернева. - Л.: Колос, 1972. - 288 с.
2. Михальченков А.М., Новиков А.А. Восстановление отвалов различного назначения методом бронирования // Тракторы и сельхозмашины. - 2015. - №1. - С. 50-52.
3. Михальченков А.М., Лялякин В.П., Кожухова Н.Ю., Горбачев Р.В. Возобновление ресурса лемехов // Сельский механизатор. - 2013. - №2. - С. 34-35.
4. Хрущев М.М. О соотношении макротвердости и микротвердости. Методы испытания на микротвердость. Приборы. - М.: Наука, 1965. -263 с.
5. Михальченков А.М. Напряженно-деформированное состояние восстановленных деталей от контактного взаимодействия до конструкции: монография. - Брянск: Дизайн-Принт, 2012.
6. Белоус Н.М., Ториков В.Е., Чирков Е.П., Соколов Н.А. Опыт организации рационального использования земель сельскохозяйственного назначения в крупных агрохол-дингах Брянской области: монография. - Брянск, 2014.
7. Михальченков А.М., Козарез И.В., Тюрева А.А. Критерии предельного состояния лемеха // Научное обеспечение агропромышленного производства. Материалы международной научно-практической конференции. - Курск, 2010. - С. 278-282.
8. Михальченков А.М., Новиков А.А., Михальченкова М.А. Выбракованные листы рессор как материал для устранения местных износов деталей, работающих в абразивной среде // Бюлл. науч. раб. Брянского филиала МИИТ. -2014.-№1(5). - С. 15-18.
9. Михальченков А.М., Паршикова Л.А. Ресурс и износостойкость лемехов, восстановленных привариванием термоупрочненного долота // Вестник Брянской ГСХА. -2013. - №5. - С. 42-46.
References
1. Severnev M.M. Wear of the parts of agricultural machines / M.M. Severnev, G.P. Kaplun, V.A. Karatkevich [et al.]; general edit. M.M. Severneva. - L.: Kolos, 1972. - 288 p.
2. Mikhalchenkov A.M., Novikov A.A. Armoring reconditioning of mouldboards for various purposes // Tractors and Farm Machinery. - 2015. - № 1. - pp. 50-52.
3. Mikhalchenkov A.M., Lyalyakin V.P., Kozhukhova N.Y., Gorbachev R.V. Reconditioning of plowshares // Selskiy Mechanizator. - 2013. - № 2. - pp. 34-35.
4. Khrushchev M.M. On the macrohardness-microhardness relation. Methods of micro-hardness trial. Instrumentation. - M.: Nauka, 1965. -263 p.
Г о
III
.u
5. Mikhalchenkov A.M. The strain state of the reconditioned parts from the contact interaction to the design: monograph. - Bryansk. Design-Print, 2012.
6. Belous N.M., Torikov V.E., Chirkov E.P., Sokolov N.A. Rational use of agricultural lands in large agroholdings of the Bryansk region: monograph. - Bryansk, 2014.
7. Mikhalchenkov A.M., Kozarez I. V., Tyureva A.A. Criteria of limiting state of ploughshares // Scientific support to agricultural production. Materials of international scientific and practical conference. - Kursk, 2010. - pp. 278-282.
8. Mikhalchenkov A.M., Novikov A.A., Mikhalchenkova M.A. Rejected sheets of springs as a material to address the local parts in the defections and abrasive environment // Bull. of scientific works of the Bryansk branch of MIIT. - 2014.- № 1 (5). - pp. 15-18.
9. Mikhalchenkov A.M., Parshikova L.A. Resource and wear resistance of plowshares, reconditioned by way of welding thermostrengthened chisel // Vestnik of the Bryansk State Agricultural Academy. - 2013. - № 5. - pp. 42-46.
