CC BY
182
УДК 631.363.004.6
ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ НОЖЕЙ БАРАБАННЫХ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЕЙ КОРМОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ
© 2012 г. В.И. Щербина, В.А. Полуян
Приведен анализ работы кормоуборочных комбайнов. Рассмотрены вопросы повышения износостойкости режущих деталей барабанных измельчителей применением различных способов их восстановления и упрочнения. Обоснована необходимость дальнейшего проведения исследований по данному направлению.
Ключевые слова: кормоуборочный комбайн, режущие детали, восстановление, упрочнение, долговечность.
The analysis of operation of feed harvester combines is presented. Questions of increase of the cutting details durability of the drum-type grinders by application of various ways of their restoration and hardening are considered. Further carrying out researches on the presented direction is substantiated.
Key words: feed harvester combine, cutting details, durability, hardening, longevity.
Ежегодно на сельскохозяйственных предприятиях выбывает большое число сельскохозяйственных машин.
Исследования ученых показали, что в выбракованных машинах находится до 45% годных деталей для эксплуатации без ремонта, до 50% - подлежащих
восстановлению, что свидетельствует о значительном объеме ремонтного фонда и целесообразности организации и развития рынка подержанной техники.
В создании производств по выпуску подержанной техники важное место должно занимать восстановление деталей. Следует обратить внимание на то, что по сравнению с изготовлением новых запасных частей число операций обработки при восстановлении сокращается в 3... 8 раз. Создание производств по восстановлению деталей требует в 2.2,5 раза меньше капитальных вложений по сравнению с аналогичными предприятиями по изготовлению запасных частей.
Важное преимущество
восстановления - малая металлоемкость. Для восстановления деталей необходимо в 20.30 раз меньше металла, чем для изготовления новых запасных частей.
Восстановление деталей - технически обоснованное и экономически оправданное мероприятие. Оно позволяет ремонтнообслуживающим предприятиям и
мастерским хозяйств сокращать время простоя неисправных машин,
оборудования, повышать качество их технического обслуживания и ремонта, улучшать показатели надежности и использования машин.
По данным заведующего кафедрой ремонта Кубанского государственного аграрного университета доктора технических наук М.И. Юдина, в Японии за счет восстановления изношенных деталей удовлетворяют до 50%, в США, Германии и Австрии - до 30.35% потребности в запасных частях [1].
Необходимо особо отметить экономическую эффективность
восстановления деталей. Оно, как правило, исключает экологически разрушительный энергоемкий металлургический цикл производства. Только за счет исключения металлургического цикла при
восстановлении 1 т деталей из стали можно экономить 180 кВтч электроэнергии, 0,8 т угля, 0,5 т известняка, 175 м природного газа. Стоимость восстановленных деталей составляет 30.50% от стоимости новой детали.
Восстановление и упрочнение деталей позволяют восстановить ресурс машины, а в некоторых случаях значительно его повысить. Исследования показывают, что за счет восстановления и
упрочнения сопряжения деталей их ресурс можно увеличить в 1,2.. .2,5 раза [2].
Одна из лучших технологий восстановления деталей -
электроконтактная приварка
металлического слоя (ленты, проволоки, порошковых материалов), имеющая следующие преимущества: отсутствие
нагрева деталей, возможность приварки слоя стальной ленты, проволоки и твердых сплавов, закалка слоя непосредственно в процессе приварки, повышение
производительности в 2.3 раза, уменьшение расхода металла по сравнению с наплавкой в 3.4 раза, отсутствие выгорания легирующих примесей и значительное улучшение условий труда. В зависимости от величины износа детали толщину привариваемого слоя можно регулировать от 0,1 до 1,5 мм, что позволяет сократить припуски и снизить трудоемкость последующей обработки [3].
Газопорошковая наплавка - способ восстановления и упрочнения деталей, заключающийся в нанесении в разогретую поверхность порошкового материала и не требующий высокой квалификации персонала и сложного оборудования. С помощью газопорошковой наплавки можно восстанавливать и упрочнять детали почвообрабатывающих машин (плоскорезы, лапы культиватора, ножи), причем срок эксплуатации упрочненных ножей увеличивается в 2.3 раза по сравнению с неупрочненными.
Плазменная наплавка порошковых материалов - наиболее экономичный метод нанесения упрочняющих покрытий. Плазменную наплавку износостойкими порошками можно применять при изготовлении лап культиваторов, дисков, ножей и других деталей.
