CC BY
35
ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ВЫХОДА ИЗ СТРОЯ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ Коняева Наталья Ивановна, магистрант Коняев Николай Васильевич, к.т.н., доцент Курская ГСХА, г.Курск, Россия
В данной статье рассмотрены основные причины выхода из строя деталей сельскохозяйственной техники. Приведены основные дефекты деталей сельскохозяйственных машин. Описаны основные износы деталей и показаны примеры поломок импортной сельскохозяйственной техники.
Ключевые слова: износ, дефекты, детали, нагрузка, ремонт, техническое обслуживание, повреждение.
Детали сельскохозяйственных машин, поступающих в капитальный ремонт, имеют весьма разнообразные дефекты. Дефекты деталей могут возникнуть в процессе эксплуатации сельскохозяйственных машин в результате конструктивных недоработок отдельных узлов и деталей. Неправильная эксплуатация сельскохозяйственной техники, несвоевременное и неполное техническое обслуживание, некачественный ремонт, все это способствует ускорению износа и выхода из строя деталей. И наоборот, когда условия эксплуатации машин совпадают с рекомендуемыми, планово проводится техническое обслуживание и ремонт, это оказывает положительное действие, замедляя процесс возникновения дефектов от естественного изнашивания и повреждения деталей. Хорошие условия работы, высокая квалификация работающего персонала, своевременное и высококачественное проведение технического обслуживания и ремонта машин создают благоприятные условия для протекания естественного изнашивания деталей, удлиняя не только срок их службы, но и машины в целом. И наоборот, плохие условия работы, низкое качество вождения, несвоевременные и низкокачественные техническое обслуживание и ремонт не только не устраняют нежелательные явления, возникающие в сопряжениях, узлах и механизмах сельскохозяйственных машин в процессе эксплуатации, но и усиливают их вредное воздействие. Известно, как отрицательно проявляется на работоспособности деталей и сельскохозяйственной машины в целом своевременно не устраненные люфты в регулируемых сопряжениях, недопустимый рост зазора, отсутствие должного крепления отдельных деталей и узлов, нарушение взаимного расположения деталей в узле или механизме.
Следствием грубого нарушения правил технической эксплуатации могут явиться различные аварии, сопровождающиеся такими дефектами, как изгибы и скручивание деталей, глубокие задиры-борозды на их рабочих поверхностях, трещины, отколы, обломы и поломки деталей. Однако благодаря действующей системе технического обслуживания сельскохозяйственных машин указанные дефекты проявляются крайне редко и должны
быть совсем изжиты. Основным фактором появления дефектов деталей является естественное их изнашивание. Причинами появления дефектов в результате естественного изнашивания деталей могут быть износы, вызываемые действием: сил трения; усталости поверхностных слоев металла; больших нагрузок, превосходящих расчетные и вызывающих нарушение жесткости или взаимного положения деталей в узле. Вопросу естественного изнашивания посвящено множество научных исследований различных ученых и ведущих специалистов, например работы: В.П. Лялякина, И.Г. Голубева, А.Н. Зазули, В.Н. Лосева, В.В. Стрельцова, В.В. Сафонова. Известно, что если износ проходит неравномерно, то начальные размеры деталей меняются, при этом искажается геометрическая форма. На сопряженных поверхностях деталей наблюдаются риски, надиры, локальные выкрашивания или откалывание металла, или поверхностные трещины [1]. Последних три вида дефектов возникают преимущественно по причинам усталости металла. Работа деталей при нагрузках, превосходящих расчетные, нарушение жесткости и взаимного положения деталей в узле, кроме износа, может привести к более ощутимым остаточным деформациям в виде погнутости, скрученности и вмятин. Для деталей, работающих при высокой температуре, характерен процесс изнашивания с элементами газовой коррозии и коробления. Так, большие износы верхней части цилиндров получаются не только от истирающего действия верхнего поршневого кольца, но и от влияния высоких температур на ухудшение смазки и от газовой коррозии стенок цилиндров. Рабочие поверхности зубьев шестерен и подшипников качения изнашиваются под действием сил трения и усталости поверхностных слоев металла, с преобладающим влиянием последнего фактора.
