ОЦЕНКА ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ЛЕМЕХОВ С НАПЛАВКОЙ ЛЕГИРУЮЩЕГО СЛОЯ ПО КОНТРОЛЬНЫМ СЕЧЕНИЯМ

Моторин В.А.; Гапич Д.С.; Олейников Р.Н.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Authors Information

Mezhevova Alina Sergeevna, Research fellow, acting head of the soil analysis laboratory Federal Scientific Centre of Agroecology, Complex Melioration and Protective Afforestation of Russian Academy of Sciences (26, University Avenue, Volgograd, 400002, Russia), E-mail: [email protected], ORCID: 0000-0002-4579-7047

Novikov Andrey Evgenievich, acting director Federal State Budgetary Institution All-Russian Scientific Research Institute of Irrigated Agriculture (9, Timiryazev St., Volgograd, 400002, Russia), E-mail: [email protected], ORCID: 0000-0002-8051-4786

Информация об авторах Межевова Алина Сергеевна, научный сотрудник, и.о. заведующего лабораторией анализа почв ФГБНУ Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук (РФ, 400062, г. Волгоград, пр. Университетский, 97), E-mail: [email protected], ORCID: 0000-0002-4579-7047

Новиков Андрей Евгеньевич, врио директора ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (РФ, 400002, г. Волгоград, ул. им Тимирязева, 9), E-mail: [email protected], ORCID: 0000-0002-8051-4786

DOI: 10.32786/2071-9485-2021-01-38 EVALUATION OF WEAR RESISTANCE OF PLOUGH-SHARES WITH SURFACE OF THE ALLOYING LAYER ON THE CONTROL SECTIONS

V. А. Motorin1'2, D.S. Gapich1, R.N. Oleinikov1

1 Volgograd State Agrarian University, Volgograd 2All-Russian research institute of irrigated agriculture, Volgograd

Received 01.12.2020 Submitted 16.02.2021

The research was conducted as a part of the grant of the President of the Russian Federation MK-2870.2019.8

Summary

To increase the resource of experimental ploughshares, the manufacturing technology was adjusted, which allowed to obtain the effect of self-sharpening of problem areas of the blade. Conducted field trials, which showed that the experimental failure shears due to the formation and active development of the occipital chamfer on the back of the blade, which leads to the buoyancy forces and rise plough was operating three times greater than the shares available on the market.

Abstract

Introduction. Modern trends in the production of agricultural products have led to an increase in the mass of tillage tools. As a result of their field work, the soil is over-compacted, which increases the load on the working parts of the plow during plowing. There are many factors that lead to intensive wear and premature failure of the working parts of ploughshares, the resource of which depends on the correct choice of the hardening method. Without the introduction of fundamentally different technological methods of hardening with the production of metallographic structures with more advanced properties for creating ploughshares, it is difficult to increase their wear resistance. The materials science direction of increasing wear resistance is an urgent problem in the Agro-industrial complex. Materials and methods. During the tests, the experimental ploughshares showed stable quality of work, without revealing possible hidden defects as a result of production defects, and in General did not cause any complaints. Experimental ploughshares demonstrated significantly higher resource consumption than their serial counterpart, with more uniform wear. The conformity of the tested experimental and serial samples was evaluated, their linear dimensions were measured in width according to the measurement scheme. For high-quality wear control, similar measurements for all experimental ploughshares were carried out during the conduct and after the completion of the tests. The main control period of operation was one working shift and the amount of time spent during it. Average wear values were determined by linear dimensions, their analysis was performed, and comparative graphs

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

are compiled. The experimental batch of experimental ploughshares manufactured using the foundry technology with surface alloying in the foundry mold was compared with the purchased serial ploughshares produced by Closed Joint Stock Company «Rubtsovsky Spare Parts Plant». Results and conclusions A significant difference in the wear resistance of ploughshares can also be observed by the mass estimation method. Based on this, it can be concluded that the production and strengthening of ploughshares using a new promising technology has a positive result in the form of achieving equal resistance of the working areas of the ploughshare during its operation, which allowed it to achieve such a high operating time. To make a comparative analysis of the ploughshares tested, a metric evaluation method was also used. On the basis of the obtained data, graphs of changes in the wear value for the previously presented cross-sections over the entire period of operation are constructed. Special attention should be paid to the wear resistance of individual sections, where it is clearly shown that despite the multiplicity of operating time, experimental ploughshares are not only not inferior to serial ploughshares in terms of wear, but also significantly exceed them in cross-section in the bow. The maximum operating time for failure of experimental ploughshares manufactured by casting with surface alloying with high-strength powder alloy was 12 ha, which is almost three times higher than the operating time of mass-produced ploughshares.