Электродуговая металлизация
отличается очень высокой
производительностью по массе
напыляемого материала (до 20.25 кг/ч) и площади покрываемой поверхности, простотой оборудования и технологии, возможностью нанесения покрытий на поверхности деталей из различных материалов, а также легкостью автоматизации процесса.
ГОСНИТИ совместно с Мордовским госуниверситетом им. Н.П. Огарева освоен новый метод - электроискровая наплавка и упрочнение. Он заключается в том, что при прохождении импульсного электрического разряда в газовой среде между электродом-анодом и обрабатываемой деталью-катодом определенная часть массы электрода-анода разрушается и переносится на поверхность детали. При многократном воздействии искровых импульсов на поверхности детали формируется покрытие толщиной 0,3.0,5 мм со свойствами, близкими со свойствами материала электрода. В результате достигаются необходимые размеры детали: шероховатость Ra 2.18, химические и механические свойства, микротвердость поверхности составляет МПа 6000. 16000. Путем обоснования и выбора материала электрода-анода можно получить износо-и коррозионно-стойкую поверхность в зависимости от условий эксплуатации деталей [5].
Электроискровой метод нашел применение как в промышленности (упрочнение металлорежущего
инструмента), так и в ремонтном производстве (восстановление размеров изношенных деталей, упрочнение поверхностей трения).
Технологические возможности и достоинства метода определили широкое и многопрофильное применение этого метода на ряде ремонтных заводов. При этом успешно решаются задачи восстановления размеров изношенных деталей (наплавка) и увеличения износостойкости режущих инструментов (упрочнение).
В настоящее время, отмечается в работе [5], получены хорошие результаты в совершенствовании электроискровых
методов обработки деталей, в восстановлении и упрочнении рабочих поверхностей, при этом ресурс восстановленных деталей увеличивается в
1,5.2 раза.
На заводе ОАО «Вельский ремзавод» Архангельской области освоен
электроискровой метод восстановления и упрочнения деталей. Там наносят
износостойкие покрытия на
металлорежущие инструменты, в том числе штамповую оснастку, повышающие износостойкость режущих кромок более чем в 1,5 раза. Удельная себестоимость электроискровой обработки составляет 0,2...0,5 руб./см2 в зависимости от вида выполняемых работ и требуемых характеристик покрытия. Упрочнение деталей позволяет восстановить ресурс машины, а в некоторых случаях значительно его повысить в 1,2.. .2,5 раза.
В работе [5] приведены результаты новой технологии упрочнения деталей сельскохозяйственной техники,
малоэнергоемких, ресурсосберегающих процессов химико-термической обработки нитроцементации в активированных недефицитных древесноугольных смесях.
По данным авторов, ножи
сенокосилок, сегменты культиваторов и лемеховые вставки после упрочнения имели износостойкость в 2,7 раза выше стандартных. При производственных испытаниях ножей, сегментов и вставок лемехов выкрашивание режущих кромок не наблюдалось. Детали после
нитроцементации не имели деформации, не требовалось дополнительное шлифование, детали имели повышенную коррозионную стойкость и хорошо прирабатывались.
При всех положительных качествах авторы не отмечают, как этот способ скажется на деформации и равномерной обработке длинномерных деталей типа ножи измельчителей барабанов
кормоуборочных комбайнов.
Электроискровую обработку
называют универсальным,
ресурсосберегающим, перспективным, приоритетным методом [5]. Авторы отмечают, что в результате многолетних исследований установлено, что
электроискровое восстановление и упрочнение металлорежущего инструмента черновой и чистовой обработки, разделительных штампов позволяет увеличить их износостойкость в 2.6 раз. Наряду с износостойкостью упрочненные инструменты служат в 1,5.2 раза дольше при удельной себестоимости обработки 0,2.. .0,5 руб./см2. Наиболее
перспективными и эффективными являются установки: Электрон 16;
Электрон 17; Электрон 215, Электрон 22А; Электрон 525М, позволяющие получить толщину слоя 5.400 мкм, микротвердость слоя 6000.16000 МПа, высоту микронеровностей Ra до 16, Rz до 160. Потребляемая мощность 0,2 кВА, напряжение питающей сети 220 В; частота импульсов 50.800 Гц; число электрических режимов 4.12;
максимальная производительность
установки 2,5.10 см2/мин, в качестве наплавочных и упрочняющих материалов -электродов для электроискровой обработки применяются металлокерамические твердые сплавы ВК6, ВК-8, Т15К6, ТТ15К-10-ОМ, ТН-20, сплавы ВЖЛ-12, ВЖЛ-13, ВЖЛ-17, В-56, стали 65Г, ШХ-15 и другие.
