CC BY
41
Новые технологии и оборудование для восстановления подбарабаний комбайнов Claas Tucano
В.С. Коляда, аспирант, В.А. Шахов, д.т.н., профессор ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на период до 2025 г. предусматривает инновационное развитие отрасли, ускоренный переход к использованию новых высокопроизводительных и ресурсосберегающих технологий. Однако анализ технической оснащённости сельского хозяйства показывает, что остаётся низкой обеспеченность сельскохозяйственных товаропроизводителей машинами и оборудованием. Так, в 2004 г. на 1000 га пашни приходилось 5,9 трактора, а в 2014 г. — 5,2. В настоящее время свой срок службы выработали 71% тракторов, 64% зерноуборочных комбайнов, 68% кормоуборочной, а также 58% почвообрабатывающей техники. Поэтому для повышения оснащённости сельского хозяйства техникой необходимо повышать её долговечность путём разработки новых технологий ремонта и восстановления [1—4].
Анализ информационных материалов показывает, что за рубежом прослеживается тенденция модернизации и ремонта техники, бывшей в эксплуатации. В США имеются компании, которые занимаются восстановлением и модернизацией изношенной сельскохозяйственной техники. Зарубежные эксперты считают, что быстрый рост цен на природные ресурсы и их истощение, а также принятие законов по охране окружающей среды будут способствовать дальнейшему росту числа компаний, которые будут заниматься модернизацией и ремонтом изношенной техники [1—4].
В Оренбургской области в последние годы интерес к ремонту техники также возрос. Это связано во многом с развитием вторичного рынка сельскохозяйственной техники. Однако ремонт ма-
шин на сервисных предприятиях России сводится в основном к замене узлов и агрегатов.
Анализ направлений модернизации и ремонта техники в России и за рубежом, опрос экспертов и мнений учёных и специалистов показывают, что наиболее перспективными из них являются повышение производительности машин, их надёжности, экономичности и комфортности обслуживания. Считаем, что повышение надёжности отремонтированных сельхозмашин должно произойти за счёт использования более совершенных конструкций агрегатов, новых материалов, технологий, в том числе при восстановлении деталей.
Большие возможности повышения ресурса восстановленных деталей при ремонте и модернизации сельскохозяйственной техники открывают технологии наплавки, нанесения упрочняющих покрытий. Перспективным направлением восстановления деталей является наплавка металла с применением комбинированных технологий с последующим упрочнением. В особенности, как было указано ранее, это относится к деталям и узлам зарубежной техники.
Актуальной является проблема недовымолота зерна комбайнами при значительном износе деталей молотильного аппарата. В настоящее время проводятся эксперименты по восстановлению поперечных планок подбарабаний зерноуборочных комбайнов отечественного и иностранного производства. При помощи технологий наплавки и последующего процесса фрезерования можно не только восстановить поперечные планки зерноуборочных комбайнов до нужных технологических размеров, но и заложить необходимую твёрдость наплавляемого металла для обеспечения длительного эффективного обмолота зерновых культур [1—4].
Материал, методы и результаты исследования. Подготовку образцов подбарабанья проводили
Рис. 1 - Наплавочное оборудование: сварочный по- Рис. 2 - Фото наплавленных образцов луавтомат ВЕГА-МИГ- 400
Твёрдость наплавленного материала опытных образцов подбарабаний
Маркировка на образцах (насечки) Наименование и характеристика наплавляемого материала Назначение материала согласно рекомендациям завода-изготовителя Заявленные механические свойства металла шва Химический состав наплавляемого материала, % Твёрдость, ед. HRC
ручная дуговая наплавка; электрод МР-3; 04 мм; прямая полярность для ручной дуговой сварки конструкций из углеродистых сталей с содержанием углерода до 0,25%. Сварка во всех пространственных положениях, кроме вертикального сверху вниз временное сопротивление разрыву, МПа - 460; относительное удлинение, % - 20; ударная вязкость, Дж/см2 - 80 углерод - не более 0,12; марганец - 0,35-0,70; кремний - 0,09-0,25; сера - не более 0,040; фосфор - не более 0,045 45,47,41