Key words: plough-share, strengthening of ploughs-hares during casting, alloying, alloying powder, increasing wear resistance.

Citation. Motorin V. А., Gapich D.S., Oleinikov R.N. Evaluation of wear resistance of plough-shares with surface of the alloying layer on the control sections. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2021. 1(61). 398-410 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2021-01-38.

Author's contribution. All authors of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study. All authors of this paper have read and approved the final version submitted.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

УДК 621.785.5

ОЦЕНКА ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ЛЕМЕХОВ С НАПЛАВКОЙ ЛЕГИРУЮЩЕГО СЛОЯ ПО КОНТРОЛЬНЫМ СЕЧЕНИЯМ

В. А. Моторин1'2, кандидат технических наук, доцент Д. С. Гапич1, доктор технических наук, доцент Р. Н. Олейников1, аспирант

1Волгоградский государственный аграрный университет, г. Волгоград 2Всероссийский НИИ орошаемого земледелия, г. Волгоград Дата поступления в редакцию 01.12.2020 Дата принятия к печати 16.02.2021

Работа выполнена в рамках гранта Президента Российской Федерации МК-2870.2019.8.

Актуальность. Современные тенденции в области производства сельскохозяйственной продукции привели к увеличению массы почвообрабатывающих орудий. В результате выполнения ими полевых работ происходит переуплотнение почвы, что повышает нагрузку на рабочие органы плуга при вспашке. Существует множество факторов, приводящих к интенсивному износу и преждевременному выходу из строя рабочих органов плуга - лемехов, ресурс которых зависит от правильности выбора метода упрочнения. Без внедрения принципиально иных технологических приемов упрочнения с получением металлографических структур с более совершенными свойствами для создания лемехов повысить их износостойкость представляется затруднительным. Материаловедческое направление повышения износостойкости является актуальной проблемой в АПК. Материалы и методы. Во время проведения испытаний опытные лемеха показали стабильное качество работы, без выявления возможных скрытых дефектов в результате производственного брака, и в целом нареканий не вызывали. Экспериментальные лемеха продемонстрировали значительно превосходящую ресурсоемкость по сравнению со своим серийным ана-

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

логом, при более равномерном износе. Оценивали соответствие испытываемых экспериментальных и серийных образцов, производили замер их линейных размеров по ширине согласно схеме обмера. Для качественного контроля износа аналогичные замеры для всех экспериментальных лемехов проводили в процессе ведения и после завершения испытаний. Основным контрольным периодом эксплуатации была принята одна рабочая смена и величина наработки, выполненной за ее время. По линейным размерам определяли средние значения износа, производили их анализ и составляли сравнительные графики. Опытная партия экспериментальных лемехов, изготовленных по литейной технологии с поверхностным легированием в литейной форме, сравнивалась с приобретенными серийными лемехами производства ЗАО «Рубцовский завод запасных частей». Результаты и выводы. Существенную разницу в износостойкости лемехов также можно наблюдать по массовому методу оценки. На основании этого можно сделать вывод, что изготовление и упрочнение лемехов по новой перспективной технологии имеет положительный результат в виде достижения равностойкости рабочих зон лемеха при его эксплуатации, что и позволило ему достичь столь высокой наработки. Для наглядности проведения сравнительного анализа испытуемых лемехов применен также метрический метод оценки. На основании полученных данных построены графики изменения величины износа по представленным ранее сечениям на протяжении всего периода эксплуатации. Особое внимание стоит обратить на износостойкость по отдельным сечениям, где наглядно представлено, что, несмотря на кратно превышающую наработку, экспериментальные лемеха по степени износа не только не уступают серийным лемехам, но и значительно превосходят их в сечении в носовой части. Максимальная наработка на отказ экспериментальных лемехов, изготовленных методом литья с поверхностным легированием высокопрочным порошковым сплавом, составила 12 га, что почти в три раза превышает наработку серийно выпускаемых лемехов.