Электроискровая обработка, как показали многие исследования, может быть эффективно применена при упрочнении рабочих органов
сельскохозяйственных и кормоуборочных машин.
Для повышения долговечности режущих деталей отдельные авторы применяют электроискровое упрочнение на установках ЭФИ-1, ЭФИ-25, ЭФИ-54, Электрон 14, Электрон 525М. При этом используются электроды-аноды из твердых сплавов ВК-8, Т15К6, Сормайт-1. Толщина наращивания составляет 0,05.0,3 мм [3.5].
Так как состояние режущих деталей измельчающего аппарата оказывает огромное влияние на качество работы и эксплуатационные показатели
кормоуборочного комбайна, то проблема выявления браковочных признаков и исследования возможности продления срока службы режущих деталей имеет не менее важное значение, чем создание самозатачивающихся ножей.
Восстановление геометрических
параметров режущих деталей методом заточки необходимо и при наличии их самозатачивания: в случае аварийной
смены их во время эксплуатации (например, для выведения биения лезвий ножей), в таких случаях необходимо иметь данные о предельной ширине ножей.
Обоснование предельной толщины лезвия имеет большое значение при выборе толщины режущего слоя
самозатачивающихся ножей.
Проведенный анализ износа ножей и измельчения растений позволяет сделать следующие выводы:
- влияние скользящего движения лезвия ножа на энергетику процесса резания грубостебельных культур с учетом износа ножей в достаточной степени не исследовано;
- не выявлены окончательно
наиболее рациональные геометрические параметры режущих деталей,
непосредственно определяющие
технологический процесс измельчения: толщина лезвия, угол заточки, зазор в режущей паре. Данные по предельной толщине лезвия при измельчении зеленых стеблей кукурузы довольно противоречивы и совсем отсутствуют для тонкостебельных культур;
- недостаточно освещен вопрос
изменения геометрических параметров лезвия ножей измельчителей
кормоуборочных комбайнов в процессе эксплуатации;
- отсутствуют единые нормы и методы, характеризующие качество измельчения силосуемой растительной массы. Это в какой-то мере ставит результаты опытов отдельных авторов в трудно сравнимые условия;
- ввиду отсутствия единой методики для замера толщины лезвия ножей измельчителей барабанного типа энергетические и качественные показатели, полученные разными авторами, трудно сравнимы, а иногда противоречивы;
- повышение износостойкости ножей
измельчителей путем наплавки
твердосплавных материалов не получило широкого применения ввиду
технологической сложности выполнения упрочнения;
- отсутствие данных об износе ножей современных кормоуборочных комбайнов КСК-100А, ПН-450 «Простор», «Енисей 324», «Марал-175», Дон-680 и других определяет важность исследований по повышению долговечности режущих деталей измельчителей барабанного типа.
Литература
1. Юдин, М.И. Приоритетное направление восстановления и упрочнения деталей тракторов и сельскохозяйственных машин / М.И. Юдин // Техника и оборудование для села. - 2002. - № 6 . - С. 3-5.
2. Курчаткин В.В. Надежность и ремонт машин / В.В. Курчаткин, Н.Ф. Тельнов; под ред. В.В. Курчаткина. -Москва: Колос, 2000. - 776 с.
3. Черноиванов, В.И. Восстановление техники - приоритетная задача сельхозмашиностроения и ремонтной базы АПК
/ В.И. Черноиванов // Техника в сельском хозяйстве. - 2000. - № 6. - С. 9-11.
4. Лялякин В.П. Восстановление и упрочнение деталей в АПК России / В.П. Лялякин // Техника и оборудование для села. - 2005. - № 9. - С. 8-11.
5. Черноиванов, В.И.
Электроискровая обработка металлов -универсальный способ восстановления изношенных деталей / В.И. Черноиванов,
В.П. Лялякин
// Организация и технология восстановления деталей. - Москва: ГОСНИТИ, 2003. - С. 301-318.
Сведения об авторах
Щербина Виталий Иванович - д-р техн. наук, профессор кафедры инженерной графики Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград).
Полуян Валерий Александрович - канд. техн. наук, доцент кафедры технического обслуживания и ремонта машин Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград).
Information about the authors
Shcherbina Vitalyi Ivanovich - Doctor of Technical Sciences, professor of the engineering drawing department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd).
Poluyan Valeryi Alexandrovich - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the maintenance and repair department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd).
