CC BY
30
7. Bulychev V.V., Ponomarev A.I., Golubina S.A. Improving the technology of hardening surfacing of plow parts based on the use of vibratory arc processes // Tractors and agricultural machines. 2010. № 4. P. 54-56.
8. TitovN.V., Kolomeychenko A.V., Vinogradov V.V. Analysis ofpromising methods of hardening the working bodies of tillage machines // Machinery and Equipment for Rural Area. 2013. № 10. P. 33-36.
УДК 631.312.021.3
ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА СТАНДАРТНЫХ ЦЕЛЬНОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛУЖНЫХ ЛЕМЕХОВ ВНЕСЕНИЕМ КОНСТРУКТИВНЫХ И МАТЕРИАЛОВЕДЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ
Improving the Life-Time of Standard All-Metal Plowshares by Introducing Constructive
and Material Changes
Антипин В.А., Карпухин В.А., Пилюгайцев А.В., магистранты
Antipin V.A., Karpukhin V.A., PilyugaitsevA.V.
ФГБОУ ВО «Брянский аграрный государственный университет» Bryansk State Agrarian University
Аннотация. Несмотря на то, что широкая экспансии в отечественное сельское хозяйство зарубежной техники, в том числе и плугов, имеющих составные лемеха, в определенной мере снизила выпуск цельнометаллических лемехов, они остаются достаточно распространенными. В тоже время невысокий ресурс и значительная рыночная цена приводят к необходимости разработки способов повышения качественных характеристик этих деталей. Значительные результаты в повышении служебных параметров цельнометаллических плужных лемехов достигнуты сотрудниками кафедры технического сервиса Брянского ГАУ. Однако, до сих пор не использованы возможности конструкторских изменений и материаловедческих методов, направленных на повышения показателей надежности. Исследования сотрудников кафедры в области материаловедения позволили применить методы этой науки, выражающиеся в термоупрочнении долотообразной области цельнометаллических лемехов, а также использовании для наплавки твердых сплавов на наиболее изнашиваемые участки детали, что обеспечило увеличение ресурса в 1,3-2,0 раза. Наряду с этим за счет внесения конструктивных изменений в виде нанесения валиков перпендикулярно полевому обрезу лемеха на локальных участках обеспечивается увеличение наработки до предельного состояния 1,3-1,8 раза. Особо следует отметить, что применение разработанных технологий не требует использования дорогостоящих материалов и высокой квалификации исполнителей.
Abstract. Despite the wide expansion of foreign equipment, including plows with composite ploughshares in domestic agriculture, to a certain extent, reduced the production of all-metal ploughshares, they remain quite common. At the same time, low life-time and a significant market price lead to develop ways of improving the quality characteristics of these parts. Significant results in enhancing the service parameters of all-metal plowshares are achieved by the researchers of the Department of Technical Service of the Bryansk State Agrarian University. However, the possibilities of constructive changes and material science methods aimed at improving reliability have not been used yet. The research of the department staff in the field of material science has allowed to apply the methods of this science, implying the thermal reinforcement of chisel-shaped surface of all-metal ploughshares, as well as, the usage of hard alloys for welding on the most worn-out sections of the part, thus increasing life-time by 1.3-2.0 times. Besides, putting weld beads perpendicular to the ploughshare cutter in local sections as a kind of the structural changes results in an increase in operating time up to the limit state by 1.3-1.8 times. It should be noted that the application of the developed technologies does not require the use of expensive materials and highly qualified performers.
Ключевые слова: лемех, специфика износа, упрочнение, увеличение ресурса, износостойкость, интенсивность изнашивания.
Keywords: plowshare, wear specifics, reinforcement; life time improve, wear resistance, wear rate.
Введение. Постановка цели
Широкое использование плугов импортного производства, оснащенных составными лемехами, хотя и снизило выпуск отечественных цельнометаллических, но их применение все еще остается достаточно распространенным [1,2,3]. Это связано с рядом положительных сторон: отработанность и простота технологии изготовления, дешевизна производства, приспособленность к почвенным усло-
виям в различных регионах РФ [4]. Между тем, малый ресурс (например, при вспашке супесчаных почв в весенний период наработка до предельного состояния не превышает трех гектар) и сравнительно высокая рыночная цена (до 500 рублей за единицу) вызывают необходимость в разработке способов повышения эксплуатационных возможностей таких деталей. Определенных результатов в этом направлении достигли сотрудники кафедры технического сервиса Брянского ГАУ [5,6,7]. Однако, имеющиеся потенциальные возможности цельнометаллических лемехов по повышению их долговечности до конца не исчерпаны. Так, не раскрыты возможности конструкторских изменений, а также имеет место определенный запас по повышению показателей надежности материаловедческими методами. Поэтому целью работы является повышение ресурса цельнометаллических плужных лемехов внесением конструктивных и материаловедческих изменений.
Раскрытие цели
Приводимые ниже способы увеличения ресурса цельнометаллических плужных лемехов основаны на предупреждении и торможении таких наиболее распространенных дефектов, как лучевидный износ и затупление заглубляющей части носка [8].
