CC BY
2
АГРОИНЖЕНЕРИЯ И ПИЩЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ AGROENGINEERING AND FOOD TECHNOLOGIES
Научная статья
УДК 631.312 DOI: 10.52691/2500-2651-2023-99-5-63-67
ПРОЦЕСС ИЗНОСА ЛЕМЕХОВ КОМПАНИИ «ЛЕМКЕН», ВОССТАНОВЛЕННЫХ ПРИВАРКОЙ ТЕРМОУПРОЧНЕННОЙ РЕЖУЩЕ - ЛЕЗВИЙНОЙ ОБЛАСТИ
Александр Михайлович Михальченков, Николай Александрович Бардадын, Максим Олегович Лещев, Владимир Иванович Самусенко, Елена Михайловна Милютина ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, Брянская область, Кокино, Россия
Аннотация. Обеспечение агротехнических сроков возделывания сельскохозяйственных культур во многом определяется техническим состоянием пахотных агрегатов и соответственно деталей их рабочих органов. В этом плане отдельную (особую) роль играют плужные лемеха. Широкое распространение плугов импортного производства остро поставило вопрос о восстановлении их подрезающих элементов. Во многом это обусловлено резким повышением рыночной цены данных деталей, а также дефицитностью в связи с введенными санкциями против Российской Федерации. Существующие технологии реставрации требуют их совершенствования. Для этого необходимо иметь информацию об износах восстановленных изделий. Поэтому, целью стало изучение процесса износа составных лемехов, восстановленных приваркой термоупрочненной режуще - лезвийной области. Работа выполнялась на примере составных лемехов компании «Лемкен». Испытывалось 18 опытных деталей в полевых условиях при вспашке супесчаных почв. Изучалась специфика износов по ширине деталей в трех сечениях, а также проводился анализ характера интенсивности изнашивания. В качестве ремонтной вставки использовались листы рессор, утратившие свои упругие свойства. Анализ полученных результатов выявил, что нарастание износов с увеличением наработки подчиняется прямолинейной зависимости и это подтверждает данные ранее проведенных исследований. Максимальное значение износов присуще области пятки в связи с её меньшей жёсткостью и наличием сравнительно высоких вибрационных нагрузок. Интенсивность изнашивания в процессе пахоты снижается, а затем стабилизируется из-за присутствия эффекта самоорганизации системы "рабочая поверхность - изнашивающаяся среда". Установлено, что наибольший износ имеет область пятки, наименьший - зона крепления долота. Показано, что износ и наработка связаны прямо пропорциональной зависимостью. Изменение интенсивности изнашивания обуславливается процессом самоорганизации. Повышение долговечности ножа лемеха может быть достигнуто проведением дополнительного упрочнения области пятки.
Ключевые слова: износ лемехов; интенсивность изнашивания; восстановление; компенсирующий элемент; термоупрочнение; ресурс.
Для цитирования: Михальченков А.М., Бардадын Н.А., Лещев М.О., Самусенко В.И., Милютина Е.М. Процесс износа лемехов компании «Лемкен», восстановленных приваркой термоупрочненной режуще - лезвийной области // Вестник Брянской ГСХА. 2023. № 5 (99). С. 63-67. http//:doi.org/10.52691/2500-2651-2023-99-5-63-67.
Original article
PROCESS OF WEARING LEMKEN PLOUGHSHARES RESTORED BY WELDING OF THERMO-HARDENED CUTTING - BLADE PART
Aleksand M. Mikxal'chenkov, Nikolai A. Bardadyn, Maksim O. Leshchyov, Vladimir I. Samusenko, Elena M. Milyutina
Bryansk StateAgrarianUniversity, Bryansk region, Kokino, Russia
Abstract. The provision of agrotechnical terms of agricultural crops cultivation is largely determined by the technical condition of arable aggregates and, accordingly, the parts of their working bodies. In this regard, plowshares play a separate (special) role. The wide-spread use of imported plows has sharply raised the question of restoring their cutting elements. This is largely due to a sharp increase in the market price of these parts, as well as scarcity due to the sanctions imposed against the Russian Federation. Existing restoration technologies require their improvement. To do this, it is necessary to have information about the wear of the restored products. Therefore, the aim was to study the wear process of composite ploughshares restored by welding a thermo-hardened cutting-blade part. The work was carried out using the example of "Lemken" composite ploughshares. 18 experimental parts were tested in the field when plowing sandy loam soils. The specifics of wear along the width of the parts in three sections were studied, and the nature of the wear intensity was analyzed. Spring sheets that had lost their elastic properties were used as a repair insert. The analysis of the results revealed that the growing of wear with an increase in operating time is subject to a linear relationship and this confirms the data of previous studies. The maximum value of wear is inherent in the heel area due to its lower
rigidity and the presence of relatively high vibration loads. The intensity of wear during plowing decreases, and then stabilizes due to the presence of the effect of self-organization of the "working surface - wearing environment" system. It is established that the heel area has the greatest wear, the chisel attachment zone is the smallest. It is shown that wear and operating time are directly proportional to the dependence. Changes in the intensity of wear are caused by the process of self-organization. An increase in the durability of the ploughshare knife can be achieved by carrying out additional hardening of the heel area.
