CC BY
63
НЕКОТОРЫЕ ПРИЧИНЫ ПОВЫШЕННОГО ИЗНАШИВАНИЯ ПЛУЖНЫХ ЛЕМЕХОВ
А.М. МИХАЛЬЧЕНКОВ, доктор технических наук А.А. ТЮРЕВА, И. В. КОЗАРЕЗ, инженеры М.А. МИХАЛЬЧЕНКОВА, студент Брянская ГСХА
Наработка до первого отказа у плужных лемехов составляет от 5... 10 га на песчаных почвах до 40.. .60 га на черноземах, при этом основными его причинами служит износ в области носка и лезвия. В условиях интенсивного абразивного воздействия, которому подвергается лемех в процессе работы, лезвие изменяет свою геометрическую форму — образуется затылочная фаска, закругляется носок; происходит изнашивание пятки рабочей поверхности; формируется лучевидный износ («лодка износа») носка и уменьшается ширина лемеха [1]. Причем, как правило, первый отказ связан с закруглением и износом носка на величину более 45 мм и «лодкой износа».
Известно, что при изготовлении плужные лемеха со стороны лезвия по всей дайне закаливают на ширину 20...45 мм до Н11С 47...59 путем нагрева 780...820° С с резким охлаждением в воде. Затем подвергают отпуску при 350° С [2]. Следовательно при эксплуатации лемехов их ресурс во многом определяется размерами зоны термической обработки. Как только износится закаленная часть, начинается быстрое истирание металла и лемех теряет работоспособность. Можно предположить, что одна из причин высокой отказности плужных лемехов — несоблюдение технологии термической обработки, приводящее к ухудшению их механических свойств на наиболее вероятных участках максимального изнашивания. Кроме того, часто техническим условиям не соответствует сталь для изготовления лемехов [3].
Поэтому была поставлена задача изучить механические свойства плужного лемеха с целью оценки качества технологических воздействий при изготовлении и их изменения после эксплуатации.
Как известно, устойчивость к абразивному изнашиванию находится в функциональной зависимости от твердости [4]. Корреляция последней с другими механическими характеристиками материала, оперативность и простота проведения эксперимента, делает использование этой характеристики незаменимой для исследований. Оценку свойств лемеха в различных его объемах с большой достоверностью можно дать, измерив в них твердость. Однако в нашем случае применение методов определения макротвердости из-за большого объема деформирования и ограничения расстояния между отпечатками не позволяет получить необходимый массив данных. Кроме того, они не дают возможности изучить свойства на уровне микроструктуры. Сложная пространственная геометрия детали также значительно затрудняет
проведение экспериментальных работ. Измерение же микротвердости (#), как более тонкого метода исследования, расширяет перспективы качественной оценки свойств лемеха вследствие возможности их изучения в локальных объемах. При этом необходимо определять «агрегатную микротвердость», которая наиболее тесно связана с макротвердостью, а, следовательно, и с другими механическими характеристиками материала.
Микротвердость измеряли на приборе ПМТ-3 с соблюдением общепринятых требований (ГОСТ 9450-76) на образцах (рис. 1. а, б), вырезанных из новых лемехов и после их эксплуатации (наработка 8 га). Вырезку проводили так, чтобы не допустить нагрева металла и структурных превращений в нем. Затем образцы тщательно шлифовали и полировали, избегая нагрева поверхности. Травление при определении Я не осуществляли.
Для увеличения точности измерения микротвердости предварительно экспериментальным путем оптимизирована нагрузка на индентор (Р). Ее оценивали для микрошлифов, полученных из термичес-киобработанных (лезвие) и незакаленных (средняя часть) областей лемеха.
Анализ результатов показал, что в качестве оптимальной величины нагрузки следует принять Р = 1 Н.
Измерение микротвердости в ходе исследований проводили от поверхности образца в его глубину. За меру оценки стабильности величины этого показателя был принят коэффициент вариации (табл. 1). У новых лемехов его наибольшее значение было равно 3,8 %, а у использовавшихся 3,6 %. Следовательно, процесс изменения микротвердости носит достаточно устойчивый характер, что подтверждает отсутствие серьезного влияния нарушения режимов пахоты.
