CC BY
73
Таблица 1. Расчет и тестирование ожидаемой скорости изнашивания эксцентрика вала при к=сог^
Номер опыта Угол контакта эю> центрика, о Vo, м/с Трение Скорость изнашивания 1, мкм/ч
q, МПа\ v, м/с 1 t-j 1to £, %
1 5 0,003 1,01 0,82 20,0
2 15 0,008 1,9 0,12 1,42 1,63 12,5
3 30 0,016 1,73 0,25 2,80 3,01 7,1
4 45 0,023 1,41 0,36 4,23 3,82 9,5
5 65 0,030 0,85 0,46 2,56 2,77 8,0
6 85 0,033 0,17 0,52 1,12 0,93 18,2
ботки, а также параметров трения инструмента и детали происходит изменение ожидаемой скорости изнашивания обрабатываемой детали (табл. 1 и 2). Сравнив результаты расчета скорости изнашивания эксцентрика на нейросе-тевой модели с экспериментальными данными (рис. 2), мы установили наличие корреляционных связей и адекватность теоретических и экспериментальных значений.
Таблица 2. Расчет и тестирование ожидаемой скорости изнашивания эксцентрика вала при к=^а
Но- мер опы та Угол контакта жо-центрика, а Режимы упрочне- ния Трение Скорость изнашивания 1, мкм/ч
J, А/мм2 Vo, м/с Я, МПа V, м/с !ь 1ц> £, %
1 5 2,0 0,04 1,40 1,26 10,0
2 15 625 0,008 1,9 0,12 1,55 1,35 12,9
3 30 875 0,016 1,73 0,25 1,65 1,46 11,5
4 45 1000 0,023 1,41 0,36 1,75 1,59 9,1
5 65 825 0,030 0,85 0,46 1,70 1,53 10,0
6 85 500 0,033 0,17 0,52 1,48 1,48 4,5
После окончания обучения осуществляется тестирование с целью определения погрешности расчетов. При неудовлетворительных результатах проводится дообучение сети.
Алгоритм проведения исследований на нейросетевой модели представляется в следующем виде:
локализация задачи, определение числа входов и выходов (не более 100);
подготовка результатов исследований в виде таблиц данных;
уточнение архитектуры нейронной сети, числа скрытых слоев (не более 10) и нейронов в слоях (не более 100); обучение нейронной сети; тестирование сети; испытание на нейросетевой модели.
Результаты и обсуждение. Расчет ожидаемой скорости изнашивания криволинейных поверхностей трения вала-эксцентрика вдоль их образующих с использованием обученной нейронной сетм при fc=const и при к=f(a) показал, что при изменении скорости электромеханической обра-Литература.
1. Аскинази Б. М. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой. - М.: Машиностроение, 1989. - 200 с.
2. Горбань А.Н. Обучение нейтронных сетей. - М.: СП Параграф, 1990. - 54 с.
3. Коган Б.И., Черныш А.П. Информационная модель технологических ремонтных блоков // Ремонт, восстановление, модернизация, 2007, № 5, С. 43-47.
4. Пат. 2333088 RU, МПК С2 В23Р 6/00. Способ формирования технологического ремонтного блока / Б. И. Коган, А. П. Черныш, (RU). - № 2006129964/02; Заявл. 18.08.2006; Опубл. 27.02.08, Бюл. № 25.
SYSTEM MAINTENANCE OF QUALITY OF RESTORATION AND INCREASE OF THE RESOURCE OF
DETAILS OF AGRICULTURAL CARS
A. P. Chernysh
Summary. To provide high-quality restoration of a resource details of agricultural cars which work in abrasive and excited environments. The system approach for information modeling of technological blocks is offered. As a method of modeling and creation of logic synthesis of technological blocks neural networks are used.
Keywords: quality, restoration, agriculture, repair.
Выводы. Результаты испытаний на нейросетевой модели показывают коррелированную связь между расчетными и экспериментальными данными, что подтверждает адекватность модели.
Таким образом, предложенная и реализованная концепция представления объектов восстановления и упрочнения в виде модулей поверхностей позволила осуществить их системную унификацию, создать элементную базу для технологического обеспечения качества восстановления и повышения ресурса деталей сельскохозяйственных машин.
УПРОЧНЕНИЕ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН
О. В. САН КИНА, кандидат технических наук И.Н. БАДИН, старший преподаватель Кемеровский ГСХИ E-mail: olga_vk_06@mail.ru
Резюме. Представлены результаты использования белого нелегированного чугуна для упрочнения рабочих органов почвообрабатывающих машин. Установлено, что при электроискровой наплавке электродами из белого нелегированного чугуна износостойкость Достижения науки и техники АПК, №10-2010 _
рабочих органов почвообрабатывающих машин находится на уровне деталей упрочненных с применением дорогих высоколегированных материалов.
Ключевые слова: белый нелегированный чугун, элек-тродуговая и электроискровая наплавка, рабочие органы почвообрабатывающих машин, износостойкость наплавленного слоя.
Сельское хозяйство сегодня нуждается в новых износостойких материалах, которые не изменяют своих свойств под влиянием различных внешних воздействий.
