CC BY
336
ТЕХНИЧЕСКИЙ СЕРВИС В АГРОПРОМЫШЛЕННОМ КОМПЛЕКСЕ
УДК 631.312.004.62
М.Н. Ерохин, доктор техн. наук, академик РАСХН В.С. Новиков, канд. техн. наук, профессор
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ И ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ЛЕМЕХА ПЛУГА
В.П. Горячкин уделял большое внимание работе почвообрабатывающих машин, особенно плуга. Он писал, что «пахота — самая важная, самая тяжелая и самая непроизводительная из всех сельскохозяйственных работ» [1]. Особое внимание он обращал на совершенствование рабочих органов, так как их технический уровень прежде всего характеризует технический уровень всей машины. Он писал: «Теория всякого орудия должна ответить на два вопроса: 1) какую форму должны иметь работающие части орудия для наиболее совершенной по качеству работы; 2) каковы должны быть размеры и расположение всех составных частей (работающих и не работающих) орудия для наиболее удобного управления ими при возможно малой затрате усилия».
При создании рабочих органов машин важное значение имеют не только их конструктивное оформление, но и материалы, из которых их изготовляют, так как материаловедческое направление является определяющим с точки зрения обеспечения износостойкости, прочности, а следовательно, и долговечности рабочих органов.
Основные требования, предъявляемые к материалу для изготовления наиболее сложной, металлоемкой и тяжело нагруженной детали плужного корпуса — лемеху: износостойкость, прочность и вы-
сокая ударная вязкость, поскольку лемех работает в абразивной среде, испытывая значительные динамические нагрузки. При наезде плужного корпуса на препятствия в почве в виде камней, почвенных уплотнений и твердых участков нагрузка на лемех «толчкообразно» возрастает за время 0,04...0,1 с в 10 раз и более по сравнению со средним ее значением при нормальной пахоте [2] и представляет большую опасность для прочности всех составных элементов плуга и, в первую очередь, лемеха. При действии таких динамических нагрузок многие материалы, ведущие себя как пластичные при статическом нагружении, становятся хрупкими.
Как показывают многочисленные испытания лемехов на долговечность в условиях суглинистых почв Московской области, 10.50 % лемехов выбраковывают в результате их изгиба и поломки, несмотря на то, что предельное их состояние по износу не достигнуто. Из выбракованных лемехов по причине излома и деформаций около 60 % имеют излом и около 40 % — изгиб, превышающий предельно допустимый. Особенно это актуально для пахотных агрегатов с большой массой машин и значительными скоростями вспашки.
Рассмотрим закономерность изменения тягового сопротивления плуга, а следовательно, и нагруз-
ки на его рабочие органы в зависимости от скорости движения агрегата.
Среднее тяговое сопротивление, Н, плуга определяют по рациональной формуле В.П. Горячкина:
Впл = fmg + каЬ + ераЬпУ2 = В1 + В2 + В3, (1)
где В1 = fmg — часть тягового сопротивления, необходимая для протаскивания плуга в открытой борозде, Н; В2 = каЪ — часть тягового сопротивления, необходимая для отрезания пласта в горизонтальной и вертикальной плоскостях, Н; В3 = ераЪпу2 — часть тягового сопротивления, обусловленная сообщением кинетической энергии массе пласта при отбрасывании его в сторону; f— коэффициент протаскивания плуга в борозде, т. е. коэффициент трения корпусов плуга о почву, дно, стенку борозды и трения во втулках колес, сопротивления почвы, ее деформации колесами и т. д.; т — масса плуга, кг; g — ускорение свободного падения, м/с2; к — удельное сопротивление почвы, Па; а, Ъ — соответственно глубина вспашки и ширина захвата корпуса, м; б — коэффициент, учитывающий скорость отбрасывания пласта относительно скорости плуга; р — плотность почвы, кг/м3; V — скорость плуга, м/с.
При постоянных глубине и ширине вспашки (ab = const) первые два члена уравнения (1) R1 и R2 есть величины постоянные. Значения последнего слагаемого R3 = epabnv2 при увеличении рабочей скорости пахотного агрегата изменяются по параболе (рис. 1).
