CC BY
28
Технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса
ПЕРСПЕКТИВЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ Коняев Николай Васильевич, к.т.н., доцент Коняева Наталья Ивановна, магистрант Курская ГСХА, г.Курск, Россия
В данной статье рассмотрены основные вопросы необходимости восстановления изношенных деталей сельскохозяйственной техники. Приведены различные теории и методики выбора рационального способа восстановления изношенных деталей. Описаны основные критерии долговечности.
Ключевые слова: износ, долговечность, детали, восстановление, ремонт, критерий, разрушение, усталость.
Современный парк сельскохозяйственной техники в России на сегодня устарел и требует обновления. По некоторым данным парк тракторов с экземплярами у которых вышел срок амортизации и эксплуатации (10 лет и старше) составляет почти 60 % всего парка тракторов, а зерноуборочных комбайнов - 45,6 %, кормоуборочных комбайнов - 44,6%. Кроме того в зависимости от видов машин парк сельскохозяйственной техники на 30...40% состоит из импортных машин [1,2,3].
Своевременное восстановление сложных, дорогостоящих деталей парка сельскохозяйственных машин представляет большую проблему для эффективной эксплуатации машинно-тракторного парка. В зависимости от того, какими способами производится восстановление деталей и как оно организовано, зависит долговечность отремонтированных машин, расходование запасных частей и материалов. Так как не все способы восстановления являются эффективными, необходимо обоснование выбора наиболее рациональных из них применительно к конкретным деталям сельскохозяйственных машин.
Необходимость этого вызывается еще и тем, что выбор способов восстановления деталей в условиях производства решается без достаточного к тому требования. Отсутствие научно обоснованных критериев выбора рациональных способов приводит к тому, что одни и те же детали на разных ремонтных предприятиях восстанавливаются самыми разнообразными способами, многие из которых не обеспечивают долговечности деталей и являются экономически нецелесообразными. Все это неизбежно ведет к сокращению межремонтных сроков службы сельскохозяйственных машин, длительным простоям их в эксплуатации, к снижению коэффициента технической готовности к работе. Совершенно очевидно, что восстановление деталей сельскохозяйственных машин необходимо вести не всеми воз-
можными способами, а лишь теми из них, которые обеспечивают наибольшую долговечность деталей при наименьшей затрате труда и средств. Если бы все применяемые на практике способы восстановления обеспечивали одинаковую долговечность деталей, то задача свелась бы к выбору наиболее экономичного из них, подобно тому, как это имеет место при выборе оптимального варианта технологического процесса механической обработки. Но даже и при этих условиях обоснование выбора рационального способа восстановления деталей является более сложным по сравнению с выбором варианта механической обработки. Причиной этому является большая универсальность и разнородность способов восстановления деталей (электролитические покрытия, наплавка и металлизация) [3,4,5].
Вопросы выбора рационального способа восстановления деталей нашли отражение в работах Г.В. Гурьянова, Р.С. Сайфуллина, П.М. Вячеславова, Р.С. Пиявского, О.П. Моховой, В.И. Казарцева и др. Анализ указанных работ дает основание сделать выводы, что все перечисленные ученые способствовали развитию ремонтного производства и акцентировали внимание на решение важнейших вопросов высококачественного восстановления деталей.
Представляет интерес исследование износов деталей сельскохозяйственных машин поступающих в ремонт, так как численные значения износа конкретных деталей и их неравноизносостойкости являются основой структурной характеристикой, определяющей выбор способа восстановления.