Ключевые слова: лемехи отвального плуга, упрочнение лемехов, легирование, легирующий порошок, повышение износостойкости лемехов.

Цитирование. Моторин В. А., Гапич Д. С., Олейников Р. Н. Оценка износостойкости лемехов с наплавкой легирующего слоя по контрольным сечениям. Известия НВ АУК. 2021. 1(61). 398410. DOI: 10.32786/2071-9485-2021-01-38.

Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении или анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились и одобрили представленный окончательный вариант.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Введение. По мнению В. П. Горячкина, необходимо уделять повышенное внимание качеству выполнения технологических операций машинам для почвообработки, в частности плугам. Пахота, безусловно, является самой важной и в то же время самой тяжелой, с низкой производительностью среди всех сельскохозяйственных работ. При начале проектирования любого сельскохозяйственного орудия необходимо ответить на два вопроса: 1) какой формой должны обладать рабочие органы орудия для наиболее качественного технологического процесса; 2) какими размерами должны обладать и взаимно располагаться спроектированные составные части орудия для наиболее правильного управления ими при наименьшей затрате энергии».

Выбор материалов должен являться главным вопросом в процессе разработки и проектирования рабочих органов почвообрабатывающих машин, только такой подход позволит повысить износостойкость и прочность рабочих органов [2, 4, 11, 12, 14-16].

Современные тенденции в области производства сельскохозяйственной продукции привели к увеличению массы почвообрабатывающих орудий. В результате выполнения ими полевых работ происходит переуплотнение почвы, отсюда и повышение нагрузки на рабочие органы. Для достижения цели создания рабочих органов с повы-

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

шенными характеристиками износостоикости, прочности, а также ударной вязкости необходимо изменить подход как к выбору материала при производстве лемеха, так и к его конструктивным особенностям [1, 6-8, 13].

В целом следует отметить, что без внедрения принципиально иных технологических приемов упрочнения с получением металлографических структур с более совершенными свойствами для создания лемехов повышение их износостойкости представляется затруднительным [3, 5, 9, 10, 17]. Предложена технология повышения износостойкости лемехов за счет легирования режущей части при литье, изготовлены образцы для сравнения с существующими на рынке.

Целью данной работы является оценка износостойкости лемехов с наплавкой легирующего слоя по контрольным сечениям.

Материалы и методы. При проведении технической оценки определяли соответствие испытуемых экспериментальных и серийных деталей на соответствие техническим условиям к качеству изготовления, взвешивали лемеха, производили и фиксировали линейные изменения по ширине по сечениям, показанным на рисунке 1.

Рисунок 1 - Контрольная схема контрольных размеров по сечениям лемеха Figure 1 - Diagram of controlled dimensions for the ploughshare cross-sections

Результаты замеров начальных параметров по каждому сечению заносили в таблицу 1.

Карта замера микрометража новых и полученных в процессе полевых испытаний экспериментальных и серийных лемехов.

Для качественного контроля износа аналогичные замеры для всех экспериментальных лемехов проводили в процессе ведения и после завершения испытаний, данные которых также заносили в карту микрометража (таблица 1).

Во время проведения испытаний основным контрольным периодом эксплуатации была принята одна рабочая смена и величина наработки, выполненной за ее время. После завершения каждой смены производился линейный замер лемехов с контролем возможных механических повреждений.

Образцы, имеющие предельный износ, проходили заключительную техническую экспертизу с замером линейных и весовых показателей. Анализируя их, делали оценку состояния по всем факторам.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Таблица 1 - Карта замера микрометража новых и полученных в процессе полевых испытаний экспериментальных (эксп.) и серийных (сер.) лемехов

Table 1 - Map of micrometer measurement of new and field-tested experimental (exp)

and serial ploughshares_

Образец / Sample Наработка, га / Operating time, h Масса, г / gram weight Разме зы сечения, мм Примечание

I II III IV V

Эксп, новый / Exp, new 0 5220 136,6 126,8 119,1 112,9 109,5 Корп. 1,2,3,4 / Body 1,2,3,4