Пахотный агрегат в составе трактора и плуга при наезде последнего на препятствие следует рассматривать как единое тело, обладающее определенной кинетической энергией, Дж,
m„v„
2
(2)
где та — масса агрегата (трактора и плуга), кг; Уа — линейная скорость вспашки, м/с.
При столкновении корпуса плуга с препятствием эта энергия расходуется на деформацию рабочего органа. Так как с ростом скорости деформирования пластичность материала рабочего органа снижается и возрастает его хрупкость, то уже при сравнительно невысоких скоростях нагружения наблюдается склонность материала к хрупкому разрушению.
Чем больше масса агрегата и выше скорость его перемещения, тем большая разрушающая нагрузка действует на рабочий орган.
В общем случае свойство материала сопротивляться действию ударной нагрузки называется ударной вязкостью материала. В лабораторных условиях для испытания материалов на ударную вязкость
r1+r2
R
пл
Rnn = Rl
v пл
Рис. 1. Изменение тягового сопротивления плуга в зависимости от скорости движения агрегата
применяют образцы стандартной формы. В образце посередине делают надрез глубиной 2 мм для создания наиболее тяжелых условий работы материала, так как надрез представляет собой концентратор напряжений.
Образец подвергают ударному разрушению на специальном копре маятникового типа (рис. 2). Нож маятника, поднятый на высоту опускаясь, ломает образец, ударяя его в точке К, и за счет оставшейся кинетической энергии поднимается на высоту
2 2
Ударную вязкость материала, Дж/см , определяют по выражению
KCU =
mg(hi - h2)
5
(3)
где т — масса маятника, кг; g — ускорение свободного падения, м/с2; S — площадь поперечного сечения образца в месте надреза, см
2
Ударная вязкость стали зависит от ее химического состава и режимов термообработки, температуры закалки и последующего отпуска. Чем больше КСи, тем лучше материл сопротивляется удару, тем более он вязок.
Разрушающую энергию для детали в ее опасном сечении можно рассчитать по формуле
Wp = KCU ■ 5o,
где 5o — площадь опасного сечения детали, см2
(4)
Лемех корпуса плуга при вспашке можно рассматривать подобно образцу при испытании его на ударную вязкость.
При наезде носка лемеха на камень или другое препятствие чрезмерно возрастает напряжение в месте контакта, вызывающее пластическое дефор-
h
60
K
I
4(
ш
Рис. 2. Образец для испытания ударной вязкости материала
h
мирование лемеха. Значение и направление внешней нагрузки на лемех зависит от глубины залегания препятствия и скорости движения плуга.
Если большая часть камня расположена в почве выше плоскости дна борозды, то при малой скорости движения плуга (< 5 км/ч) камень будет извлечен из почвы и вместе с пластом перемещен на новое место. При наезде на камень и большой скорости вспашки (8.. .10 км/ч), даже если большая часть камня лежит выше дна борозды, сопротивление нижних слоев почвы может оказаться столь большим, что плуг может быть вытолкнут из почвы или сломается лемех.
Принимая во внимание ударный характер нагрузки на лемех при наезде на препятствие, расчет лемеха целесообразно проводить не только на прочность, но и на ударную вязкость. Более того, именно ударную вязкость считают одним из важнейших критериев подбора марки стали для изготовления такой ответственной детали, как лемех.
При выборе марки стали для изготовления лемеха и режимов ее термообработки, а также его конструктивных параметров необходимо исходить из условия, чтобы отношение разрушающей энергии, действующей на лемех, к площади его опасного сечения (ударная вязкость), не превышало или хотя бы приближалось к значению ударной вязкости материала KCU, из которого он изготовлен, т. е.
Wp
< KCU.
Sn
(5)
Фактическое значение энергии, действующей на лемех, определим из общей динамики процесса столкновения.
Установлено, что нагрузка на плуг при встрече с препятствием в среднем удваивается по сравнению с нормальной пахотой [2]. Так как в процессе пахоты с препятствием встречается только один корпус (лемех), а остальные п - 1 корпуса (лемехи) находятся под нормальной средней нагрузкой, то расчетное значение энергии, действующей на корпус (лемех) при встрече с препятствием,
WD = 2Wc?n - WCD( n -1) = W (n +1),
cp
(6)
где — среднее значение энергии, приходящейся на плужной корпус при нормальной пахоте; п — число корпусов в плуге.
