CC BY
35
УДК 631.354.022:620.178.162
УПРОЧНЕНИЕ РЕЖУЩИХ ДЕТАЛЕЙ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ JOHN DEERE ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКОЙ
КУЗНЕЦОВ И.С.,
кандидат технических наук, доцент кафедры «Надежность и ремонт машин», ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, тел. (4862) 43-19-79, e-mail: Ivan-654@yandex.ru.
Реферат. В настоящее время современные зерноуборочные комбайны отечественного и иностранного производства имеют большое количество разнообразных режущих деталей. Эти детали различаются по конструкции, назначению, способам изготовления и упрочнения, но при этом они имеют общую особенность. Эта особенность - работа в тяжелых условиях абразивного изнашивания. Данные условия работы способствуют небольшому ресурсу и частым отказам. Для продления срока службы этих деталей на рабочих поверхностях создаются упрочняющие слои и покрытия с высокими физико-механическими свойствами. В связи с этим, цель данных исследований заключалась в сравнительной оценке износостойкости режущих деталей, упрочненных электроискровых обработок и серийных изделий зерноуборочных комбайнов. В статье представлена технология упрочнения электроискровой обработкой режущих деталей зерноуборочных комбайнов фирмы John Deere. Технология подразумевает нанесение упрочняющего электроискрового покрытия на режущие поверхности пальцев (DQ11499, H213405) жаток и ножей (Z53454, Z103205) измельчителей комбайнов John Deere. Исследованиями установлено, что нанесение на режущие поверхности электроискрового покрытия из аморфного сплава марки 84КХСР позволяет увеличить ресурс пальцев жатки в 1,5.. .2,2 раз, а ресурс ножей измельчителя в 1,16___1,22 раз.
Ключевые слова: электроискровое покрытие, зерноуборочный комбайн, палец жатки, нож измельчителя, ресурс, износ.
STRENGTHENING THE CUTTING DETAILS OF HARVESTERS COMBINE OF JOHN DEERE ELECTROSPARK DEPOSITION
KUZNETSOV IS.,
candidate of technicals, associate professor pulpit «Reliability and repair of machines» Federal State Budget educational Establishment of Higher Professional Training «Orel State Agrarian University named after N.V. Parahina», Orel, tel. (4862) 43-19-79, e-mail: Ivan-654@yandex.ru.
Essay. Currently, modern combine harvesters of domestic and foreign production have a large number of different cutting parts. These parts differ in design, purpose, methods of manufacture and hardening, but they also have a common feature. This feature - work in difficult conditions of abrasive wear. These operating conditions contribute to the reduction of the resource and frequent failures. To extend the service life of these parts, reinforcing layers and coatings with high physical and mechanical properties are created on the working surfaces. In this regard, the purpose of these studies was a comparative assessment of the wear resistance of cutting parts, hardened by spark treatment, and serial products of combine harvesters. The article presents the technology of hardening the electric-spark treatment of cutting parts of combine harvesters by John Deere. The technology involves the application of a hardening electric-spark coating on the cutting surfaces of the fingers (DQ11499, H213405) of the headers and the knife (Z53454, Z103205) of the shredders of John Deere combines. Research has established that the application of an electrospark coating made of 84KHSR amorphous alloy to the cutting surfaces allows increasing the life of the header fingers by 1.5 ... 2.2 times, and the life of the chopper knives by 1.16 ... 1.22 times.
Keywords: electrospark coating, harvester combine, knife guard, chopper knife, chopper knife, resource, wear.
Введение. В зерноуборочных комбайнах режущие детали являются одними из часто изнашиваемых [1]. Для продления срока службы этих деталей на рабочих поверхностях создаются упрочняющие слои и покрытия с высокими физико-механическими свойствами. В условиях серийного производства упрочнение рабочих поверхностей серийных изделий осуществляется различными способами, например, закалкой или химико-термической обработкой. В некоторых случаях
для упрочнения серийных изделий используют различные виды наплавки, что существенно изменяет геометрические параметры режущих деталей [2].