В работе [9] предложен штампосварной лемех 1, у которого долотообразная часть 2 изготавливается из стальной полосы, термоупрочняется на твердость 50-58НЯС и крепится к остову путем приваривания 3 (рисунок 1). Лемех такой конструкции обеспечивает определенное повышение абразивной стойкости в сравнении с серийно выпускаемыми. В то же время, данное технологическое решение не может создать условия для существенного прироста ресурса в силу достаточно быстрого износа заглубляющей области носка. Указанный авторами [9] диапазон твердости в 50-58НЯС слишком велик, что затрудняет выбор параметров режима термоупрочнения. Более того, превышение твердости стальных изделий, эксплуатирующихся в абразивной среде, за пределы 52-54НЯС не приводит к увеличению их износостойкости.
Указанных недостатков лишена конструкция лемеха, состоящая из двух скрепленных сваркой элементов - остова и долотообразной части (носок) [10] (рисунок 2). Остов изготавливается путем штамповки из сталей с содержанием углерода 0,50-0,60% и имеет упрочненное наплавленным слоем сормайта лезвие твердостью не менее 40НЯС. Долото представляет собой стальную пластину, изготовленную из рессорно-пружинных низколегированных сталей с содержанием углерода 0,55-0,65% и термоупрочненную на твердость 52-54HRC у которой заглубляющая часть наплавлена твердым абра-зивостойким карбидообразующим сплавом, обеспечивающим твердость покрытия 58-62HRC, на ширину 50 мм с тыльной стороны. Полевые испытания показали, что ресурс лемеха такой конструкции превышает ресурс серийных деталей отечественного производства в 2-2,5 раза, а лемехов конструкции аналога и прототипа в 1,5-1,8 раза.
С целью повышения стойкости цельнометаллического лемеха к образованию и препятствию развития лучевидного износа на рабочей поверхности (толщиной 14 мм) его долотообразной части формируется слой металла повышенной стойкости к абразивному изнашиванию толщиной 3-4 мм. Таким образом данный участок представляет собой биметаллическую систему, где верхняя часть твердостью НЯС58-60 выполняет функцию рабочей поверхности противостоящей образованию и развитию лучевидного износа, а нижняя изготовлена совместно с остовом и служит основой для формирования абразивно-стойкого слоя (рисунок 3) [9]. Прменение данной технологии с наплавкой слоя электродом Т - 590 позволило увеличить абразивную износостойкость носовой части детали в 1,5 - 1,8 раза.
1
Рисунок 1 - Штампосварной лемех с термоупрочненным долотом
Рисунок 2 - Штампосварной лемех с упрочненной заглубляющей частью
Рисунок 3 - Лемех с биметаллическим долотом (1- долотообразная часть; 2- остов; 3- металлическое основание; 4- верхний абразивностойкий слой)
По мнению [10] абразивную износостойкость носка лемеха можно существенно увеличить, если на рабочую поверхность лемеха состоящего из остова и приваренного к нему долота повышенной твердости наплавляются валики эллипсообразной формы твердостью 58-62 ИЯС с шагом 25 - 30 мм и охватывающие ожидаемую зону износа (рисунок 4). Наряду с наличием высокой твердости про-тивоабразивный эффект создается еще и за счет изменения траектории движения почвенной массы, обеспечивающей уменьшение пути контактирования абразивных частиц с рабочей поверхностью, а также их количество. При вспашке супесчаных почв в весенний период его ресурс составил 5-6 га, тогда как ресурс заводского не превысил 2 га.
Приваренное долото Армирующие балики
@ © ^^х
Остоб С,барной шоб
Рисунок 4 - Штампосварной лемех с термоупрочненным и армированным долотом
1 4 2 5 3
Рисунок 5 - Лемех с армированным долотом и наплавленной заглубляющей частью (1 - лемех; 2 - армирующий валик; 3 - область наплавки; 4 - носок; 5 - заглубляющая часть)
Для увеличения долговечности лемеха при эксплуатации на песчаных почвах с каменистыми включениями и изнашивающей способностью более 300 г/га в конструкцию серийной детали, в соответствии с патентом РФ №92826 вносятся следующие изменения: армирующие валики формируются в области вероятного лучевидного износа; на наружной поверхности заглубляющей части дополнительно наплавляется и термоупрочняется металл шириной не менее 100 мм. В результате таких конструктивных дополнений и изменений ресурс повышается примерно в 1,8-2 раза.
Выводы
1. Применение материаловедческих методов, выражающихся в термоупрочнении долотообразной области цельнометаллических лемехов, а также использование для наплавки твердых сплавов на наиболее изнашиваемые участки детали, что позволило увеличить ресурс в 1,3 - 2,0 раза.
2. За счет внесения конструктивных изменений в виде нанесения валиков перпендикулярно полевому обрезу лемеха на локальных участках обеспечивается увеличение наработки до предельного состояния 1,3-1,8 раза.
3. Применение разработанных технологий не требует использования дорогостоящих материалов и высокой квалификации исполнителей.
Библиографический список
1. Mихальченков A.M., Комогорцев В.Ф., Тюрева A.A. Пути повышения износостойкости армированной поверхности лемеха // Тракторы и сельхозмашины. 2010. № 7. С. 35-37.