Таким образом, разнообразные дефекты деталей являются следствием износа или несоблюдения правил технической эксплуатации. В литературе по ремонту машин приводятся различные классификации дефектов деталей, причем одни авторы охватывают классификацией все возможные дефекты, безотносительно к деталям и их рабочим поверхностям, а другие -только естественные износы, применительно к последним. Наиболее характерные дефекты, встречающиеся в деталях, можно подразделить на следующие группы, которые подробным образом представлены в таблице 1. Наибольшее число дефектов происходит по причине естественного изнашивания деталей. Аварийные повреждения в чистом виде встречаются относительно редко. Поэтому подавляющее число дефектов, подлежащих устранению, приходится на износы или их сочетание с различными повреждениями.
СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ, №6 (45), 2022 133 _Таблица 1 - Разновидности дефектов деталей_
Дефекты деталей Детали и их рабочие поверхности
1 Аварийные повреждения Погнутость, скрученность Коробление Трещины, отколы, отломы, выкрашивание Шатуны, коленчатые и карданные валы, полуоси Головки блока, диски сцепления Различные поверхности базовых и других корпусных деталей, рабочие поверхности зубчатых колес и шлицев
2 Газовая коррозия Верхняя часть цилиндров, днища поршней, верхние поршневые кольца, выпускные клапаны и их гнезда
3 Износы Изменение начальных размеров, геометрической формы, риски, надиры Цилиндрические поверхности охватываемых и охватывающих деталей, наружные и внутренние резьбы, фасонные и криволинейные рабочие поверхности, шлицы и шпоночные пазы, рабочие поверхности зубчатых колес, упорные и торцевые поверхности.
К аварийным повреждениям относятся различного рода трещины, отколы, обломы, глубокие борозды и задиры, погнутость и скрученность, т.е. дефекты, являющиеся следствием нарушений правил технической эксплуатации сельскохозяйственных машин, которые в нормальных условиях эксплуатации не должны иметь место. Большую роль в изжитии аварийных дефектов играет планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта различных сельскохозяйственных машин, действующая в нашей стране. Для предупреждения появления аварийных дефектов следует не только изучать причины их возникновения, но и принимать необходимые технические и организационные меры к их изжитию. Однако здесь нельзя заранее предусмотреть способ устранения повреждений или давать какие-либо обобщения по его выбору, поскольку неизвестны ни характер дефекта, ни величина или степень повреждения и т.д. На основе изучения практического опыта можно лишь сказать, что эти повреждения могут быть устранены тем или иным способом. Какой именно из них необходимо применить, может показать только факт происшедших повреждений конкретных деталей, величина, характер и место расположения дефектов (рабочая или базовая поверхность и т.д.).
Таким образом, способ устранения аварийных повреждений определяется характером происшедшего повреждения, И его выбор не представляет как теоретических, так и практических затруднений. Следовательно, в решении проблемы выбора рационального способа восстановления деталей
научные обоснования по устранению возникших аварийных повреждений деталей лишены смысла.
Совершенно по-иному обстоит дело в отношении способов восстановления естественно изнашиваемых деталей. Естественные износы деталей машин доступны изучению в количественном и качественном отношениях.
Для того, чтобы обосновать и выбрать способ восстановления изношенной детали, необходимо знать величину износа. Толщина наносимого покрытия на поверхность изношенной детали будет рассчитываться с учетом припуска на обработку в зависимости от дальнейшего способа обработки. С другой стороны и эксплуатационные свойства металлопокрытий, определяющие долговечность деталей, в большей мере зависят от толщины наносимого слоя. Экономическая же целесообразность применения способов восстановления прямым образом связана с величиной естественного износа деталей сельскохозяйственных машин, т.к. от данной величины зависит длительность процесса нанесения покрытий [2, 3].
Нами был проведен анализ основных поломок деталей сельскохозяйственных машин, который представлен на рисунке 1.