В работе [3] автор предлагает упрочнять режущие поверхности электролитическим хромированием. Данный способ позволяет сохранить исходную геометрию серийных изделий, но из-за дороговизны и экологичности трудно применим в условиях ремонтных производств.
Одним из перспективных методов нанесения упрочняющих покрытий на рабочих поверхностях режущих деталей машин как при их изготовлении, так и при ремонте является электроискровая обработка (ЭИО) [2]. Одним из возможных путей увеличения износостойкости электроискровых покрытий (ЭИП) является создание в них аморфной структуры [4-6]. Получение ЭИП с аморфной структурой обеспечивается использованием соответствующих электродных материалов. Применение аморфного сплава в качестве электродного материала позволяет повысить износостойкость рабочих поверхностей [5, 6]. При этом не происходит существенного изменения геометрических размеров режущей детали.
Цель данных исследований заключалась в сравнительной оценке износостойкости режущих деталей, упрочненных ЭИО, и серийных изделий зерноуборочных комбайнов.
Материал и методика исследования. Износостойкое ЭИП наносилось установкой марки UR-121 на режущие поверхности экспериментальных деталей, при режиме № 5 (1=17,5 А; U=73 В; f=100 Гц; t= 6 мин/см2; WH=0,16 Дж) [7]. Ширина следа, оставленного электродом, составляла 2 мм, толщина - 30 мкм [8]. Материал электрода выбирался по результатам испытаний на износостойкость, согласно которым, наиболее подходящим для упрочнения оказался аморфный сплав на основе кобальта марки 84КХСР [9].
Упрочняющее покрытие наносилось на пальцы (DQ11499, H213405) жаток моделей 319, 323, 325, 600R, 600F и 900D Drapers, фирмы John Deere. Данные детали изготавливаются из стали Ck 45
DIN 17200-87 - аналога стали 45 ГОСТ 1050 [10]. Наряду с пальцами упрочнялись ножи (Z53454, Z103205) измельчителей комбайнов John Deere (рисунок 1).
Измерения износа проводили электронным штангенциркулем ШЦЦ-I 0-150-0,01 ГОСТ 166 в двух взаимно противоположных направлениях по длине и ширине объектов исследования. Обработку полученных статистических данных проводили с использованием специализированного программного обеспечения.
Количество объектов наблюдения было принято из условия, что относительная ошибка не должна превышать 0,2 при доверительной вероятности 0,95. На эксплуатационные испытания ставились по 40 серийных пальцев и 40 экспериментальных пальцев с электроискровыми покрытиями. На двух комбайнах устанавливали по 20 серийных изделий и 20 экспериментальных деталей. Наряду с пальцами ис-пытывались 128 ножей измельчителя, из них 64 ножа с ЭИП и 64 серийных изделия.
Для того, чтобы исключить влияние неравномерности распределения соломистой массы на износ, упрочненные экспериментальные детали и серийные изделия устанавливались равномерно и поочередно.
Результаты исследования. Для получения достоверной информации об износах деталей, выбранных для проведения исследований, была продефек-тована выборка серийных изделий, бывших в эксплуатации. Измеряли линейный износ режущей поверхности пальца и линейный износ режущей кромки ножа. Результаты обработки износной информации представлены в таблице 1.
«
Рисунок 1 - Экспериментальные детали зерноуборочных комбайнов после упрочнения ЭИО: а) палец жатки DQ11499; б) палец жатки Ж13405; г) нож измельчителя плоский Z53454; в) нож измельчителя зубчатый Z103205
к
а
в
г
Таблица 1 - Статистические показатели обработки деталей
Наименование изношенной детали Теоретический закон распределения (ТЗР) из-носов Параметры ТЗР
среднеквадрати-ческое отклонение (с) коэффициент вариации (V) износ средний (ИСр), мм отклонение, %
Палец жатки DQ11499 ЗНР 0,146 0,359 1,276 2,26
Палец жатки Ш13405 ЗРВ 0,078 0,620 1,063 13,81
Нож измельчителя плоский Z53454 ЗРВ 0,171 0,446 2,252 9,42
Нож измельчителя зубчатый Z103205 ЗНР 0,162 0,333 2,548 2,6
а) пальцы жатки; б) ножи измельчителя
Рисунок 2 - Ресурс объектов исследования, участвующих в эксплуатационных испытаниях
Анализируя результаты статистической обработки, представленные в таблице 1, можно сделать вывод, что средний износ пальцев жаток зерноуборочных комбайнов фирмы John Deere находится в пределах от 1,063 до 1,276 мм, а средний износ ножей измельчителя в пределах от 2,252 до 2,548 мм.