Эксп., среднее знач. / Exp., average 4,25 5120 128,4 120,3 115,3 109,4 106,9 На корп. 2,3,4,6 / On body 2,3,4,6

Эксп., среднее знач. / Exp., average 8,25 5055 127,6 118,5 114,2 108,5 106 На корп. 1,2,5,6 / On body 1,2,5,6

Эксп., среднее знач. / Exp., average 12 4995 123,1 112,4 108,8 104 101,6 Отказ, самовыг. / RefUsal,depening

Сер, новый / Serial, new 0 5100 138,3 128,8 120,5 113,6 105,5 Корп. 2,4,6 / Body 2,4,6

Сер, среднее знач. / Serial, average 2,81 4495 133,9 126,4 118,1 110,2 101,1 Корп. 2,4,6 / Body 2,4,6

Сер, среднее знач. / Serial, average 4,69 3780 96,5 113,3 110,5 106,1 96,6 Отказ, износ / Failure, wear

Стоит отметить, что при определении ресурса лемехов выбракованные образцы по причине поломки при расчете не учитываются.

Прочность и износостойкость экспериментальных и серийных лемехов определяли при сопоставлении их средних наработок на отказ, не учитывая вышедшие из строя образцы при аварийных ситуациях. Средние значения износа определяли по линейным размерам и весу, производили их анализ, по которым составляли сравнительные графики.

Для проведения сравнительных полевых испытаний была отлита опытная партия экспериментальных лемехов, изготовленных по литейной технологии с поверхностным легированием в литейной форме. В качестве объекта для сравнения были приобретены серийные лемеха производства ЗАО «Рубцовский завод запасных частей».

Опытные лемеха были обмерены по схеме, приведенной на рисунке 1, взвешены и поставлены на полевые испытания.

Результаты и обсуждение. Во время проведения испытаний опытные лемеха показали стабильное качество работы, без выявления возможных скрытых дефектов в результате производственного брака, и в целом нареканий не вызывали. Экспериментальные лемеха продемонстрировали значительно превосходящую своего серийного аналога ресурсоемкость, при более равномерном износе. Так, максимальная наработка на отказ экспериментальных лемехов, изготовленных методом литья с поверхностным легированием высокопрочным порошковым сплавом, составила 12 га, тогда как у лемехов производства ЗАО «Рубцовский завод запасных частей» этот показатель составил всего 4,7 га. Проведя первичную оценку степени износа изношенных образцов путем внешнего осмотра, уже можно дать положительную оценку износостойкости экспериментальных образцов, что особенно проявляется в носовой части.

Существенную разницу в износостойкости лемехов также можно наблюдать по массовому методу оценки. На основании этого можно сделать вывод, что изготовление и упрочнение лемехов по новой перспективной технологии имеет положительный результат в виде достижения равностойкости рабочих зон лемеха при его эксплуатации, что и позволило ему достичь столь высокой наработки.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Износостойкость экспериментальных лемехов на корпус превзошла лемеха существующих в три раза. Для дальнейшего исследования данного вопроса необходимо прибегнуть к более детальному анализу испытуемых образцов. Динамику и характер износа лемехов характеризуют результаты измерений, полученные в ходе испытаний и внесённые в карту обмера (таблица 1).

Для наглядности проведения сравнительного анализа испытуемых лемехов применен метрический метод оценки. На основании полученных данных построены графики изменения величины износа по представленным ранее сечениям на протяжении всего периода эксплуатации, которые представлены на рисунках 2-6.

АН,% 35

30 25 20 15 U)

О О-

/ 2

-* ■ —" " __ . —

0 2 4 6 8 10 12

Наработка, га

Operating time, hectares

Рисунок 2 - Износ сечения № 1: 1 - Износ экспериментального лемеха; 2- Износ серийного лемеха

Figure 2 - section Wear #1: 1 - wear of the experimental ploughshare; 2 - wear of the serial ploughshare

14

12 10 8

I ? /V*

/у У

/

у /

У /'___

0 2 4 6 8 10 12

Наработки, га

Operating time, hectares

Рисунок 3 - Износ сечения №2: 1 - износ экспериментального лемеха; 2 - износ серийного лемеха

Figure 3-section Wear #2: 1 - wear of the experimental ploughshare; 2 - wear of the serial ploughshare