ручная дуговая наплавка; электрод МР-3; 04 мм; обратная полярность для ручной дуговой сварки конструкций из углеродистых сталей с содержанием углерода до 0,25%. Сварка во всех пространственных положениях, кроме вертикального сверху вниз временное сопротивление разрыву, МПа - 460; относительное удлинение, % - 20; ударная вязкость, Дж/см2 - 80 углерод - не более 0,12; марганец - 0,35-0,70; кремний - 0,09-0,25; сера - не более 0,040; фосфор - не более 0,045 50,57,57
III ручная дуговая наплавка; электрод ЭА50А-УОНИ-13/55; 03 мм; прямая полярность для сварки особо ответственных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей, работающих при отрицательных температурах и знакопеременных нагрузках временное сопротивление электродов sb, Mía - 540; предел текучести st, Мпа - 410; относительное удлинение электродов d5, % - 29; ударная вязкость УОНИ 13/55 ан, Дж/см^ - 260 углерод - не более 0,09; марганец - 0,8-0,83; кремний - 0,3-0,42; сера - не более 0,02-0,022; фосфор - не более 0,024 53,46, 40,66
ПП ручная дуговая наплавка; электрод ЭА50А-УОНИ-13/55; 03 мм; обратная полярность для сварки особо ответственных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей, работающих при отрицательных температурах и знакопеременных нагрузках временное сопротивление электродов sb, Мпа - 540; предел текучести st, Мпа - 410; относительное удлинение электродов d5, % - 29; ударная вязкость УОНИ 13/55 ан, Дж/см^ - 260 углерод - не более 0,09; марганец - 0,8-0,83; кремний - 0,3-0,42; сера - не более 0,02-0,022; фосфор - не более 0,024 68,49, 67,60
наплавка полуавтоматом в среде защитных газов С02; проволока, 01,2 мм; марка СВ08Г2С проволока СВ08Г2С применяется для сварочных работ малоуглеродистых и низколегированных сталей. Сварка проводится и в смеси аргона Ак и углекислого газа СО, (соотношение рабочих газов в смеси 80/20) и в среде чистого углекислого газа. В процессе сварки сварочная проволока расплавляется и сваривает раскалённым металлом свариваемые поверхности временное сопротивление разрыву проволоки, МПа - 490 углерод - 0,05-0,11; кремний - 0,70-0,95; марганец - 1,80-2,95; никель - не более 0,25; сера - не более 0,025; фосфор - не более 0,030 47,42,42
ШП ручная дуговая наплавка; электрод Т-590; 04 мм; обратная полярность для наплавки деталей, работающих в условиях преимущественно абразивного изнашивания заявленная твёрдость наплавленного металла в исходном состоянии 58-64 HRC углерод-2,9-3,5; кремний - 2,00-2,5; марганец - 1,0-1,5; хром - 2,2-2,7; сера-0,5-1,50; фосфор - 0,04 45,47,49
IIIIII ручная дуговая наплавка; электрод Т-590; 04 мм; прямая полярность для наплавки деталей, работающих в условиях преимущественно абразивного изнашивания твёрдость наплавленного металла в исходном состоянии 58-64 HRC углерод-2,9-3,5; кремний - 2,00-2,5; марганец - 1,0-1,5; хром - 2,2-2,7; сера-0,5-1,50; фосфор - 0,04 49,50,53
ручная дуговая наплавка; электрод Э46-АНО-21; 04 мм; обратная полярность для ручной дуговой сварки отечественных конструкций из углеродистых сталей с содержанием углерода до 0,25% по всем пространственым положениям, кроме вертикального сверху вниз временное сопротивление разрыву, МПа - 450; относительное удлинение, % - 18; ударная вязкость, Дж/см2 - 78 углерод - не более 0,10; марганец - 0,5-0,80; кремний - 0,3; сера - не более 0,040; фосфор - не более 0,045 40,42, 47,46
х i
о
I
>
С
в лаборатории кафедры «Технческий сервис» Оренбургского ГАУ. Наплавка образцов выполнена на производственной базе ООО «Диагностика» (г. Оренбург) сварочным полуавтоматом ВЕГА-МИГ-400 (рис. 1) [3, 5, 6].
ООО «Диагностика» располагает современным оборудованием и квалифицированным персоналом для проведения работ в области наплавки и сварки, что подтверждается соответствующими документами (свидетельство СРО на выполняемые виды работ; свидетельство лаборатории неразрушающего контроля; свидетельство НАКС и т.д.).
В качестве примера на рисунке 2 представлены два образца из 18, которые были изготовлены и наплавлены.
В настоящий момент проводятся теоретические и практические исследования по выбору оптимального технологического процесса восстановления рабочей поверхности поперечных планок подба-рабанья комбайнов Claas Tucano.