Износостойкость режущих поверхностей объектов исследования оценивали в условиях рядовой эксплуатации. На эксплуатационные испытания ставили экспериментальные детали с электроискровыми покрытиями из аморфного сплава марки 84КХСР и серийных изделий.
Исследованиями было установлено, что износ и затупление, как серийных пальцев жаток, так и экспериментальных деталей с ЭИП, характеризуется двумя стадиями: приработкой и естественным изнашиванием. Этап приработки проходит, главным образом, в течение наработки в 1 га. В это время наблюдается наиболее интенсивное изнашивание режущих поверхностей.
На режущих поверхностях, упрочненных ЭИО пальцев жаток, появляется небольшая вогнутость, а на аналогичных поверхностях неупрочненных паль-
цев, в тоже время, наблюдается явно выраженная выпуклость. Режущие кромки неупрочненных пальцев жатки после приработки имели радиус скругле-ния от 0,07 до 0,1 мм. При этом, на экспериментальных деталях похожего скругления не наблюдалось [11, 12].
Процесс естественного изнашивания режущих поверхностей пальцев наблюдался после наработки в 1 га до наступления предельного состояния. Причинами износа пальцев являлись: растительная масса, содержащая кристаллы кремнезема и вертикальная составляющая силы резания, под воздействием которой лезвие сегмента ножа прижимается к режущей поверхности пальца. Исследуя процесс изнашивания сегментов ножей, работающих в паре с серийными изделиями или экспериментальными деталями, существенной разницы выявить не удалось. Разрушение сегментов ножей при испытаниях происходило из-за попадания в режущую пару металлических предметов (деталей сельскохозяйственной техники), камней и естественного износа связанного с абразивным изнашиванием.
Ножи измельчителя работают в условиях свободного резания. Основная причина их износа - растительная масса, содержащая кристаллы кремнезема. В ходе эксплуатационных испытаний выявить ярко выраженные стадии изнашивания ножей измельчителя не удалось. Процесс изнашивания ножей измельчителя происходит монотонно до предельного состояния. В случаях попадания в измельчитель камней на ножах появляются забоины и изгиб.
Эксплуатационные испытания осуществляли до наступления предельного состояния экспериментальных деталей и серийных изделий. По их окончании был определен их средний ресурс (рисунок 2). Установлено, что при упрочнении режущих поверхностей ЭИП из аморфного сплава марки 84КХСР, ресурс пальцев, в зависимости от марки, увеличивается в 1,5...2,2 раза, а ресурс ножей измельчителя - в 1,16.1,22 раз.
Экспериментальные исследования, проведенные в данной работе, позволили сформулировать
рекомендации по упрочнению ЭИО режущих поверхностей деталей зерноуборочных комбайнов. Упрочняющее ЭИП из сплава марки 84КХСР рекомендуется наносить на режущие поверхности пальцев жаток и ножей измельчителя за два прохода электрода, обеспечивая режимы: 1=17,5 А; и=73 В; £=100 Гц; 1= 6 мин/см2; Wи=0,16 Дж. Ширина следа, оставленного электродом, должна составлять 2 мм, а толщина ЭИП 30 мкм.
Выводы:
- нанесение на режущие поверхности ЭИП из аморфного сплава марки 84КХСР, при обеспечении технологических режимов 1=17,5 А; и=73 В; £=100 Гц; 1= 6 мин/см2; Wи=0,16 Дж, позволяет увеличить ресурс пальцев жатки в 1,5.2,2 раз, а ресурс ножей измельчителя в 1,16.1,22 раз;
- средний износ пальцев жатки находится в пределах от 1,063 до 1,276 мм, а средний износ ножей измельчителя в пределах от 2,252 до 2,548 мм.