Обычно долговечность восстановленных деталей принимается или равной долговечности новых деталей, или оценивается только по износостойкости или интенсивности износа [7,8]. Прочность неразъемного соединения деталь-покрытие и снижение усталостной прочности деталей в результате нанесения покрытий не принимаются в расчет. Многие ответственные детали сельскохозяйственных машин теряют служебные качества не только в результате износа, но и выкрашивания или откалывания частиц металла по причине недостаточной прочности сцепления покрытий с основным металлом и разрушения поверхностных слоев в результате усталости. Как справедливо отмечает Р.В. Кругель, даже средняя и легкая эксплуатационная нагрузка вызывает разрушение поверхности контакта подвижных и неподвижных сопряжений не только в результате их истирания и смятия, но и от усталости металла в поверхностном слое детали в результате многократного механического перенапряжения. Сопротивление поверхностных слоев покрытий разрушениям от усталости в ряде деталей имеет большое значение, не меньшее чем износостойкость или прочность сцепления для многих других деталей. Естественно, что служебные качества восстановленной детали должны оцениваться по всем основным эксплуатационным свойствам покрытий. Игнорирование прочности сцепления покрытия с основным металлом и снижения усталостной прочности лишает
возможности дифференцированно подходить к выбору способа восстановления для конкретных деталей, исходя из условий их работы.
В перечисленных выше работах отсутствует классификация деталей по конструктивно-технологической однородности и анализ применимости способов восстановления деталей типовых классов и групп, другими словами, не раскрывается область применения металлопокрытий, исходя из структурных характеристик деталей. Исключением является работа В.И. Казарцева, в которой перечень деталей, восстанавливаемых металлопокрытиями, определяется по износам родственных геометрических поверхностей и приводятся данные не только по износам покрытий, но и по влиянию их на усталость.
Вопросы экономики эффективных способов восстановления деталей не затрагиваются. В работе Л.И. Розенберга они рассматриваются на основе трудоемкостей восстановления деталей по данным ремонтных предприятий для таких способов, как ремонтные размеры и сварка.
Отсутствие перечисленных вопросов в рассматриваемых работах является вполне естественным, поскольку авторами и не преследовалась цель разработки проблемы выбора рационального способа восстановления деталей. При выборе способов восстановления деталей предприятия руководствуются рекомендациями технических условий, или других литературных источников, или, чаще всего, имеющимися производственными возможностями. Способы восстановления деталей, рекомендуемые не только различными литературными источниками, но и официальными техническими условиями, разнообразны и противоречивы.
Для выбора рациональных способов восстановления деталей необходима система критериев. Известно, что применение системы критериев в технике для оценки качества машин, приборов, а также установления различных величин широко развито. Так, большую известность получили критерии технологичности конструкции, разработанные профессором Н.А. Бородачевым, а также критерии технологичности конструкции приборов с точки зрения сборки, разработанные профессором П.И. Буловским. Для установления предельных размеров автотракторных деталей профессор Г.В. Веденяпин также применял систему критериев. Система критериев в рассматриваемых вопросах позволяет дифференцированно подойти к технико-экономической оценке способов восстановления раздельно или в совокупности к конкретным деталям.
От того, какой выбрать способ восстановления, будет завесить ряд факторов. К основным таким факторам можно отнести конструктивно-технологические характеристики детали, особенности и условия работы, а также свойства материалов, используемых для восстановления, их стоимость и долговечность. К конструктивно-технологическим характеристикам деталей можно отнести: геометрическую форму и размеры; материал, из которого изготавливается деталь; способы упрочнения; класс точности изготовления и чистоты поверхности; характер сопряжения (типом посад-
ки) и нагрузки. Условиями работы восстанавливаемой детали считаются: особенности и виды износа; величины износа; время работы.
Для выявления перечня и структурных характеристик деталей, восстановление которых рационально металлопокрытиями, необходима классификация всего многообразия деталей, анализ возможных механических повреждений и износов деталей типовых классов и групп и способов их устранения.