90
80 % 70
а
S 60 ? 50 о. 40
S 30 | 20 о
Ï 10 -О
н о
2016
2017
2018
2019 годы
2020
2021
2022
-естественное изнашивание деталей -дефекты деталей из-за заводского брака
Рисунок 1 - Анализ выхода из строя деталей сельскохозяйственной техники
Из данного графика можно сделать вывод, что в 2021 году большая доля поломок около 80% приходилась на естественное изнашивание деталей и лишь 20% деталей вышли из строя из-за заводского брака. Если проанализировать изменение графика поломок деталей за пять лет, начиная с 2017 года по 2021 год, то можно сделать вывод, что данная тенденция склонна к росту. Данные причины, по всей видимости, связаны с неправильной эксплуатацией и несвоевременным техническим обслуживанием сельскохозяйственных машин.
На основе знания структурных характеристик деталей: конструктивной формы, материала и термической обработки, характера нагрузки, типа сопряжения, рода и вида трения, величины износа, а также эксплуатационных свойств и экономики способов восстановления - можно научно обосновать выбор наиболее рационального способа ремонта.
Рассмотрим основные износы деталей и узлов сельскохозяйственных машин, с которыми постоянно сталкиваются сельскохозяйственные организации. В настоящее время парк сельскохозяйственной техники РФ состоит из значительной доли импортных машин. По некоторым данным в зависимости от видов машин доля импортной сельскохозяйственной техники составляет 30...50% [4,5,6]. В связи с «санкционной» политикой поставки запасных частей на эту технику затруднены, а в некоторых случаях невозможны совсем. Поэтому износ деталей данных машин вызывает повышенное внимание. Рассмотрим характерные поломки агрегатов импортной техники. В процессе работы полимерный подшипник, не всегда смазываемый, изнашивается, и работающий под большими нагрузками вал начинает «есть» корпус (рисунок 2). По мере износа корпуса ударные нагрузки возрастают, что может привести к разрушению корпуса и неконтролируемому падению навесного агрегата.
Рисунок 2 - Верхняя навеска трактора John Deere
В условиях «санкционной» политики стоимость корпуса доходит до нескольких тысяч евро. Но из-за нарушения логистических цепочек срок поставок намного возрастает и может достигать нескольких месяцев. Восстановить соосность отверстий, когда разрушения рамы не произошло, в крупногабаритной детали под силу только ремонтному предприятию. Этот процесс очень дорогостоящий и требует немало времени. Всего этого можно было избежать, если своевременно бы было проведено ежедневное техническое обслуживание, т.е. своевременно нанести смазку и заменить копеечные детали.
Схожие проблемы - отсутствие смазки, несвоевременное техническое обслуживание - становятся причинами неконтролируемого износа корпусных деталей мостов тракторов и комбайнов. Наиболее типичные причины - износ корпуса моста в сегменте «оси качания» или поворотных цапф из-за несвоевременного обслуживания или замены изношенных подшипников скольжения, что ведет к разрушению посадочного размера под опорные подшипники шкворней (рисунок 3-5).
Рисунок 4 - Корпус оси качения трактора John Deere
Рисунок 5 - Посадочное место под подшипник шкворня переднего моста
трактора John Deere
Результат - снятие и разборка моста сельскохозяйственной машины. Далее в самом оптимистичном сценарии это - долговременный и специфичный ремонт по восстановлению отверстий. В самом худшем варианте - это необходимость установки нового корпуса, из-за чего техника выбывает из технологического процесса, что неминуемо ведет к потери продукции и увеличению материальных затрат.
Для современного ремонтного производства на данный момент применяется много различных способов восстановления [7,8,9]. В научной литературе по ремонту сельскохозяйственных машин к способам восстановления относится ряд отдельных технологических операций: подготовка поверхностей к нанесению покрытий, непосредственное нанесение покрытия, увеличение поверхностной твердости деталей посредством дополнительной термической обработки, подгонка поверхности под нужный размер. Поэтому необходимо более точно определиться с понятием «способы восстановления». Способы восстановления первоначальной поверхностной твердости деталей закалкой индукционным нагревом или химико-термической обработкой являются лишь отдельными операциями техноло-
гического процесса восстановления деталей, а не самостоятельными способами, к которым они относятся по классификации И.Е. Ульмана.