Ударная вязкость, которой должен обладать лемех, определяется по формуле
KCUд >
(n + 1)cwa уа р 2nS
cos(90 -у )sin а, (8)
где S0 — площадь наиболее опасного сечения лемеха, см2.
Как показывает практика, наиболее опасным является сечение лемеха, проходящее через его первое крепежное отверстие.
В табл. 1 представлены результаты расчетов ударной вязкости серийного лемеха П-702, устанавливаемого на различных пахотных агрегатах, в зависимости от скорости вспашки. В расчетах приняты следующие значения параметров: а = 30°; у = 42°; с = 0,1; Р = 0,55; S0 = 9,6 см2.
Как видно из табл. 1, сопротивление лемеха ударным нагрузкам, т. е. его ударная вязкость, должно возрастать в 2...4 раза быстрее, чем скорость вспашки. Этим можно объяснить тот факт, что в настоящее время в процессе вспашки серийные леме-хи П-702 значительно чаще деформируются и ломаются, чем раньше. Если в середине 60-х годов прошлого столетия скорости вспашки были в пределах 5 км/ч, то теперь они составляют 8.10 км/ч, т. е. ударные нагрузки на рабочие органы возросли примерно в 4 раза, хотя конструктивные параметры рабочих органов практически не изменились и для изготовления их используют все ту же сталь Л-53.
За последние годы в значительной мере возросла масса сельскохозяйственных машин, а следовательно, и уплотняемость почв при проведении сельскохозяйственных работ, в результате чего увеличилась нагрузка на рабочие органы плуга при вспашке. Очевидно необходимо пересмотреть как материал для изготовления лемеха, так и его конструктивные параметры, исходя из обеспечения высокой износостойкости, прочности и ударной вязкости. Об этом свидетельствует и опыт зарубежных фирм. Например, удельная масса лемехов фирмы Kondor (Германия), приходящаяся на единицу их площади, составляет 0,008 кг/см2 [3], лемехов фирмы Kverneland (Норвегия) — 0,009 кг/см2, лемехов фирмы Lemken — 0,0082 кг/см2.
Удельная масса серийного отечественного лемеха П-702 составляет 0,0063 кг/см2, т. е. на 20.30 %
В свою очередь
cm v Р
Wcp = а а cos(90 - у)sinа, (7)
Таблица 1
Ударная вязкость лемеха П-702 в зависимости от скорости вспашки
cp
2n
где с — коэффициент: с = 0,007.0,01; Р—часть нагрузки плужного корпуса, приходящаяся на лемех: Р = 0,5.0,6; у — угол наклона лемеха к стенке борозды; а — угол наклона лемеха ко дну борозды.
Марка трактора Марка плуга Значения ударной вязкости лемеха плуга, Дж/см2 Масса агрегата, кг
при ско юсти вспашки, км/ч
5 7 10
МТЗ-82 ПЛН-3-35 9,2 19,0 37,3 3892
ДТ-75М ПЛН-4-35 14,7 33,2 64,8 7255
Т-150К ПЛН-5-35 16,2 36,4 71,9 8335
К-701 ПТК-9-35 30,2 63,4 122,2 15 300
меньше, хотя прочностные параметры материалов отечественного и зарубежных лемехов примерно одинаковы.
Повысить ударную вязкость лемеха можно за счет изменения режимов термообработки, марки металла, а также конструктивных размеров, прежде всего толщины сечения носка.
Исходя из опыта работы пахотных агрегатов при скорости вспашки в пределах 5 км/ч, лемехи достаточно редко выходят из строя по причинам деформации и излома на всех пахотных агрегатах. Поэтому при выборе материала для изготовления лемеха и режимов его термообработки с целью обеспечения необходимой прочности и износостойкости в качестве критерия можно принять ударную вязкость.
Отсутствие требований по этому параметру не позволяет обоснованно сформулировать и остальные технические требования.