Величины износов различных рабочих поверхностей деталей сельскохозяйственных машин, поступающих в капитальный ремонт, надежно могут быть установлены лишь массовым микрометрированием деталей, с обработкой полученных данных методами математической статистики. Но одни количественные характеристики износа деталей недостаточны для решения всех вопросов проблемы. Необходим анализ использования деталей, выявление неравноизносостойкости их и определение степени годности и потребности в восстановлении, т.е. обоснование коэффициентов годности и восстановления (ремонта). Для решения двух последних вопросов надо знать закон распределения износа деталей. Знание структурных характеристик деталей и технологических особенностей и свойства способов восстановления позволяет в первом приближении решить вопрос о применимости того или иного из них для восстановления отдельных деталей. При помощи такого анализа можно установить, какие из деталей могут восстанавливаться всеми или несколькими способами и какие по своим структурным характеристикам допускают только один способ восстановления. Данный критерий позволяет определить применимость способов восстановления к конкретным деталям и может быть назван критерием применимости, или технологическим. Так, например, при помощи критерия применимости заранее можно сказать, что детали небольшого диаметрального размера, имеющие высокую поверхностную твердость и незначительные износы - стержни клапанов, поршневые пальцы, толкатели, шейки валов коробки передач под подшипники качения и т.п. - нерационально восстанавливать металлизацией и наплавками (ручной электродуговой и автоматической под слоем флюса). Критерий применимости позволяет классифицировать детали по способам восстановления и выявить перечень деталей, восстановление которых возможно разными способами. Последнее облегчает дальнейшую работу по выбору рационального способа.
Оценка способов восстановления с точки зрения, обеспечиваемой ими работоспособности деталей, может быть проведена при помощи критерия долговечности, определяемого коэффициентом долговечности. На долговечность деталей, которые были восстановлены какими-нибудь способами, во многом будет влиять состав металлопокрытий и их эксплуатационные характеристики. Самым оптимальным способом восстановления будет считаться тот, который обеспечит наибольшую долговечность отремонтированной детали. Практика использования деталей восстановленных разными способами, и длительные наблюдения за их работой и износом в
эксплуатации показывают, что потеря деталями работоспособности происходит по причинам: недостаточной прочности сцепления покрытия с основным металлом; недостаточной износостойкости; снижения выносливости при знакопеременных нагрузках.
Указанными тремя главнейшими эксплуатационными свойствами и определяется долговечность восстановленных деталей.
Исследование износов больших партий деталей сельскохозяйственных машин и обработка данных методами математической статистики показывают, что детали, подлежащие восстановлению, имеют незначительные износы, выражаемые сотыми или несколькими десятыми миллиметров и, как правило, сохраняют достаточный запас прочности. Поэтому такие механические свойства металлопокрытий, как прочность на разрыв, срез, сжатие, сопротивление изгибу и кручению при незначительной толщине слоя непосредственно не оказывают влияния на сроки службы восстановленных деталей. В зависимости от условий работы последних эти механические свойства могут проявлять свое действие на долговечность деталей через указанные выше эксплуатационные характеристики.
Критерий долговечности в отличие от критерия применимости может быть выражен численно через коэффициент долговечности для каждого из способов восстановления и каждой конкретной детали. Для определения коэффициентов долговечности необходимо исследование металлопокрытий в лабораторных и эксплуатационных условиях.
Первых два критерия взаимно связаны между собой и выражают техническую часть проблемы, без учета экономической целесообразности применения того или иного способа. Поэтому необходима еще экономическая, а затем и окончательная технико-экономическая оценка способов восстановления. Экономическая оценка может быть осуществлена при помощи экономического критерия, выражаемого стоимостью восстановления деталей. Для численного определения экономического критерия необходим расчет и сопоставление сравнительной предварительной калькуляции себестоимости восстановления деталей сравниваемыми способами.
Для окончательного решения вопроса выбора рационального способа следует ввести технико-экономический критерий, связывающий долговечность детали с экономикой ее восстановления.
Поэтому перед нами стала задача, заключающаяся в выборе наиболее эффективного способа восстановления деталей сельскохозяйственных машин, чтобы данный способ был наиболее экономически выгоден и обеспечивал возможность возвращения в строй большой номенклатуры дорогостоящих деталей отечественной и импортной техники.
Список литературы
1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
Konyaeva Natalia Ivanovna, student
Konyaev Nikolay Vasilyevich, Cand.Tech.Sci., associate professor Kursk State Agricultural Academy, Kursk, Russia
PROSPECTS FOR THE RESTORATION OF WORN-OUT DETAILS OF AGRICULTURAL MACHINERY
Abstract. This article discusses the main issues of the need to restore worn-out parts of agricultural machinery. Various theories and methods of choosing a rational way of restoring worn parts are presented. The main criteria of durability are described. Keywords: wear, durability, parts, restoration, repair, criterion, destruction, fatigue.
