CC BY
184
10. Rek. V. Thermal Degradation of Polyurethane Elastomers: Determination of Kinetic Parameters, Journal of Elastomers and Plastics, October 2003 35:311-323
11. Регель, В.Р. Разрушение и усталость полимеров / В.Р. Регель [и др. ] // Механика полимеров. -1972. - № 4. -С. 597-611
12. Керча, Ю.Ю. Физическая химия полиуретанов / Ю.Ю. Керча. - Киев :Наукова думка, 1977. -224с.
13. Аношин, Г.В. Уточненный расчет напряженно-деформированного состояния колес с массивным упругим ободом методом конечного элемента / Г.В. Аношин [и др.]. //Машиностроение и автоматизация производства. - СПб. : СЗПИ, 1999. -С. 35-40
14. Зангеев, Б.И. Напряженно-деформированное состояние массивных шин / Б.И. Зангеев //Автореферат канд. Дисс. Московской Гос. Академии химического машиностроения. 1993. - 16с.
15. Козлов, А.Г. Условия работы и метод расчета резиновой шины опорного катка танка / А.Г. Козлов //Труды Академии БТ и МВ. - М. : Воениздат,1971. - С. 71-95
16. Яковлев С.Н. Долговечность массивных полиуретановых шин / // Вестник КузГТУ, 2013, № 4. С. 84-87.
□ Автор статьи:
Яковлев Станислав.Николаевич, канд.техн.наук, доцент (Санкт-Петербургский государственный политехнический университет), e-mail: stannik59@mail.ru
УДК 621.9.048.6
А.П. Бабичев, Н. С. Коваль, И.Н. Романовский
ВИБРОВОЛНОВАЯ УПРОЧНЯЮЩАЯ ОБРАБОТКА РЕЖУЩИХ НОЖЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН
Введение. Сельскохозяйственное машиностроение, как отрасль, занимает значительную часть в агропромышленном комплексе (АПК) страны, т.к. именно данная отрасль изготавливает средства производства для сельского хозяйства. Таким образом, проблемы АПК страны непосредственно связаны с проблемами сельскохозяйственного машиностроения. Повышение экономической эффективности, надежности, долговечности, увеличение ресурса безотказной работы, а также снижение затрат на изготовление и эксплуатацию агропромышленного оборудования и агрегатов являются важнейшими задачами сельскохозяйственного машиностроения.
Перерабатывающее оборудование сельскохозяйственной техники занимает одну из основных позиций в цепочке переработки сельскохозяйственного сырья. Надежность работы перерабатывающего оборудования сельскохозяйственной техники связана с качеством поверхностного слоя режущего инструмента - ножей, которое характеризуется геометрическими и физикомеханическими параметрами. От качества поверхностного слоя зависят эксплуатационные свойства ножа, износостойкость, коррозионная стойкость и др.
Применение виброволновой обработки в упрочнении режущих ножей. Повышение качества режущих ножей сельскохозяйственной техники, повышение их стойкости и долговечности
являются актуальными задачами, поскольку от этих показателей зависят условия процесса резания, эксплуатации оборудования и качество результатов. В этой области выполнен ряд работ [13], но, тем не менее, дальнейшее повышение качества режущих инструментов и методов их упрочнения остается актуальной задачей.
Актуальным в настоящее время является разработка технологии получения поверхностного слоя материала, обладающего, по сравнению с традиционным, высокими физико-механическими свойствами, устойчивостью к износу и изменению геометрической формы [4].
Наиболее важной частью режущих ножей сельскохозяйственной техники, определяющей продолжительность работы, является режущая поверхность, которая подвергается наиболее интенсивному воздействию при контакте с обрабатываемым материалом и, в результате, максимально изнашивается и деформируется.
Одним из эффективных методов упрочнения поверхностным пластическим деформированием является виброволновая обработка. Износостойкость поверхности, полученной этим методом, в несколько раз выше, чем при шлифовании, и на 20 - 30% выше, чем при полировании [4].
На измельчающих устройствах зерноуборочных комбайнов используют ножи, режущее лезвие которых быстро изнашивается и затупляется. Это требует переточек или замены. Ножи, изготовлен-
Технология машиностроения
103
АР, пг
Рис. 1. Влияние виброволновой обработки на величину износа (АР) поверхностного слоя закаленных сталей: 1,2,3- исходные образцы из стали Р6М5; Х12М, Р182; 1 ’2 ’3 упрочненные образцы
из стали Р6М5; Х12М, Р182.
ные из стали 65Г, 9ХС, 40Х и У8 с последующей закалкой и отпуском, выходят из строя через 2.. 3 часа работы [5].
Область использования виброволновой обработки в различных отраслях народного хозяйства достаточно многогранна и имеет тенденцию к дальнейшему расширению. В технологии машиностроения и приборостроения - это отделочно-зачистная и отде-лочно-упрочняющая обработка, вибрационная стабилизирующая обработка, совмещенные процессы
отделочной обработки и покрытий, мойка и сушка, транспортирование, совершенствование процесса сборки, интенсификация гальванических и химических процессов, усталостные испытания материалов, изменение параметров процесса и состояния материала и др.