Keywords: wear of ploughshares; wear intensity; restoration; compensating element; thermal hardening; resource.
For citation: Mikxal'chenkov A.M., Bardadyn N.A., Leshchyov M.O, Samusenko V.I., MilyutinaE.M. Process of wearing lemken ploughshares restored by welding of thermo-hardened cutting - blade part. Vest-nik of the Bryansk State Agricultural Academy. 2023; (5): 63-67 (In Russ.). http//:doi.org/10.52691/2500-2651-2023-99-5-63-67.
Введение. Одним из методов повышения долговечности лемехов (подрезающих элементов) плугов импортного производства, является приваривание компенсирующего элемента, заменяющего предельно изношенную режуще-лезвийную область [1, 2]. Такой технологический подход использовался ранее на ремонтных предприятиях СССР для восстановления цельнометаллических лемехов [3]. Между тем, он не нашёл широкого распространения вследствие технологической сложности и невозможности обеспечение необходимого межремонтного ресурса. Это было связано с применением специального проката и необходимостью упрочнения лезвийной части наплавкой абразивостойко-го слоя с тыльной стороны.
В последнее десятилетие метод был усовершенствован за счет приваривания термоупрочнен-ных на всю глубину компенсирующих элементов [4]. Ими могут выступать листы рессор, исчерпавшие нормированную жесткость, но сохранившие твердость в пределах HRC45-48 с размерами, соответствующими ширине режущей части лемеха (или близкие к ней) [5]. При этом значительно упрощается технологический процесс восстановления и его реализация, что дает возможность использования указанного способа не только на специализированных предприятиях, но и в условиях мастерских фермерских хозяйств с минимальным набором оборудования, инструментов и приспособлений. Еще одним положительным фактором является снижение затрат на восстановление, вследствие отсутствия операции термообработки и использовании вторичного сырья в виде выбракованных рессорных листов.
В свете санкционной политики, проводимой недружественными странами в отношении РФ использование способа приобретает характер необходимости из-за резкого роста цены и дефицитности оригинальных лемехов зарубежных производителей.
Среди поставщиков плугов и запасных частей для сельского хозяйства РФ в первых рядах находится компания «Лемкен». Лемеха, её производства отличаются сравнительно высоким ресурсом в силу конструкционных особенностей [6]. Однако ножи этих деталей при отсутствии тыльной упрочняющей наплавки имеют наработку на отказ не более 27 га при вспашке супесей. (Рассматриваемые подрезающие элементы, выпускаемые «Лемкен» относятся к группе составных лемехов, состоящих из ножа и долота). Их восстановление методом приваривания вставок с твердостью 45 - 48HRC позволило обеспечить ресурс, примерно, одинаковый с ресурсом ножа в состоянии поставки т.к. его твердость также находится в рамках 45 - 48HRC. Однако необходимость в дальнейшем развитии метода требует знаний динамики и геометрии износа, данного конструктивного элемента после восстановления.
Цель исследования. Изучение процесса износа составных лемехов компании «Лемкен», восстановленных приваркой термоупрочненной режуще - лезвийной области.
Материалы и методы исследования. Исследование восстановленных изделий производилось непосредственно в полевых условиях при пахоте супесчаных почв. Ножи компании «Лемкен» реставрировались путем приваривания пластины (вставки), изготовленной из листа рессоры, утратившей упругие свойства, но имеющей твердость около 47 HRC. Материал вставки - сталь 65Г.
Подробное описание способа изложено в [7].