Например, техническими условиями на изготовление лемеха П-702 из стали Л-53 предусмотрена твердость поверхности 48...50 HRC. Однако при такой твердости ударная вязкость стали будет не более 10 Дж/см2, что крайне недостаточно для работы на почвах, имеющих какие-либо препятствия, при скоростях вспашки 7 км/ч всеми пахотными агрегатами, в том числе и с трактором МТЗ-82. Исходя из действующих на лемех ударных нагрузок при этой скорости вспашки, для пахотных агрегатов с указанным трактором лемех можно было бы изготовлять из стали 65Г, которая после закалки и отпуска при температуре 400 °С обеспечивает ударную вязкость не менее 30 Дж/см2, твердость поверхности примерно 50 HRC, а также достаточно высокую износостойкость и прочность при пахоте со скоростью до 8 км/ч. Однако для лемехов к плугам, используемым с тракторами ДТ-75, Т-150 при скоростях вспашки в пределах 7.8 км/ч, эти лемехи также мало применимы. Для таких тракторных агрегатов наиболее приемлемыми, с точки зрения ударной вязкости и износостойкости, являются стали 40ХС, 40Х, 30ХГСА. Например, сталь 40ХС после термообработки (закалка 900 °С, охлаждение в масле, отпуск при 200 °С, охлаждение на воздухе) приобретает ударную вязкость не менее 50 Дж/см2, твердость поверхности около 60 HRC и ов = 2000 МПа, что обеспечит высокую износостойкость и прочность при вспашке со скоростями 7.8 км/ч.
Для плугов к тракторам типа К-700 можно рекомендовать эти же стали, однако при пахоте участков с препятствиями в виде камней или других образований следует значительно увеличить толщину носовой части лемеха или снизить скорость вспашки.
Таким образом, минимальная ударная вязкость лемеха для отечественных пахотных агрегатов должна быть равна примерно 30 Дж/см2.
На рис. 3 показано изменение основных характеристик (ударной вязкости КСи, временного со-
противления на разрыв ов и твердости ИКС) сталей 45, Л53, 65Г, 40Х, 40ХС, 30ХГСА и 35Г2 в зависимости от температуры отпуска. Рассмотрим, какие из этих сталей наиболее предпочтительны для изготовления лемеха плуга, исходя из условия: КСилои > 30 Дж/см2.
С этой целью воспользуемся аналитическим выражением зависимости относительной износостойкости среднеуглеродистой легированной стали от ее химического состава и твердости при давлении абразива р = 0,33 МПа:
е = 0,24X +0,07Х2 + 0,11Х3 -3,54,
(9)
где б — относительная износостойкость стали. В качестве эталона принята сталь 45 в состоянии поставки, твердостью 90 НВ; Х1 — содержание углерода, %; Х2 — содержание хрома, %; Х3 — твердость, HRC.
Как показывают испытания, влияние кремния и марганца на износостойкость незначительно.
В табл. 2 представлены минимальная температура отпуска сталей разных марок после закалки, которая обеспечивает максимальные значения твердости HRC и прочности ов при ударной вязкости КСи > 30 Дж/см2, а также технико-экономические показатели этих сталей.
Как видно из табл. 2, наибольшая относительная износостойкость у сталей 40ХС и 40Х, при этом сталь 40ХС обладает и наилучшей ударной вязкостью. Сталь 30ХГСА при наивысшей ударной вязкости и высоком значении временного сопротивления уступает сталям 40Х, 40ХС по относительной износостойкости, а стали 45, Л53 и 65Г, применяемые в настоящее время для изготовления рабочих органов почвообрабатывающих машин, уступают им как по износостойкости, так и по прочности.
Повышение износостойкости сталей, связанное с увеличением в их составе содержания углерода и легирующих элементов, связано и с ценой этих сталей. Поэтому при выборе марки стали для изготовления рабочих органов необходимо учитывать и фактор стоимости.
Наиболее дешевая сталь, из которой изготовляют некоторые рабочие органы почвообрабатывающих машин, — сталь 45.
Стоимость легированной стали зависит от химического состава. Низколегированные стали, содержащие сравнительно недорогие легирующие элементы (кремний, марганец), по стоимости близки к углеродистым сталям. Более высокую стоимость имеют стали, содержащие никель, хром, ванадий. Наиболее дорогостоящими являются стали, легированные вольфрамом, молибденом и кобальтом.