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

лял 10

9

Я

7

6

5

4

3

•у

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1 U

2 /

/ /

/

♦--- ■--""*"

* ' yf

О 2 4 6 8 10 12

Наработка, га

Operating time, hectares

Рисунок 4 - Износ сечения №3: 1 - износ экспериментального лемеха; 2 - износ серийного лемеха

Figure 4-Wear of section No. 3: 1 - wear of the experimental ploughshare; 2 - wear of the serial ploughshare

Я 7 6 5 4

1 / 0

•

i-- _/

/ /

/

У

. — ■ '

/ **' / /'

7 ^ / *

0 2 4 6 8 10 12

Наработка,a

Operating time, hectares

Рисунок 5- Износ сечения №4:

1 - динамика износа экспериментального лемеха; 2 - динамика износа

серийного лемеха

Figure 5 - Wear graph in section № 4: 1 - wear dynamics of the experimental ploughshare; 2 - wear dynamics of the serial ploughshare

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

5 7

6 $

J

А

л ^ /

/

*<

у <■"* / ^ ■ Э»* -

0 2 4 6 В 10 12

Ларночткч, ,■» Operating time, hectares

Рисунок 6 - График износа в сечении №5:

1 - динамика износа экспериментального лемеха; 2 - динамика износа

серийного лемеха

Figure 6 - Wear graph in section №5: 1-wear dynamics of the experimental ploughshare; 2-wear dynamics of the serial ploughshare

Исходя из представленных данных можно сделать однозначный вывод о значительном превосходстве ресурсоемкости экспериментальных лемехов, изготовленных методом литья перед серийными образцами, наиболее массово применяемыми в условиях нашей области.

Особое внимание стоит обратить на износостойкость по отдельным сечениям, где наглядно представлено, что, несмотря на кратно превышающую наработку, экспериментальные лемеха по степени износа не только не уступают серийным лемехам, но и значительно превосходят их в сечении №1, т.е. в носовой части. Как известно, носовая часть является наиболее нагруженной и подверженной износу. Критический износ носовой части лемеха является одной из основных причин его выхода из строя. За максимальный износ носовой части лемеха, приводящий к выходу его из строя, принято считать такую величину износа, при которой высота носовой части достигает высоты лезвийной части лемеха. Однако при достижении максимальной наработки носовая часть экспериментального лемеха, изготовленного методом литья с поверхностным легированием высокопрочным порошковым сплавом, не только не достигла предельного износа, но и сохранила свою полную работоспособность, имея довольно острую режущую кромку. Серийный лемех производства ЗАО «Рубцовский завод запасных частей», отработав 4,7 га, полностью утратил носовую часть, что и стало причиной выбраковки.

Причиной потери работоспособности лемехов стало образование на лезвии затылочной фаски, вследствие чего возникает выталкивающая сила, которая в конечном итоге привела к самовыглублению плуга. Основными параметрами затылочной фаски являются ширина и угол ее наклона ко дну борозды (рисунок 7). По результатам экспериментальных исследований усредненно лемех выбраковывается при достижении предельной ширины «затылочной» части на относительно легких почвах до 6... 8 мм и угле наклона 10°, на тяжелых почвах — 3,4 мм при угле 20°.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Рисунок 7 - Геометрия износа лезвия лемеха по сечениям

Figure 7 - Geometry of ploughshare blade wear by cross-sections

Наглядно динамика развития образованной затылочной фаски графически представлена на графике изменения ее ширины (рисунок 8) и графике изменения угла наклона ко дну борозды (рисунок 9).

Рисунок 8 - График изменения ширины затылочной фаски относительно ширины лезвия: 1 - сечение №1; 2 - сечение №2; 3 - сечение №3; 4 - сечение №4; 5 - сечение №5

Figure 8 - Graph of changes in the width of the occipital chamfer relative to the width of the blade: 1 - section №1; 2 - section №2; 3 - section №3; 4 - section №4; 5 - section №5

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Рисунок 9 - График изменения угла наклона затылочной фаски ко дну борозды:

1 - сечение №1; 2 - сечение №2; 3 - сечение №3; 4 - сечение №4; 5 - сечение №5

Figure 9 - Graph of changes in the angle of inclination of the occipital chamfer

to the bottom of the furrow: 1 - section №1; 2 - section №2; 3 - section №3; 4 - section №4; 5 - section №5

Анализируя представленные графики, установили, что образование и активное развитие затылочной фаски происходит преимущественно в зонах сечений № 4 и № 5. В это же время зоны сечений № 1, 2, 3 сохраняют свою достаточно острую форму лезвия, позволяющую успешно продолжать работать. Очевидно, что причиной такого явления стал эффект самозатачивания, который присутствовал в зонах сечений № 1, 2, 3 и полностью отсутствовал в зонах сечений № 4, 5, в результате чего и происходило активное затупление лезвия.