Остаточные размеры (L^) периодически контролировались в трех сечениях (рисунок 1). Интервал измерений составлял примерно 4-6 га. Износы (ALj) оценивались как разность между начальным размером лемеха LH по ширине и его текущим размером L^ (ALi = LH - L^). Измерения продолжались до полного истирания приваренного компенсирующего элемента на локальном участке.
приваренная режуще - лезвинная часть сварной шов
Рисунок 1 - Схема измерений восстановленного лемеха (цифрами показаны контролируемые сечения)
Приводимые ниже данные получены как средние из 18 измерений, т.е. в проведении экспериментов использовалось восемнадцать восстановленных лемехов. Все опытные детали устанавливались на один плуг, т.е. соблюдалось условие идентичности испытаний.
Результаты и их обсуждение. Нарастание износов с увеличением наработки (Т) происходит в соответствии с прямолинейной функцией для всех контролируемых сечений (рисунок 2 а, б, в), подтверждая, полученные ранее рядом исследователей зависимости [8, 9]. Максимальные износы характерны для области пятки, минимальные - зоне, расположенной в непосредственной близости к крепежной части, ДL1 и ДLз соответственно (рис. 2, 3).
Рисунок 2 - Зависимость износов (ДL) от наработки на один лемех (Т) (Д - сечение 1; □ - сечение 2; ◊ - сечение 3)
ДЬ, мм 50 40
30 20 10 0
38
III
3 2 1
номера сечений
Рисунок 3 - Износы после снятия лемехов с эксплуатации при наработке 27 га: - ALI; - AL2; - AL3
Аналогичным образом происходит изнашивание и отечественных цельнометаллических лемехов [10, 11].
Причинами такого распределения износов режуще - лезвийной области является следующее. Первое - снижение жесткости пятки лемеха, создающее условия для большего влияния вибрации на рост интенсивности изнашивания. Второе - увеличение плотности бороздного обреза почвы, приводящее к росту коэффициента трения. Третье - наличие в конструкции долота как отдельного элемента, обеспечивающего образование «мертвой зоны» в области крепления, увеличивая тем самым сопротивляемость абразивному изнашиванию данного участка.
Определенный интерес представляет рассмотрение поведения интенсивности изнашивания (i) по мере увеличения наработки. Из рисунка 4 следует, что характер изменения i одинаков для всех контролируемых сечений. По мере роста T происходит стабилизация и уменьшение интенсивности изнашивания. Это обусловлено процессами самоорганизации системы «рабочая поверхность лемеха - изнашивающаяся среда». При этом максимальное значение i присуще начальному периоду вспашки, что связано с повышенным истиранием контактирующей поверхности вследствие её сравнительно низкого качества (наличие заводских дефектов, сравнительно высокая шероховатость). В результате испытаний установлен тот факт, что величина наработки до установившегося процесса изнашивания для разных сечений не одинакова (рис. 4). Так, стабилизация изнашивания в первом сечении наступает при меньшей T. Это объясняется наличием большего давления почвы в данном сечении по сравнению с другими.
i, мм/га 2,2
1.8
1,4
1
5 10 15 20 25 т 30
I, 1 л
Рисунок 4 - Характер изменения интенсивности изнашивания в процессе вспашки
Практический опыт показал, что лемеха при отсутствии заточки имеют минимальные значения износов. По мнению авторов, это объясняется отсутствием существенных препятствий для самоорганизации процесса износа применительно к условиям вспашки.
Исходя из вышеизложенного увеличение межремонтного ресурса составного лемеха компании «Лемкен» требует дополнительного упрочнения области пятки, т.к. интенсивность её изнашивания значительно превышает аналогичный показатель на других участках детали.
Заключение. 1. Наибольшему износу подвержена область пятки, наименьшему - зона крепления долота.
2. Износ и наработка находятся в прямопропорциональной зависимости.
3. Характер изменения интенсивности изнашивания одинаков для всех контролируемых сечений и связан с процессом самоорганизации.
4. Увеличение межремонтного ресурса лемеха требует дополнительного упрочнения области
пятки.
Список источников
1. Казанцев С.П., Михальченкова М.А., Поджарая К.С. Упрочняющие технологии восстановления и изготовления деталей почвообрабатывающих машин применением компенсирующих элементов и их преимущества // Труды ГОСНИТИ. 2014. Т. 116. С. 102-107.
2. Козарез И.В., Новиков А.А., Михальченкова М.А. Повышение твердости компенсирующих элементов при восстановлении деталей // Сельский механизатор. 2017. № 3. С. 34-35.