Список использованных источников
1. Крупин А.Е., Лисунов Е.А., Калашов А.А. Расчет показателей надежности зерноуборочного комбайна ДОН-1500 Б // Вестник НГИЭИ. - 2018. - № 2 (81). - C. 42-53.
2. Коломейченко А.В., Кузнецов И.С. Теория и практика электроискрового упрочнения режущих деталей машин аморфными и нанокристаллическими сплавами: учебная монография. - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2015. - 174 c.
3. Крупин А.Е., Колпаков А.В Продление ресурса режущих аппаратов уборочных машин // Сельский механизатор. - 2013. - № 4 (50). - С. 36-38.
4. Brochu M., Heard D.W., Milligan J., Cadney S. Bulk nanostructure and amorphous metallic components using the electrospark welding process // Assembly automation. - 2010. - Vol. 30. - No. 3. - P. 248-256.
5. Kolomeichenko A.V., Kuznetsov I.S. Tribotechnical properties the electrospark coating of amorphous and nanocrystalline alloys based on iron // Friction and wear. - 2014. - Vol. 35. - No. 6. - Р. 501-504.
6. Коломейченко А.В., Кузнецов И.С. Определение рационального времени электроискровой обработки пальцев жаток зерноуборочных комбайнов электродом из аморфного сплава марки 84КХСР // Труды ГОСНИТИ. - 2016. - Т. 124. - № 3. - С. 35-39.
7. Kolomeichenko A.V., Kuznetsov I.S., Kravchenko I.N. Investigation of the thickness and microhard-ness of electrospark coatings of amorphous and nanocrystalline alloys // Welding International. - 2015. - Vol. 29. - No 10. - P. 823-825.
8. Кузнецов И.С. Электроискровая технология упрочнения деталей режущего аппарата жаток электродами из аморфных и нанокристаллических сплавов: автореф. дисс. ... канд. техн. наук: 05.20.03. -Саранск, 2013.
9. Коломейченко А.В., Кузнецов И.С., Кравченко И.Н. Исследования толщины и микротвердости электроискровых покрытий из аморфных и нанокристаллических сплавов // Сварочное производство. -2014. - № 10. - С. 36-39.
10. Коломейченко А.В., Кузнецов И.С. Упрочнение электроискровой обработкой режущих кромок зерноуборочных машин // Вестник Орловского государственного аграрного университета. - 2013. - Т. 40. - № 1. - С. 187-190.
11. Кузнецов И.С., Прокошина Т.С. Анализ состояния изношенных пальцев жаток современных зерноуборочных комбайнов // Агротехника и энергообеспечение. - 2017. - Т. 2. - № 14 (1). - С. 5-11.
12. Кузнецов И.С., Прокошина Т.С. Повышение износостойкости пальцев жаток зерноуборочных машин // В кн.: Энергосберегающие технологии и техника в сфере АПК Сборник материалов к Межрегиональной выставке-конференции. - 2011. - С. 192-196.
List of used sources
1. Krupin A.E., Lisunov E.A., Kalashov A.A. Calculation of reliability indicators for a combine harvester DON-1500 B // Vestnik NGIEI. - 2018. - № 2 (81). - Pp. 42-53.
2. Kolomeichenko A.V., Kuznetsov I.S. Theory and practice of electric-spark hardening of cutting parts of machines by amorphous and nanocrystalline alloys: educational monograph // Orel. Publishing house Orel GAU. 2015. - 174 p.
3. Krupin AE, Kolpakov A.V. Extension of the resource of cutting machines of harvesting machines // Rural mechanicizer. - 2013. - № 4 (50). - P. 36-38.
4. Brochu M., Heard D.W., Milligan J., Cadney S. Bulk nanostructure and amorphous metallic components using the electrospark welding process // Assembly automation. - 2010. - Vol. 30. - No. 3. - P. 248-256.