Как известно, эффект самозатачивания наблюдается при создании слоистых лезвий, когда несущий слой обеспечивает прочность, а тонкий режущий - остроту лезвия. В этом случае при достаточном соотношении твердости слоев за счет разности степени износа каждого из них и будет сохраняться оптимальная геометрия лезвия. Поскольку представленная литейная технология изготовления лемехов предусматривала упрочнение только носовой части лемеха как самой нагруженной, то лезвийная часть на протяжении более половины длины лемеха осталась не упрочненной, то есть однослойной. Вследствие этого неупрочненные зоны лезвия, имея равную прочность и твердость по всей ширине, имели также и равномерный износ, что привело к закруглению режущей кромки с образованием затылочной фаски, то есть к полному затуплению лезвия. На основании этого можно сделать вывод, что для устранения данного явления необходимо изменить технологию изготовления и включить в нее упрочнение лезвия оптимальной толщины легированным слоем на протяжении всей длины лемеха. Данное изменение позволит получить эффект самозатачивания, что сохранит остроту лезвия и, как следствие, увеличит ресурс лемеха.

Выводы. Причиной отказа экспериментальных лемехов явилось образование и активное развитие затылочной фаски на задней части лезвия, что привело к возникновению выталкивающих сил и выглублению плуга. Для увеличения ресурса эксперимен-

407

№ 1 (61), 2021

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

тальных лемехов проведена корректировка технологии изготовления, позволившая получить эффект самозатачивания проблемных зон лезвия. Ресурс экспериментальных лемехов практически троекратно превышает ресурс своего серийного аналога.

Библиографический список

1. Бернштейн Д. Б., Лискин И. В. Лемехи плугов. Анализ конструкций, условий изнашивания и применяемых материалов // Сельскохозяйственные машины и орудия. Серия 2. 1992. Вып. 3. С. 35.

2. Дорошенко В. С., Гнатуш В. А. Мировой рынок литья чугуна с шаровидным графитом. Состояние и перспективы развития // Вестник арматуростроителя. 2017. № 5. С. 112-119.

3. Ерохин М. Н., Новиков В. С. Повышение прочности и износостойкости лемеха плуга // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. 2008. № 3. С. 100-107.

4. Костылева Л. В., Гапич Д С., Моторин В. А. Комплексное влияние химического состава чугуна на структуру отбеленного слоя долота чизельного плуга // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2016. № 2. C. 221-228.

5. Повышение износостойкости почвообрабатывающих рабочих органов за счет структурирования высокоуглеродистых сплавов / Л. В. Костылева, Д. С. Гапич, В. А. Моторин, А. Е. Новиков, Д. Б. Курбанов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2018. № 3. C. 283-291.

6. Сильман Г. И., Макаренко К. В., Зенцова Е. А. Бейнитный высокопрочный чугун с шаровидным графитом // Металловедение и термическая обработка металлов. 2013. № 4. С. 3-8.

7. Формирование износостойких зонально-распределенных структур деталей орудий для почвообработки из высокопрочного чугуна / В. А. Моторин, Д. С. Гапич, Л. В. Костылева, А. Е. Новиков // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2018. № 4. C. 269-276.

8. Al-Sayed S. R., Elshazli A. M., Hussein A. H. A. Laser surface hardening of Ni-hard white cast iron // Metals. 2020. V. 10(6). Is. 795. P. 1-19.

9. An investigation on the stability of austenite in Austempered Ductile Cast Iron (ADI) / S. Panneerselvam, C. J. Martis, S. K. Putatunda, J. M. Boileau // Materials Science and Engineering. 2015. V. 626. P. 237-246.