В связи с тем, что в настоящее время цены на материалы не стабильны и зависят от многих факторов (в том числе от завода-изготовителя, коммерческой организации, объема поставки и др.) це-
Ов, МПа
кси,^
няс юо
90 80 70 60 50 40 30 20 10
СМ-2000-1800^ 160014001200 юоа 800 -600 -400 -200 -
N ^Ов
а :и /
N „ тс
N ч
100
200 а
300
400
500 600 °С
О в, МПа
Ов, МПа
КСи.^Зж СМ-
шс юо
90 80 70 60 50 40 30 20 10
90 80 70 60 50 40 30 20 10
1800-
1200
юоо 800 -600 -400 -200 -
/
кси
1
же
/
N /
600 "С
СТв, МПа
.МПа
кси.Л» см-
няс юо
90 80 70 60 50 40 30 20 10
20001800 1600^ 14001200-юоо-800 -600 -400 -200 -
\
\
Ов.
/
ч/
нас А
\
кси
100 200 300 400 500 600 "С д
600 °С
Рис. 3. Изменение основных характеристик сталей в зависимости от температуры отпуска после закалки:
а — сталь 35Г2 (закалка при 830 °С, охлаждение в масле, отпуск, охлаждение в масле); б — сталь 40ХС (закалка 900 °С, охлаждение в масле, отпуск, охлаждение на воздухе); в — сталь 30ХГСА (закалка 880 °С, охлаждение в масле, отпуск, охлаждение в воде); г — сталь 40Х (закалка 850 °С, охлаждение в воде, отпуск, охлаждение в воде); д — сталь 65Г (закалка 830 °С, охлаждение в масле, отпуск, охлаждение на воздухе); е — сталь 45 (сплошные линии) и сталь Л53 (штриховые линии) (закалка 840 °С, охлаждение в воде, отпуск, охлаждение на воздухе)
лесообразно оперировать их не конкретными, а относительными значениями. В качестве эталона, как при характеристике износостойкости, мож-
но принять листовой прокат стали 45 толщиной 6...12 мм. Относительную цену этой стали принимают за единицу.
Таблица 2
Значения твердости, прочности и относительной износостойкости различных сталей при ударной вязкости КСи > 30 Дж/см2
Марка стали Минимальная температура отпуска, °С Ударная вязкость кси, Дж/см2 Твердость HRC Временное сопротивление св, МПа Расчетная относительная износостойкость £ Относительная цена ОЦ Стоимостная оценка износостойкости ОЦ/£
45 175 30 30 1050 До 1 1 1
Л53 325 30 30 1080 До 1 1,2 1,2
65Г 400 30 48 1650 1,86 1,4 0,75
40Х 180 30 55 1800 2,6 1,3 0,5
40ХС 175 60 57 2000 2,8 1,35 0,48
30ХГСА 180 90 52 1700 2,27 1,8 0,79
35Г2 450 30 33 1050 До 1 1,25 1,25
Критерием выбора оптимальной марки стали можно считать выражение
ОЦ
С =
Ш1П,
(10)
где С — относительная стоимостная оценка износостойкости; ОЦ — относительная цена стали.
Минимальное значение относительной стоимостной оценки износостойкости имеют стали 40ХС и 40Х, поэтому их применение для изготовления лемехов плуга наиболее предпочтительно. Лемехи из этой стали обеспечат не только более высокий ресурс по абразивной изнашиваемости, но и, что не менее важно, сохранность от деформаций и изломов за счет более высоких прочности и ударной вязкости.
С учетом этих обоснований в МГАУ им. В.П. Го-рячкина были изготовлены и испытаны два опытных лемеха — долотообразный и трапециевидный с переменной шириной (рис. 4). Для изготовления использована листовая сталь 65Г и 40Х толщиной 10 мм. Носок лемеха затачивали под углом 25° на длине 130 мм, остальную часть лезвия — под углом 10°.