Для термически обработанных образцов 2, 5, 7, вырезанных из нового лезвия, среднее значение мик-
а)
тадии.
Таблица 1. Микротвердость лемеха в различных объемах
Показа- тель Образец
ТО* Без ТО*
1 2 5 7 3 4 6 I 8
В состоянии поставки
Нц 188,7 405,55 480,29 501,11 193,37 202,44 183,07 192,92
V 0,022 0,017 0,012 0,014 0,032 0,032 0,038 0,031
После эксплуатации
н„ 228,59 243,93 244 193,7 242 221,63 246,7 225,48
V 0,023 0,027 0,03 0,036 0,028 0,02 0,026 0,022
* — термически обработанный
ротвердости составило 405, 480 и 501 соответственно, хотя для всех образцов этой серии # должна быть примерно одинаковой. Кроме того, у образца 1, расположенного на острие носка, #=188, что не соответствует твердости, получаемой материалом после закалки с отпуском. Вместе с тем, этот участок наиболее уязвим, с точки зрения изнашивания, так как внешние нагрузки при работе плужного лемеха в первую очередь воздействуют на носок.
После эксплуатации у термообработанных образцов отмечается существенное снижение микротвердости, по сравнению с новыми. У образцов 2,5 и 7 // колеблется в диапазоне 193...244. Такая ситуация скорее всего связана с тем, что в процессе работы лезвие лемеха (см. рис. 1, б) истирается на 10... 15 мм и указанные образцы фактически вырезаются из незакаленной области. Это может произойти лишь при некачественной термообработке, в результате которой ширина закаленной зоны не соответствует техническим требованиям.
В носовой части (образец 1) наоборот имеет место повышение микротвердости до 228. В этом случае увеличение /Г, по-видимому, происходит из-за упрочнения от многократного силового воздействия почвы. Кроме того, в процессе работы износ носка лемеха достигает 45 мм и фактически образец может оказаться в закаленной зоне.
До эксплуатации среднее значение # у незакаленных образцов (3,4, 6, 8) составляет 183...202, что вполне соответствует величине этого показтеля у стали в состоянии поставки [2].
Микротвердость незакаленных образцов после эксплуатации возрастает и составляет порядка 221...246. Это, по всей вероятности, связано с упрочнением рассматриваемых областей лемеха, так как в результате многократного пластического деформирования его материала структурными составляющими почвы, может происходить наклеп, повышающий /7.
Д ля более полного изучения характера изменения средних значений микротвердости в различных областях лемеха до и после эксплуатации были проанализированы образцы, расположенные следующим образом: вдоль носка (рис. 2, а); по длине лезвия (рис. 2, б) и в средней части (рис. 2, в).
Среднее значение микротвердости вдоль носка нового лемеха находится в требуемом диапазоне величин. Однако следует отметить несоответствие этого показателя для острия носка (образец 1). Тогда как максимальное значение для образца 2 (405) позволяет сделать предположение, что он располагается в термообработанной зоне. Причина образования в детали, особенно сложной формы, участков с различными механическими свойствами, по-видимому, связана с дефектом технологии — неравномерной закалкой, возникающей, как правило, из-за несоблюдения режима термообработки.
После эксплуатации распределение Япо длине носка практически выравнивается для всех образцов, хотя и становится несколько большей, чем у новой детали. Это объясняется истиранием закаленной зоны и упрочнением материала в незакаленной.
г К
/ \
/ 1/ .\ 3/ 4/
У тг 2/
о 1 3 4
О 25 50 75 100 125 1501>мм
а)
4/ гб/п ■— 8/
-С
4 б 8
О 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 1, ми
_______________________________________________________в)____________________________________________________
Рис. 2. Изменение среднего значения микротаердоста лемеха (цифрами указаны номера образцов) О — до эксплуатации; ■ — после эксплуатации.