10. Composition and Tribological Properties of Hardened Cutting Blades of Tillage Machines under Abrasive Deterioration / A. E. Novikov, V. A. Motorin, M. I. Lamskova, M. I. Filimonov // Journal of Friction and Wear. 2018. Vol. 39. No. 2. P. 158-163.

11. Effect of the starting microstructure in the formation of austenite at the intercritical range in ductile iron alloyed with nickel and copper / H. D. Machado, R. Aristizabal-Sierra, C. Garcia-Mateo, I. Toda-Caraballo // International Journal of Metalcasting. 2020. V. 14 (3). P. 836-845.

12. Influence of cooling rate on the microstructure and properties of a new wear resistant car-bidic austempered ductile iron (CADI) / Y. Ch. Peng, H. J. Jin, J. H. Liu, G. L. Li // Materials Characterization. 2012. Vol. 72. P. 53-58.

13. Influence of solidification conditions on the microstructure of laser-surface-melted ductile cast iron / D. Janicki, J. Gorka, W. Kwasny, W. Pakiela, K. Matus // Materials. 2020. V. 13 (5). 1174.

14. Neutron diffraction monitoring of ductile cast iron under cyclic tension-compression / S. Harjo, S. Kubota, W. Gong, T. Kawasaki, S. Gao // Acta Materialia. 2020. V. 196. P. 584-594.

15. Probabilistic Low Cycle Fatigue criterion for nodular cast-irons / F. Szmytka, E. Charka-luk, A. Constantinescu, P. Osmond // International Journal of Fatigue. 2020. V. 139. P. 105701.

16. Pyndak V. I., Novikov A. E. Tribotechnical and Energy Assessment of Parts of Working Members of Cultivating Machines After Carburizing and Laser Hardening // Metal Science and Heat Treatment. 2016. V. 58. No. 3-4. P. 226-230.

17. YuNon-single bionic coupling model for thermal fatigue and wear resistance of gray cast iron drum brake / D. Yu, T. Zhou, H. Zhou, H. Bo, H. Lu // Optics and Laser Technology. 2019. V. 111. P. 781-788.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Conclusions. The reason for the failure of the experimental ploughshares was the formation and active development of the occipital chamfer on the back of the blade, which led to the emergence of buoyant forces and the plough's deepening. To increase the resource of experimental ploughshares, the manufacturing technology was adjusted, which allowed to obtain the effect of self-sharpening of problem areas of the blade. The resource of experimental ploughshares is almost three times higher than the resource of its serial counterpart.

References

1. Bernstein D. B., Leskin I. V. Ploughshares. Analysis of structures, wear conditions and applied materials // Agricultural machines and tools. Series 2. 1992. Iss. 3. P. 35.

2. Doroshenko V. S., Gnatush V. A. World market for nodular cast iron. State and development prospects // Bulletin of the valve-constructor. 2017. No. 5. P. 112-119.

3. Erokhin M. N., Novikov V. S. Increasing the strength and wear resistance of the plowshare // Vestnik FGOU VPO MGAU. 2008. № 3. P. 100-107.

4. Kostyleva L.V., Gapich D. S., Motorin V. A. Complex influence of the chemical composition of cast iron on the structure of the bleached layer of a chisel plow chisel // News of the Nizhnevolzhsky agro-university complex: Science and higher professional education. 2016. No. 2. P. 221-228.

5. Increasing the wear resistance of tillage working bodies by structuring high-carbon alloys / L. V. Kostyleva, D. S. Gapich, V. A. Motorin, A. E. Novikov, D. B. Kurbanov // Proceedings of the nizhnevolzhsky agro-University complex: Science and higher professional education. 2018. № 3. C. 283-291.

6. Silman G. I., Makarenko K. V., Zentsova E. A. Beinitny high-strength cast iron with spherical graphite // Metallurgy and heat treatment of metals. 2013. No. 4. P. 3-8.

7. Formirovanie iznosostojkih zonal'no-raspredelennyh struktur detalej orudij dlya pochvoobrabotki iz vysokoprochnogo chuguna / V. A. Motorin, D. S. Gapich, L. V. Kostyleva, A. E. Novikov // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee profession-al'noe obrazovanie. 2018. № 4. C. 269-276.