Использование ударно-волновых процессов для интенсификации упрочняющей и стабилизирующей обработки - одно из направлений вибрационных технологий [6]. В связи с этим, при ис-
Рис.2. Влияние амплитуды колебаний (А) и диаметра обрабатывающей среды d (стальные шары) на глубину упрочнения (Н) стали Х12М в течение 40 минут при частоте колебаний 35 Гц: 1, 2, 3, 4 - образцы, обработанные при амплитуде соответственно: А = 1,6мм, 2 мм, 2,5 мм, 3,5 мм в среде стальных шаров диаметром ё = 8 мм; 1’, 2’, 3’, 4’ - образцы, обработанные при амплитуде соответственно: А = 1,6мм, 2 мм, 2,5 мм, 3,5 мм в среде стальных шаров диаметром ё = 14 мм;
следовании волновых процессов представляется возможным решение таких технологических задач, как изменение состояния среды, подвергнутой воздействию ударных волн (например, изменения структуры и физико-механических свойств материала обрабатываемой детали), или использование последних для передачи ударных импульсов на обрабатываемую поверхность (например, создание многоконтактных виброударных инструментов для упрочняющей обработки и механических волноводов).
Основой виброволновой упрочняющей обработки является динамический характер протекания процесса, сопровождаемый множеством микроударов частиц рабочей среды по поверхности обрабатываемых деталей и обеспечивающий пластическое деформирование поверхностного слоя, следствием чего является повышение микротвердости, образование сжимающих остаточных напряжений первого рода и уменьшение шероховатости поверхности. При этом достигается равномерное упрочнение тонкого поверхностного слоя детали.
Физическая природа волновых процессов, связанных с ударными явлениями, достаточно сложна, в связи с чем, значительный интерес представляют экспериментальные исследования. При анализе этих результатов отмечено изменение микротвердости и структуры по сечению образца. В отличие от статического, при динамическом (вибро-ударном) нагружении очаги деформации образуются одновременно во многих зонах по сечению образца: образуются узлы, сетки, решетки из дислокаций, имеющие как плоскую, так и пространственную ориентацию. Отмечается рост количест-
ва и плотности дислокаций. У поверхности, воспринимающей ударные импульсы, и у противоположной (свободной) отмечается повышение микротвердости [7].
Таким образом, при динамических методах упрочнения имеет место качественно иной механизм структурных преобразований и протекания пластической деформации.
С применением виброволновой обработки были проведены поисковые экспериментальные исследования на некоторых марках инструментальных сталей. На рисунке 1 представлены результаты исследований износостойкости поверхностного слоя образцов подвергнутых виброволновой обработке в среде шаров из закаленной стали ШХ15.
На рис. 2 приведены результаты исследований, отражающих влияние режима обработки (А, f, t’) и диаметра шаров на микротвердость поверхности; с их увеличением возрастает и глубина упрочненного слоя.
Выводы. Анализ методов упрочнения поверхности режущих ножей показал, что эффективность каждого метода зависит от большого количества факторов, что требует проведения дальнейших экспериментальных исследований, как по отработке технологии упрочнения, так и определения оптимальных условий эксплуатации инструмента. Минимальная интенсивность изнашивания инструмента обеспечивается поверхностным упрочнением режущего инструмента. Применением виброволновой обработки режущего инструмента возможно получение изделия с высокими физико-механическими свойствами, повышенным сроком службы при низкой себестоимости обработки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Применение вибрационных технологий для повышения качества поверхности и эксплуатационных свойств деталей / А.П. Бабичев [и др.]. —Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2006. — 213 с.
2. Бабичев А.П. Основы вибрационной технологии / Бабичев И.А. —Ростов-на-Дону: ДГТУ, 1999. — 621с.
3. Отделочно-упрочняющая обработка деталей многоконтактным виброударным инструментом / А.П. Бабичев [и др.]. - Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2003. - 192 с.
4. Ткачев В.Н. Износ и повышение долговечности деталей сельскохозяйственных машин. - М.: Машиностроение, 2001. - 342с.
5. Баскаков В.А. Анализ распространения и динамического воздействия ударных волн на деформируемое твердое тело: автореф. Дис... д-ра физ.-мат. наук / В.А. Баскаков. — Чебоксары, 1991. — 37с.
6. Ганиев Р.Ф. Колебательные явления в многофазных средах и их использование в технологии. Киев: Техника, 1980. - 254 с.
7. Фортов В.Е. Избранные статьи и доклады. Черноголовка: ИПХФ РАН, 2005 - 575 с.
□ Авторы статьи:
Бабичев
Анатолий Прокофьевич, доктор техн. наук, профессор, каф. «Технология машиностроения» (Донской государственный технический университет). Email: vibrotech@mail.ru
Коваль Николай Сергеевич, канд.техн. наук, инженер НИИ «Вибротехнология» (Донской государственный технический университет). Email: Koval-nc@mail.ru
Романовский Илья Николаевич, инженер ООО «Комбайновый завод Ростсельмаш» . Email: vibrotech@mail.ru