2. Леонова Н.В. Значение люпина в полевом кормопроизводстве // Aгроэкологические аспекты устойчивого развития AПК: материалы науч.-практ. конф. студентов, аспирантов, и молодых ученых Брянской rcXA. Брянск: Изд-во Брянская rcXA, 2011. С. 82-84.
3. Тюрева A.A., Козарез И.В., Дьяченко A^. Твердость лемехов компании Vogel & Noot // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 2016. № 3 (55). С. 60-65.
4. Тюрева A.A. Повышение долговечности плужных лемехов наплавочным армированием в условиях песчаных и супесчаных почв: автореф. дис. ... канд. техн. наук. M., 2008. 18 с.
5. Технологическая эффективность наплавочного армирования носка плужного лемеха при вспашке тяжелых суглинистых почв / A.M. Mихальченков, A.A. Тюрева, Н.Ю. Кожухова, Г.В. Орехова // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 12. С. 33-37.
6. Влияние конструкции лемеха и наплавочного армирования на твердость его носовой части / ВА. Денисов, Н.Ю. Кожухова, Г.В. Орехова, M.A. Mихальченкова // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 7. С. 36-40.
7. Феськов СА., Орехова Г.В., Дьяченко A^. Износы стрельчатых лап и возможности использования компенсирующих элементов при их восстановлении // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения. 2016. № 1 (15). С. 159-165.
8. Способы армирования лемехов для почв с различной изнашивающей способностью / A.M. Mихальченков, С.И. Будко, И.В. Козарез, ПА. Паршиков // Тракторы и сельхозмашины. 2009. № 1. С. 46-49.
9. Лемех плуга для отвальной вспашки: пат. 92824 Рос. Федерация / Mихальченков A.M., Паршикова Л.А.; опубл. 10.01.2010, Бюл. №10.
10. Штампосварной плужный лемех повышенной стойкости к абразивному изнашиванию: пат. 2601211 Рос. Федерация / Mихальченков A.M., Новиков A.A., Локтев A.A., Mихальченкова M.A.; опубл. 26.02.2015.
References
1. MihaFchenkov A.M., Komogorcev V.F., Tyureva A.A. Puti povysheniya iznosostojkosti armiro-vannoj poverhnosti lemeha // Traktory i seThozmashiny. 2010. № 7. S. 35-37.
2. Leonova N.V. Znachenie lupina v polevom kormoproizvodstve // Agroekologicheskie aspekty ustojchivogo razvitiya APK: materialy nauch.-prakt. konf. studentov, aspirantov, i molodyh uchenyh Bry-anskoj GSHA. Bryansk: Izd-vo Bryanskaya GSHA, 2011. S. 82-84.
3. Tureva A.A., Kozarez I.V., D'yachenko A.V. Tverdost' lemehov kompanii Vogel & Noot // Vestnik Bryanskoj gosudarstvennoj seTskohozyajstvennoj akademii. 2016. № 3 (55). S. 60-65.
4. Tureva A.A. Povyshenie dolgovechnosti pluzhnyh lemehov naplavochnym armirovaniem v uslovi-yah peschanyh i supeschanyh pochv: avtoref. dis. . kand. tehn. nauk. M., 2008. 18 s.
5. Tehnologicheskaya effektivnost' naplavochnogo armirovaniya noska pluzhnogo lemeha pri vspashke tyazhelyh suglinistyh pochv / A.M. MihaFchenkov, A.A. Tureva, N.U. Kozhuhova, G.V. Orehova // Traktory i seThozmashiny. 2015. № 12. S. 33-37.
6. Vliyanie konstrukcii lemeha i naplavochnogo armirovaniya na tverdost ' ego nosovoj chasti / V.A. Den-isov, N. U. Kozhuhova, G. V. Orehova, M.A. MihaFchenkova //Traktory i selhozmashiny. 2016. № 7. S. 36-40.
7. Fes'kov S.A., Orehova G.V., D'yachenko A.V. Iznosy streFchatyh lap i vozmozhnosti ispoFzovaniya kompensiruushhih elementov pri ih vosstanovlenii // Konstruirovanie, ispoFzovanie i nadezh-nost' mashin seFskohozyajstvennogo naznacheniya. 2016. № 1 (15). S. 159-165.
8. Sposoby apmipovaniya lemehov dlya pochv s pazlichnoj iznashivaushhej sposobnost'u / A.M. MihaFchenkov, S.I. Budko, I.V. Kozarez, P.A. Parshikov//Traktory i seFhozmashiny. 2009. № 1. S. 46-49.
9. Lemeh pluga dlya otval'noj vspashki: pat. 92824 Ros. Federaciya /MihaFchenkov A.M., Parshi-kovaL.A.; opubl. 10.01.2010, Bul. №10.
10. Shtamposvarnoj pluzhnyj lemeh povyshennoj stojkosti k abrazivnomu iznashivaniu: pat. 2601211 Ros. Federaciya/MihaFchenkov A.M., Novikov A.A., Loktev A.A., MihaFchenkovaM.A.; opubl. 26.02.2015.