Замену части деталей, являющуюся по существу разновидностью способа добавочных деталей, к тому же крайне ограниченную по своей применимости, нельзя считать самостоятельным способом восстановления. Применяемые иногда на практике перевертывание односторонне изнашиваемых деталей, например венца маховика, и накатка поверхностей валов под подшипники качения являются лишь временным выходом из положения при отсутствии запасных частей или при невозможности полного восстановления деталей в эксплуатационных хозяйствах, и поэтому они не могут считаться способами восстановления.
Ввиду всего сказанного, необходимо найти наиболее рациональный способ восстановления дорогостоящих деталей. Для этого необходимо рассмотреть современные способы восстановления изношенных деталей сельскохозяйственных машин и определиться с наиболее дешевым и эффективным способом, который подойдет для восстановления приведенной номенклатуры деталей. При выборе способа восстановления необходимо учесть все структурные характеристики деталей и условия их работы в отношении нагрузки, смазки, их изменчивости в процессе эксплуатации.
Список литературы
1. Ишков И.О., Коняев Н.В., Блинков Б. С. К износу деталей сельскохозяйственной техники // В сборнике: Будущее науки -2022. Сборник научных статей 10-й Международной молодежной научной конференции. Курск, 2022. С. 469-472.
2. Ишков И.О., Коняев Н.В., Блинков Б.С. Способы восстановления изношенных деталей // В сборнике: Будущее науки -2022. Сборник научных статей 10-й Международной молодежной научной конференции. Курск, 2022. С. 467-469.
3. Жданов С.И., Коняев Н.В. Новое в технологии восстановления и упрочнения деталей // В сборнике: Актуальные вопросы инновационного развития агропромышленного комплекса. Материалы Международной научно-практической конференции. Ответственный за выпуск И.Я. Пигорев. 2016. С. 190-192.
4. Познахирёв Е.Н., Коняев Н.В., Бабков А.П. Особенности парка комбайнов в РФ // В сборнике: За нами будущее: взгляд молодых ученых на инновационное развитие общества. Сборник научных статей 3-й Всероссийской молодежной научной конференции. В 3-х томах. Отв. редактор А.А. Горохов. Курск, 2022. С. 394-397.
5. Иваницкий И. С., Коняев Н.В. Особенности состава тракторного парка в РФ // В сборнике: Молодежь и наука: шаг к успеху. Сборник научных статей 6-й Всероссийской научной конференции перспективных разработок молодых ученых. В 3-х томах. Отв. редактор М.С. Разумов. Курск, 2022. С. 348-351.
6. Коняев Н.В., Иваницкий И.С. Особенности современного парка тракторов // В сборнике: Современные проблемы и направления развития агроинженерии в России. Сборник научных статей Международной научно-технической конференции. Курск, 2021. С. 45-47.
7. Агеев Е.В., Серебровская Л.Н., Грашков С.А.Инновационная технология восстановления изношенных деталей автотракторной техники путем применения электроискровых покрытий на основе электроэрозионных наноматериалов // В сборнике: Интеграция науки и сельскохозяйственного производства. материалы Международной научно-практической конференции. 2017. С. 63-68.
8. Грашков С.А., Перцев А.К., Струков А.А., Епишев Ю.А. Технология восстановления наружной резьбы распределительного вала методом электроконтактной наварки проволоки // В сборнике: Современные ресурсоэффективные технологии и технические средства в АПК. Материалы Всероссийской (национальной) научно-практической конференции. Ответственный за выпуск С.Н. Петрова. Курск, 2021. С. 157-160.
9. Сазонов Е.В., Кожевников М.С., Грашков С.А. Способы восстановления деталей наплавкой // В сборнике: Поколение будущего: Взгляд молодых ученых - 2022. сборник научных статей 11-й Международной молодежной научной конференции. Курск, 2022. С. 453-456.
Konyaeva Natalia Ivanovna, student
Konyaev Nikolay Vasilyevich, Cand.Tech.Sci., associate professor Kursk State Agricultural Academy, Kursk, Russia
THE MAIN REASONS FOR THE FAILURE OF PARTS AGRICULTURAL MACHINERY
Abstract. This article discusses the main reasons for the failure of agricultural machinery. The main defects of agricultural machinery parts are given. The main wear ofparts is described and examples of breakdowns of imported agricultural machinery are shown. Keywords: wear, defects, parts, load, repair, maintenance, damage.