3. Феськов С.А., Орехова Г.В., Дьяченко А.В. Износы стрельчатых лап и возможности использования компенсирующих элементов при их восстановлении // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения: сб. науч. тр. Брянск, 2016. С. 159-165.
4. Исследование микротвердости и микроструктуры компенсирующих элементов и импортных куль-тиваторных лап при их упрочняющем восстановлении / А.М. Михальченков, С.А. Феськов, И.В. Козарез, А.А. Локтев // Упрочняющие технологии и покрытия. 2019. Т. 15, № 11 (179). С. 489-492.
5. Козарез И.В., Новиков А.А., Михальченкова М.А. Термообработка выбракованных листов рессор для компенсирующих элементов при реставрации деталей почвообрабатывающих орудий // Труды инженерно -технологического факультета Брянского ГАУ. Брянск, 2017. С. 71-83.
6. Козарез И.В., Гуцан А.А., Киселева Л.С. Приобретенные дефекты составных импортных лемехов // Вестник Брянской ГСХА. 2020. № 3 (79). С. 66-70.
7. Технология восстановления ножей составных лемехов импортного производства (на примере компании «Лемкен») / А.М. Михальченков, А.Ф. Шустов, Н.В. Синяя, М.О. Лещев // Технический сервис машин. 2023. № 2 (151). С. 95-102.
8. Кожухова Н.Ю., Синяя Н.В. Влияние армирования поверхности лемехов на их изнашивание по толщине // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 9. С. 31-34.
9. Дьяченко А.В., Новиков А.А., Михальченкова М.А Использование дефектных листов рессор при восстановлении плужных лемехов отечественного производства // Вестник Брянской ГСХА. 2014. № 1. С. 24-28.
10. Новиков А.А., Михальченкова М.А., Рыжик В.Н. Влияние наплавки заглубляющей части восстановленных лемехов на их работоспособность // Труды ГОСНИТИ. 2017. Т. 126. С. 189-192.
11. Новиков А.А. Штампосварной плужный лемех с увеличенными равнопрочностью и ремонтопригодностью // Труды ГОСНИТИ. 2016. Т. 122. С. 207-212.
References
1. Kazanczev S.P., MikxaVchenkova M.A., Podzharaya K.S. Uprochnyayushhie tekxnologii vosstanovleniya i izgotovleniya detalej pochvoobrabaty\ayushhikx mashin primeneniem kompensiruyushhikx elementov i ikx preimu-shhestva // Trudy' GOSNITI. 2014. T. 116. S. 102-107.
2. Kozarez I.V., Novikov A.A., MikxaVchenkova M.A. Povy^shenie tverdosti kompensiruyushhikx e^lemen-tov pri vosstanovlenii detalej // SeVskij mekxanizator. 2017. # 3. S. 34-35.
3. Fes^kov S.A., Orekxova G.V., Dyachenko A.V. Iznosy" streVchatyk lap i vozmozhnosti ispoVzovaniya kompensiruyushhikx elementov pri ikx vosstanovlenii // Konstruirovanie, ispoVzovanie i nadezhnosf mashin seFskokxozyajstvennogo naznacheniya: sb. nauch. tr. Bryansk, 2016. S. 159-165.
4. Issledovanie mikrotverdosti i mikrostruktury" kompensiruyushhikx elementov i importny^kx kuV-
tivatornyk lap pri ikx uprochnyayushhem vosstanovlenii / A.M. MikxaVchenkov, S.A. Fes^kov, I.V. Kozarez, A.A. Loktev // Uprochnyayushhie tekxnologii ipokry^tiya. 2019. T. 15, # 11 (179). S. 489-492.
5. Kozarez I.V., Novikov A.A., MikxaVchenkova M.A. Termoobrabotka vy^brakovanny^kx listov ressor dlya kompensiruyushhikx elementov pri restavraczii detalej pochvoobrabaty\ayushhikx orudij // Trudy" inzhenerno-tekxnologicheskogo fakuVteta Bryanskogo GAU. Bryansk, 2017. S. 71-83.
6. Kozarez I.V., Guczan A.A., Kiseleva L.S. Priobretenny^e defekty" sostavny'kx importnyk lemekxov // VestnikBryanskoj GSKXA. 2020. # 3 (79). S. 66-70.