Серийный лемех 1 не упрочняли, лемех 2 (из стали 65Г) упрочняли наплавкой носка с тыльной стороны электродом Т-590 (толщина наплавленного слоя 4 мм, начальная толщина лезвия 1,5 мм); лемех 3
(из стали 40Х) упрочняли конус- ,--
ной надставкой на носок из ста- ° 0 с
ли Х12 (диаметр основания кону- /_V_
са 35 мм, толщина лезвия 1,5 мм); \
лемех 4 (из стали 40Х) упрочняли пластиной из стали Х12 с тыльной стороны носка (толщина 3,5 мм). Опытные лемехи подвер- °
гали объемной закалке до твер- /-
дости 48...50 НRC (из стали 65Г) и 52.55 HRC (из стали 40Х). 3
Твердость упрочняющей наплавки электродом Т-590 состав- 1 — серийного; 2, 3
1
ляла 52.55 HRC, упрочняющих конусной надставки и пластины из стали Х12 — 57.59 HRC.
Эти лемехи были подвергнуты полевым испытаниям в ООО «Совхоз Архангельский» Наро-Фоминского района Московской области. Условия испытаний:
• состав агрегата — трактор К-701 + плуг ПТК-8-35;
• скорость движения агрегата 8,5.9,8 км/ч;
• тип почвы — дерново-подзолистая, средний суглинок абсолютной влажности 15.17 %.
На плуге одновременно были установлены серийные долотообразные лемехи П-702 на два корпуса.
В процессе испытаний контролировали: наработку, износ носка I, износ лемеха по ширине Н и износ по массе (табл. 3).
На рис. 5 показана интенсивность изнашивания опытных лемехов. Результаты испытаний показали, что износостойкость лемехов из стали 40Х выше износостойкости лемехов из стали 65Г примерно в 1,3 раза. Об этом свидетельствует интенсивность их изнашивания по массе (24 г/га по сравнению с 32,68 г/га).
Еще более показательным является повышение износостойкости носков лемехов из стали 40Х. Увеличение износостойкости носков является следствием не только того, что износостойкость стали 40Х превышает износостойкость стали 65Г, но и того,
/о о ■н '
/ , -
400 / . 130 .1
10
10
О о о
\
\ Тг
\ 4
10
Рис. 4. Схемы лемехов:
опытных трапециевидных; 4
долотообразного
-105
Таблица 3
Результаты испытаний. Сводная ведомость контрольных параметров лемехов
Контролируемый параметр Трапециевидный лемех из стали 65Г, упрочненный наплавкой Трапециевидный лемех из стали 40Х, упрочненный конусной надставкой Долотообразный лемех из стали 40Х, упрочненный пластиной из стали Х12
Наработка, га 20,5 12,5 20,5
Износ носка, мм 30 5 9
В том числе при наработке на 1 га 1,4 0,4 0,44
Износ по ширине, мм 13 7 15
В том числе при наработке на 1 га 0,63 0,56 0,57
Износ по массе, г 670 300 480
В том числе при наработке на 1 га 32,68 24 23,41
что износостойкость упрочняющей пластины и конусной наплавки из стали Х12 выше, чем износостойкость наплавленного слоя электродом Т-590.
Особенно эффективно упрочнение носка конусной надставкой из стали Х12. Интенсивность изнашивания такого носка в 3,5 раза меньше, чем носка лемеха из стали 65Г, упрочненного наплавкой электродом Т-590. Хорошие результаты получены и при упрочнении носка пластиной из стали Х12. Его износостойкость превышает износостойкость наплавленного носка лемеха из стали 65Г также более чем в 3 раза.
Если учесть, что упрочнение носка долотообразного лемеха пластиной повышает прочность его при изгибе, то данный метод упрочнения представляется перспективным.
Интенсивность изнашивания по ширине лезвийной части лемеха из стали 65Г незначительно превышает интенсивность изнашивания лемехов из стали 40Х. Это объясняется тем, что давление на лезвийной части примерно в 4 раза меньше, чем на носке, поэтому разность интенсивностей изнашивания менее заметна.
0,44
0,40
||
III
1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0
0,63
0,56
0,57
II
III
32,68
24,00
23,41
III
Рис. 5. Интенсивность изнашивания лемехов:
а — по длине носка, мм/га; б — по ширине лезвийной части, мм/га; в — по массе, г/га; I — трапециевидный лемех из стали 65Г; II — трапециевидный лемех из стали 40Х; III — долотообразный лемех из стали 40Х
I
I
I
Следует отметить, что опытные лемехи при наработке 20,5 га не достигли предельного износа. Их эксплуатация была прекращена в связи с прекращением пахоты из-за выпадения снега. Потенциально, по экспертной оценке, их остаточный ресурс составил: трапециевидного лемеха из стали 65Г — не менее 15 га, опытных лемехов из стали 40Х — около 20 га. Наработка серийных лемехов П-702, установленных на плуге одновременно с опытными образцами, составила 5.7 га. Их выбраковывали главным образом из-за износа или изгиба носка. Таким образом, ресурс опытных лемехов по сравнению с серийными лемехами П-702 выше не менее чем в 5.6 раз.