Для наплавки было подготовлено 18 образцов поперечных планок подбарабанья комбайна Claas Tucano. По результатам предварительного анализа у 5 образцов твёрдость не превышала 40 ед. HRC, поэтому они были сняты с рассмотрения. Проводили ручную и полуавтоматическую наплавку электродами и наплавочной проволокой. Результаты приведены в таблице [3, 5, 6].
Анализ таблицы показывает, что наиболее перспективными способами наплавки являются следующие технологии: электродом ЭА50А-УОНИ-13/55, диаметр 3 мм, прямая полярность; электродом ЭА50А-УОНИ-13/55, диаметр 3 мм, обратная полярность; полуавтоматом в среде защитных газов СО2, проволока, диаметр 1,2 мм, марка СВ08Г2С; электродом Т-590, диаметр 4 мм, прямая полярность.
Вывод. Режимы наплавки, сила тока и напряжение имели широкий диапазон, поэтому уточняются. В дальнейшем лучшие образцы будут подвергнуты испытанию на износостойкость.
Литература
1. Соловьёв С.А. Практикум по ремонту сельскохозяйственных машин: учебник / С.А. Соловьев, В.Е. Рогов, В.А. Шахов, В.П. Чернышев. М.: Колос, 2007. 336 с.
2. Рогов В.Е., Чернышев В.П., Шахов В.А. Практикум по надёжности технических систем сельскохозяйственных машин: учебное пособие. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2012. 75 с.
3. Шахов В.А., Симонов Д.Г., Рахимжанова И.А. Ремонт под-барабаний комбайнов фирмы Claas // Молодёжь и наука XXI века: матер. междунар. науч.-практич. конф. Ульяновск, 2006. Ч. 1. С. 234-237.
4. Шахов В.А., Коляда В.С., Ракитянский А.А. Обоснование метода восстановления поперечных планок подбарабаний зерноуборочных комбайнов фирмы «CLAAS» // Совершенствование инженерно-технического обеспечения технологических процессов в АПК: сб. трудов междунар. науч.-практич. конф. Оренбург, 2013. С. 85-90.
5. Шахов В.А., Коляда В.С. Приспособление для фрезерования подбарабанья // Патент на полезную модель RUS 125500 22.06.2012.
6. Шахов В.А., Чернышев В.П., Рогов В.Е. Практикум по основам надёжности сельскохозяйственной техники: учебное пособие. Оренбург, 2000. 76 с.
Новые технические решения и конструкции возобновляемых источников электроэнергии, подключаемых к сельским электрическим сетям*
В.А. Шахов, д.т.н., профессор, В.И. Чиндяскин, к.т.н., Д.В. Гринько, соискатель, А.А. Митрофанов, соискатель, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
Надёжная и качественная работа сельских электрических сетей является важным звеном в системе бесперебойного обеспечения электроэнергией сельских потребителей. По статистическим данным, в настоящее время более 50 тыс. км ВЛ 35-110 кВ, 560 тыс. км ВЛ 6-10 кВ и 510 тыс. км В Л 0,38 кВ отслужили свой нормативный срок. Средняя продолжительность отключений потребителей в России составляет 70-100 час. в год, в то время как в промышленно развитых странах — 60 мин. в год [1].
Парк силовых трансформаторов морально и технически устарел, более 45% силовых трансформаторов напряжением 35 кВ и выше отработали более 25 лет. В электрических сетях 6—10 кВ в
среднем регистрируется 26 отключений в год на 100 км ЛЭП, в электросетях 0,4 кВ происходит до 100 отключений на 100 км. При нормативном сроке службы устройств РЗА, равном 12 годам, около 50% всех комплектов релейной защиты отработали свой нормативный срок службы. Отставание уровня выпускаемой отечественной техники РЗА по сравнению с техникой РЗА ведущих зарубежных фирм-производителей составляет 15—20 лет.
Материал и методы исследования. Большая часть электрооборудования и средств управления им отработали свой ресурс в эксплуатации, и поэтому сельские электрические сети 0,4 и 6—10 кВ имеют низкую эффективность работы. Исходя из этого необходимо наряду с реконструкцией и техническим перевооружением традиционной электроэнергетики развивать комплексное электроснабжение сельских потребителей с применением альтернативных источников электроэнергии.
* Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Министерства образования Оренбургской области. Приказ РФФИ № 271 от 01.04.2016 г.