Рис. 3. Динамика изменение микротвердости по длине лемеха в различных сечениях: а) лезвие; б) середина (цифрами указаны номера образцов).
На лезвии до начала пахоты среднее значение // за исключением полученного для образца 1 (причины рассматривались ранее) носит достаточно стабильный характер. Большое снижение микротвердости этой зоны в процессе эксплуатации указывает на недостаточную ширину закаленной зоны, вызванную, опять таки несоблюдением режимов термической обработки при изготовлении.
Микротвердость средней части лемеха вполне соответствует требуемым значениям как до эксплуатации, так и после, хотя и отмечается некоторое ее повышение вследствие силового воздействия почвы.
Динамика изменения микротвердости по длине лемеха в процессе эксплуатации оценивалась по различию между средними значениями Я дои после использования (рис. 3).
Анализ полученных зависимостей позволил сделать заключение, что разница между значениями Я по длине детали до и после эксплуатации связана с силовым воздействием почвы на лемех в процессе работы. Так, для образцов, расположенных на лезвии (см. рис. 2, а), уменьшение микротвердости по длине наблюдается во всех случаях, причем наиболее существено для образца 7, расположенного ближе к пятке. По-видимому, в процессе работы наибольшее удельное давление почвы приходится на область носка (образец 2) и, хотя микротвердость этой области в процессе изнашивания понижается, одновреименно носок несколько упрочняется, чего не происходит в зоне образца 7.
В средней части лемеха наоборот наблюдается некоторое приращение # (см. рис. 3, б). Характерно, что наибольшее повышение микротвердости отмечается в зоне лучевидного износа (образец 6). В результате максимального воздействия почвы на эту область металл пластически деформируется и наклепывается, что фиксируется увеличением Нц. Тем не менее здесь происходит ускоренный износ материала, который ведет к возникновению «лодки износа».
Таким образом, неравномерное распределение микротвердости в исследуемых областях указывает на то, что поставляемые плужные лемеха не отвечают техническим условиям на их изготовление. В частности несоблюдение технологии термической обработки приводит к образованию незакаленных участков в областях с наибольшим износом (носок), а значительное снижение микротвердости лезвия после эксплуатации указывает на несоответствие ширины закаленной зоны.
Литература.
1. Михальченков А.М., Попов А.И Изменение геометрических параметров лемехов после их эксплуатации на супесчаных почвах // Достижение науки и техники в АПК. — №8. — 2003. — с. 26-28.
2. Некрасов С.С., Приходько И.А., Ваграмов Л.Г. Технология сельскохозяйственного машиностроения. — М.: КолосС, 2004. — 360 с.
3. Михальченков А.М., Капошко ДА. Повышение ресурса лемехов и плужных корпусов упрочнением их сварочным армированием // Ремонт, восстановление, модернизация. — № 5. — 2005. — с. 36-38.
4. Хрущев М.М., Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. — М.: Паука, 1970. — 252 с.
РЕЖИМЫ РАБОТЫ СВЕКЛОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ С ВИБРАЦИОННЫМИ КОПАЧАМИ
А.В. БАЛАШОВ, кандидат технических наук
ДЛ ГУЩИН, аспирант
ВИИТиН
В связи с большим распространением на полях Центрального Черноземья и Кавказа самоходных свеклоуборочных комбайнов зарубежного производства возникла необходимость в корректировке режимов работы осуществляемой с места оператора исходя из складывающихся погодных и производственных условий уборки.
Качество работы свеклоуборочных комбайнов в основном оценивают по величине потерь и повреждений корнеплодов, загрязненности почвой. Мы изучили повреждения корнеплодов, тяговое сопротивление и затраты мощности на привод рабочих органов с применением методов теории планирования многофакторных экспериментов.
При исследовании были выбраны следующие факторы: скорость движения комбайна (X), твердость (X) и влажность почвы, частота (Х4) и амплитуда (Х5) колебаний вибрационных копачей.