Рабочие органы почвообрабатывающих машин и орудий (лемехи плугов, стрельчатые лапы культиваторов и сеялок, диски лущильников и др.) для обеспечения достаточного уровня прочности и вязкости изготавливают из углеродистой или низколегированной конструкционной стали с содержанием углерода от 0,45 до 0,75 % с последующей упрочняющей термообработкой - закалкой и отпуском. Такая технология не обеспечивает достаточного уровня абразивной износостойкости в работе при контакте лезвия с почвой, поэтому на него наносят, чаще всего с помощью наплавки, определенный слой более износостойкого, но дорогостоящего материала.
Для этого используют сормайт, высоколегированный чугун и другие материалы, содержащие в своем составе большое количество дефицитных легирующих элементов
- хром, никель, вольфрам, молибден, кобальт и др., что резко увеличивает себестоимость изготовления изделий.
В случае применения более дешевого нелегированного чугуна в процессе электродуговой его наплавки на рабочие органы почвообрабатывающих машин часть углерода выделяется в свободном состоянии в виде пластинчатого графита, резко снижающего прочность и износостойкость нанесенного слоя, а оставшаяся часть углерода в цементите не обеспечивает необходимого уровня твердости и износостойкости.
Научной школой В.К. Афанасьева разработаны способы получения нелегированного белого чугуна, в структуре которого не образуется графитная фаза [1].
Цель наших исследований - изучить технологические свойства наплавленного слоя при упрочнении рабочих органов почвообрабатывающих машин нелегированным белым чугуном.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в лаборатории кафедры технологии металлов и ремонта машин Кемеровского ГСХИ. Для этого была осуществлена электроискровая наплавка электродами, изготовленными из белого нелегированного чугуна, стрельчатых лап культиваторов, которые подвергали закалке при 8300С с охлаждением в воде или отжигу при 8300С. Наплавку осуществляли в восьми различных режимах, со следующими параметрами: сила тока
- 45 и 50 А, напряжение - 30 и 40 В, число оборотов -111, 141, 290 и 890 мин-1.
Для изучения структуры наплавленного слоя проводили микроструктурный анализ.
Определение износостойкости наплавленного слоя осуществляли в соответствии с ГОСТ 23.208-79 [2].
В качестве эталонного образца использовали рабочие органы почвообрабатывающих машин, наплавленные сор-майтом, как наиболее часто применяемые в производстве.
Производственные испытания лемехов плугов и стрельчатых лап посевных комплексов наплавленных белым нелегированным чугунов проводили в хозяйствах Топ-кинского и Промышленновского районов Кемеровской области.
Рисунок. Сравнительная износостойкость эталонного и наплавленных образцов:-- - эталонный образец (лапа);-о- -лапа отожженная: 30 В, 45 А, 290 об/мин; -- - лапа закаленная: 40 В, 50 А, 240 об/мин.
Результаты и обсуждения. Изучение износостойкости лап культиватора показало, что у деталей, упрочненных электроискровой наплавкой нелегированным белым чугуном, величина этого показателя не сильно отличается от эталона, а при использовании некоторых режимов даже превосходит его (см. рисунок). При этом стоимость наплавленного слоя в случае использования нового способа примерно в 3 раза ниже.
Установлено, что повышение износостойкости наплавленного слоя связано с отсутствием частиц графита и наличием частиц износостойкого цементита. Это происходит благодаря высокотемпературной циклической обработке расплава чугуна перед заливкой электродов, которыми проводилась наплавка.
Сравнительные полевые испытания стрельчатых лап посевного комплекса «Кузбасс» наплавленных сормайтом и электродами из белого нелегированного чугуна в СПК «Элита» Топкинского района Кемеровской области показали, что их износ после проведения посевных работ был одинаковым.
В АПХ «Провинция» Топкинского района Кемеровской области лемеха наплавленные электродами из белого чугуна проработали без замены в течение всего сезона выполняемых работ и продемонстрировали износостойкость в 3 раза большую, чем у рабочих органов подвергнутых заводской термической обработке - закалке и отпуску. Кроме того, была устранена необходимость замены лемехов в полевых условиях при ограниченных сроках проведения сельскохозяйственных работ.
Выводы. Износостойкость рабочих органов почвообрабатывающих машин после упрочнения нелегированным белым чугуном находится на уровне величины этого показателя при использовании высоколегированных сплавов.
Литература.
1. Прогрессивные способы повышения свойств доменного чугуна / В.К. Афанасьев [и др.] - Кемерово : Кузбассвузиз-дат, 1999. - 258 с.
2. ГОСТ 23.208-79 Обеспеченность износостойкости изделий. Метод испытания материалов на износостойкость при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы.
FORMATION OF PROPERTIES AT HARDENING OF WORKING ELEMENTS OF SOIL-CULTIVATING CARS O.V. Sankina, I.N. Badin
Summary. Use of the white not alloyed cast iron for hardening of working elements of soil-cultivating cars for the purpose of wear resistance increase is presented.
Key words: the white not alloyed cast iron, electroarc and electrospark weld, working elements of soil-cultivating cars, wear resistance welding a layer.
70 ------------------------------------------ ____________ Достижения науки и техники АПК, №10-2010