5. Kolomeichenko A.V., Kuznetsov I.S. Tribotechnical properties of the electrospark coating of amorphous and nanocrystalline alloys based on iron // Friction and wear. - 2014. - Vol. 35. - No. 6. - P. 501-504.
6. Kolomeichenko A.V., Kuznetsov I.S. Determination of the rational time of the electric-spark machining of the fingers of the harvesters of combine harvesters with an electrode made of an amorphous alloy of the 84KHSR grade // Trudy GOSNITI. - 2016. - V. 124. - № 3. - P. 35-39.
7. Kolomeichenko A.V., Kuznetsov I.S., Kravchenko I.N. Investigation of electrospark coatings and microscopic coatings of amorphous and nanocrystalline alloys // Welding International. - 2015. - Vol. 29. - No 10. - P. 823-825.
8. Kuznetsov I.S. Electrospray technology of hardening of parts of the cutting apparatus of the headers by electrodes from amorphous and nanocrystalline alloys: author. diss. ... Candidate of Technical Sciences: 05.20.03 / Mordovia State University. N.P. Ogarev. - Saransk, 2013.
9. Kolomeichenko A.V., Kuznetsov I.S., Kravchenko I.N. Studies of thickness and microhardness of electrospark coatings from amorphous and nanocrystalline alloys. Welding Production. - 2014. - № 10. - P. 3639.
10. Kolomeichenko A.V., Kuznetsov I.S. Hardening of the electric-spark treatment of cutting edges of grain harvesting machines // Vestnik Orlovskogo State Agrarian University. - 2013. - T. 40. - № 1. - P. 187-190.
11. Kuznetsov I.S., Prokoshina T.S. Analysis of the state of worn-out fingers of the reapers of modern combine harvesters // Agrotechnika and energy supply. - 2017. - V. 2. - № 14 (1). - P. 5-11.
12. Kuznetsov I.S., Prokoshina T.S. Improving the wear resistance of the fingers of the harvesters of the harvesting machines // In the book: Energy-saving technologies and equipment in the field of agriculture A collection of materials for the Interregional Exhibition and Conference. - 2011. - P. 192-196.
УДК 631.363.28:636.085.53
ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ БОКОВОГО ПОГРУЗЧИКА ПРЕСС-ПОДБОРЩИКА
ШВАРЦ А.А.,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры стандартизации и оборудования перерабатывающих производств, ФГБОУ ВО Курская ГСХА; aashwarz@mail.ru, тел, 8-919-178-66-69.
ШВАРЦ С.А.,
кандидат технических наук, директор ООО «Меридиан»; e-mail: sshwarz@mbox.ru. БАШКИРЕВ А.П.,
доктор технических наук, профессор кафедры процессы и машины в агроинженерии, ФГБОУ ВО Курская ГСХА, e-mail: tmv46@mail.ru тел. 89103121687.
Реферат. Целью исследования является экспериментальная проверка теоретических предпосылок по обоснованию конструктивно-режимных параметров бокового пассивного погрузчика тюков пресс-подборщика, являющегося объектом исследования. Разнообразие выпускаемых промышленных погрузчиков тюков и физико-механические свойства, прессуемого материала на заготовке грубых кормов, не дают четкого ответа об использовании их при безобвязочном прессовании тюков. В качестве метода исследования выбран графоаналитический способ построения и анализ формирования и движения прессуемого материала по участкам погрузчика. Определены зависимости изменения плотности и давления прессуемой массы на стенки погрузчика. В результате получены уравнения для расчета элементов погрузчика. Экспериментально установлено: длина стабилизатора - 0,7.0,9 м, радиус наклонного участка по наружной направляющей при его длине - 1,8 м, длина удлинителя 1,7 м, с изменением плотности прессования до 350 кг/м3. Высота погрузки 3,5 м обеспечивает безопасную работу транспортных средств.
Ключевые слова: пресс-подборщик, погрузчик тюков, плотность прессования, сила давления, производительность.
OPTIMIZATION PARAMETERS OF THE SIDE LOADER OF THE PRESS SELECTOR