7. Tekxnologiya vosstanovleniya nozhej sostavnyk lemekxov importnogo proizvodstva (na primere kom-panii «Lemken») /A.M. Mikxaichenkov, A.F. SHustov, N.V. Sinyaya, M.O. Leshhev // Tekxnicheskij servis mashin. 2023. # 2 (151). S. 95-102.
8. Kozhukxova N.YU., Sinyaya N.V. Vliyanie armirovaniya poverkxnosti lemekxov na ikx iznashivanie po tolshhine // Traktory" i seVkxozmashiny\ 2016. # 9. S. 31-34.
9. Dyachenko A.V., Novikov A.A., MikxaVchenkova M.A IspoVzovanie defektnyk listov ressor pri vosstanovlenii pluzhnyk lemekxov otechestvennogo proizvodstva // Vestnik Bryanskoj GSKXA. 2014. # 1. S. 24-28.
10. Novikov A.A., MikxaVchenkova M.A., Ry^zhik V.N. Vliyanie naplavki zaglublyayushhej chasti vossta-novlennyk lemekxov na ikx rabotosposobnosf // Trudy" GOSNITI. 2017. T. 126. S. 189-192.
11. Novikov A.A. SHtamposvarnoj pluzhny^j lemekx s uvelichenny^mi ravnoprochnosfyu i remontopri-godnosfyu // Trudy' GOSNITI. 2016. T. 122. S. 207-212.
Информация об авторах:
A.М. Михальченков - доктор технических наук, профессор кафедры технического сервиса, ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, mihalchenkov.alexandr@yandex.ru
Н.А. Бардадын - кандидат технических наук, доцент кафедры технического сервиса, ФГБОУ ВО Брянский ГАУ.
М.О. Лещев - магистрант кафедры технического сервиса, ФГБОУ ВО Брянский ГАУ.
B.И. Самусенко - кандидат технических наук, доцент кафедры технических систем в агробизнесе, природообустройстве и дорожном строительстве, ФГБОУ ВО Брянский ГАУ.
Е.М. Милютина - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры информатики, информационных систем и технологий, ФГБОУ ВО Брянский ГАУ
Information about the authors:
A.M. Mikhal'chenkov - Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Technical Service, Bryansk State Agrarian University mihalchenkov.alexandr@yandex.ru
N.A. Bardadyn - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Technical Service, Bryansk State Agrarian University.
M.O. Leshchyov - Magistrant of the Department of Technical Service, Bryansk State Agrarian University.
V.I. Samusenko - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Technical Systems in Agribusiness, Environmental Management and Road Construction, Bryansk State Agrarian University.
E.M.Milyutina - Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor of the Department of Informatics, Information Systems and Technologies, Bryansk State Agrarian University.
Все авторы несут ответственность за свою работу и представленные данные. Все авторы внесли равный вклад в эту научную работу. Авторы в равной степени участвовали в написании рукописи и несут равную ответственность за плагиат. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
All authors are responsible for their work and the data provided. All authors have made an equal contribution to this scientific work. The authors were equally involved in writing the manuscript and are equally responsible for plagiarism. The authors declare that there is no conflict of interest.
Статья поступила в редакцию 31.07.2023; одобрена после рецензирования 06.10.2023, принята к публикации 11.10.2023.
The article was submitted 31.07.2023; approved after rewiewing 06.10.2023; accepted for publication 11.10.2023.
© Михальченков А.М., Бардадын Н.А., Лещев М.О., Самусенко В.И., Милютина Е.М. Научная статья
УДК 581.5: 582.98 DOI: 10.52691/2500-2651-2023-98-4-67-74
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАДИАЦИОННОЙ СРЕДЫ ОТ СВЕТОДИОДНОГО ФИТООБЛУЧАТЕЛЯ
1Александр Николаевич Васькин, 2Сергей Анатолиевич Ракутько 1 ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, Брянская область, Кокино, Россия 2Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -
филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
Аннотация. В данном исследовании разработана методика расчета параметров радиационной среды, формируемой фитооблучателем на основе узкоспектральных светодиодов (СД). Для достижения необходимого эффекта требуется аккуратно подбирать узкоспектральные СД, используемые в установке для облучения. Поэтому целью данных исследований стала разработка эффективной методики расчета представленных параметров радиационной среды от фитооблучателя на основе узкоспектральных светодиодов (СД), а также предложение рекомендаций по подбору оптимальных характеристик светодиодов. В работе предлагается инновационный подход к расчету, путем применения то-