Выводы
1. Применяемая в настоящее время сталь Л53 для изготовления лемехов при существующем конструктивном исполнении не отвечает требованиям высокой износостойкости и долговечности из-за деформации и изломов.
2. Наиболее экономически целесообразными по критерию минимальной стоимостной оценки, износостойкости и более высокой ударной вязкости являются стали 40ХС, 40Х и 30ХГСА.
3. Интенсивность изнашивания лемехов из стали 40Х примерно в 1,5 раза ниже, чем лемехов из стали 65Г.
4. Изменение угла заточки лезвия лемеха в значительной мере увеличивает его работоспособность. На опытных образцах после наработки 20,5 га толщина лезвийной части лемеха из стали 65Г составляла 4,5 мм, а из стали 40Х — 4 мм, т. е. потенциально остаточный ресурс по лезвию лемеха составил соответственно не менее 15 и 20 га.
5. Применение упрочняющих пластин из стали Х12 обеспечивает повышение прочности носовой части лемеха, нормальную заглубляемость и ста-
бильную глубину вспашки. В результате интенсивность изнашивания носка и лезвийной части становятся одинаковыми и обеспечивается равностой-кость различных участков лемеха.
6. Износостойкость носовой части лемеха повысилась более чем в 3 раза при изготовлении лемеха из стали 40Х и упрочнения его пластиной из стали Х12.
7. Применение конусной надставки на носке лемеха позволило значительно повысить его конструкционную износостойкость, при этом интенсивность изнашивания носка по сравнению с наплавкой уменьшилась в 3,5 раза, а по сравнению с упрочняющей пластиной — на 11 %.
Список литературы
1. Горячкин, В.П. Собрание сочинений / В.П. Горяч-кин. — Т. 1. — М.: Колос, 1965. — 720 с.
2. Основы теории и расчета сельскохозяйственных машин на прочность и надежность / Под ред. П.М. Волкова, М.М. Тененбаума. — М.: Машиностроение, 1977.
3. Синеоков, Г.Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Г.Н. Синеоков, И.М. Панов. — М.: Машиностроение, 1987. — 332 с.
4. Розенбаум, А.Н. Исследование износостойкости сталей для режущих органов почвообрабатывающих орудий / А.Н. Розембаум. — М.: ВИСХОМ, 1969. — 123 с.
5. Бернштейн, Д.Б. Лемехи плугов. Анализ конструкций, условий изнашивания и применяемых материалов / Д.Б. Бернштейн, И.В. Лискин // Сельскохозяйственные машины и орудия. Серия 2. — 1992. — Вып. 3. — С. 35.
6. Марочник сталей и сплавов / Под ред. А.С. Зубен-ко. — М.: Машиностроение, 2001. — 670 с.
7. Семин, А.М. Определение механических свойств металлов по характеристикам твердости / А.М. Семин. — М.: СГУ, 2000.
8. Стали и сплавы. Марочник / Под ред. В.Г. Сорокина, М.А. Гервасьева. — М.: Интермет инжиниринг, 2001. — 608 с.
9. Костецкий, Б.И. Износостойкость металлов / Б.И. Костецкий. — М.: Машиностроение, 1980. — 52 с.
УДК 631.3.004.67
В.П. Коваленко, доктор техн. наук, профессор Е.А. Улюкина, канд. хим. наук, доцент И.А. Королев, аспирант
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ФИЛЬТРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН
Для очистки рабочих жидкостей, используемых при эксплуатации гидравлических систем тракторов и другой сельскохозяйственной техники разработаны высокоэффективные фильтрующие элементы
на основе полимерных материалов с пористой глобулярной структурой — ПГС-полимеры [1]. Однако в процессе эксплуатации гидравлических систем происходит постепенная забивка пор фильтрую-
