CC BY
17
Борак Константин Викторович,
Житомирский национальный агроэкологический университет, кафедра эксплуатации машин, мобильной энергетики по сервису технологических систем, ассистент
Влияние наработки на коэффициент изменения формы рабочих органов дисковых почвообрабатывающих орудий
Исследовано влияние материала рабочего органа дисковых почвообрабатывающих орудий и способа упрочнения на коэффициент изменения формы в процессе эксплуатации. Полученные графические зависимости дают возможность обосновать целесообразность упрочнения рабочих органов.
ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ. В структуре парка сельскохозяйственных машин Украины дисковые почвообрабатывающие орудия (ДПО) занимают около 40% от их общего количества [3]. Наибольшее распространение в качестве рабочих органов ДПО получили вырезные сферические диски с постоянной кривизной, так как они более распространены, потому что интенсивнее влияют на почву и лучше перерезают растительные остатки. При работе сферических вырезных дисков не происходит накопления корней и ботвы впереди дисков. Как известно, в процессе работы номинальные размеры диска и его форма в результате износа испытывают изменения, что значительно влияет на качество выполнения технологического процесса [7]. Поэтому появляется проблема в необходимости сохранения формы и повышении износостойкости рабочих органов ДГЗ.
Анализ последних исследований и публикаций. Исследованиями изменения коэффициента формы рабочих органов почвообрабатывающих орудий в разный период занимались такие выдающиеся ученые как: А.Ш. Рабинович [4], А.Н. Розенбаум [5], В.Н. Ткачев [8], А.И. Бойко [2] и др. Исследования проводились, в основном, на рабочих органах плугов (лемех) и культиваторов.
В работе [1] установлено, что коэффициент изменения формы (для лемеха) в процессе работы изменяется по нелинейному закону: вначале более интенсивно, с постепенной тенденцией к стабилизации на определенном уровне. Объясняется это тем, что в процессе эксплуатации происходит более интенсивный износ тонкого выступающего клинообразного лезвия, с постепенным уменьшением износа при формировании рабочего профиля лезвия.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Определение влияния способа упрочнения рабочих органов ДПО на коэффициент изменения формы в процессе эксплуатации.
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ. Исследования упрочненных и серийных рабочих органов дисковых почвообрабатывающих орудий проводили в течение 2008-2011 годов в хозяйствах корпорации «Сварог Вест Групп» Хмельницкой области на тяжелых дисковых боронах ЛКРГЬ.
Для сравнительного анализа и повышения достоверности результатов использовались следующие рабочие органы ДПО:
- серийные диски, изготовлены из стали 65Г;
- диски, изготовлены из стали 65Г с объемной закалкой 810-830°С и средним отпуском с очень точной выдержкой при температуре 460-480 °С (способ рекомендован автором [6]);
- серийные диски, изготовлены из стали 28МпВ5 (диски фирмы Ве1^а,);
- диски, изготовлены из стали 65Г и упрочненные электродом Т-590;
- диски, изготовлены из стали 65Г и упрочненные методом электроэрозионной обработки (ЕО) с одновременным затачиванием (угол заточки 17°);
- диски, изготовлены из стали 65Г и упрочненные методом ЕО с одновременным затачиванием (угол заточки 30°);
- серийные диски, изготовлены из стали 45;
- диски, изготовлены из стали Х12.
Каждые из этих дисков были установлены группами на две секции (переднюю и заднюю) тяжелой дисковой бороны ЛКРГЬ.
Измерения проводили в следующей последовательности:
- новый диск устанавливали на приспособление и фотографировали, данные передавались на ЭВМ и обрабатывались с помощью программы КОМПАС 3D V9.
- после определенной наработки диск фотографировали и с помощью ЭВМ определяли разницу расстояний в выбранных направлениях между начальным и конечным контурами.
Данный метод позволяет наблюдать за динамикой изменения линейного износа и формы рабочих органов дисковых почвообрабатывающих орудий в процессе эксплуатационных испытаний.
По данным о величине износа определяли коэффициент изменения формы при определенной наработке:
- R0 - Rnд,3
77 ,0 ,
Е* -
где Rзo: Rвo - соответственно начальный внешний и внутренний диаметр; Rсрзі, Rсрeі -соответственно среднее значение внешнего и внутреннего диаметра после определенной наработки.
При проведенных исследованиях допускалось установление дисков одного типа на отдельные батареи, в то время, как другие батареи бороны комплектовали дисками другого типа. Это допустимо, так как каждая батарея имеет самостоятельную систему нагрузки.
Дисковая борона ЛКРГЬ с рабочими органами, упрочненными ЕО, представлена на рис.3.
В процессе исследования использовались рабочие органы с разной формой зубов (трапеция и ромашка), это показано на рис. 4.
Исследования динамики изнашивания проводились при влажности почвы от 8,87% до 24,68% в весенний, летний и в осенний периоды проведения полевых работ. Скорость движения дисковых борон была в пределах от 8 до 15 км/ч., глубина возделывания 8-20 см.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. В процессе работы дисковых рабочих органов происходит неравномерный износ за диаметром. Неравномерность изнашивания и концентрация на любом участке детали приводят, как правило, к преждевременной потере работоспособности. Как свидетельствуют стендовые исследования, эпюр износа внешнего диаметра вырезных дисков изнашивается в 1,7—1,8 разы интенсивнее внутреннего. Для решения этой проблемы нами предложено упрочнять внешний диаметр в соответствии с полученными эпюрами изнашивания.
Результаты исследования изменения коэффициента формы от наработки для дисков, изготовленных из разных материалов и при разных способах упрочнения, представлено на рисунках 1-8.
Коэффициент формы в процессе эксплуатации изменяется по нелинейному закону для не упрочненных дисков: вначале более интенсивно, с дальнейшей тенденцией к стабилизации. Для дисков, упрочненных ЕО и электродом Т-590, наоборот - сначала он изменяется медленнее, а после износа упрочненного слоя ускорился.
Для дисков, упрочненных методом ЕО с одновременным затачиванием (угол заточки 30°), коэффициент изменения формы остается почти неизменным в течение всего периода эксплуатации, ведь скорости изнашивания внутреннего и внешнего диаметров уравниваются.
Резкое уменьшение коэффициента изменения формы для дисков, упрочненных методом электроэрозионной обработки с углом заточки 17°, объясняется тем, что в процессе эксплуатации твердый слой излишне выступает и обламывается при взаимодействии с твердыми фракциями почвы.
Наработка, га
Рис. 1. Изменение коэффициента формы серийных дисков, изготовленых из стали 45
Наработка,га
Рис. 2. Изменение коэффициента формы серийные дисков, изготовленых из стали 65Г
Наработка, га
Рис. 3. Изменение коэффициента формы дисков, изготовленых из стали 65Г
с объемной закалкой
Наработка, га
Рис. 4. Изменение коэффициента формы дисков, изготовленных из стали Х12
Коэффициент изменения формы Коэффициент изменения формы
Наработка, га
Рис. 5. Изменение коэффициента формы серийных дисков, изготовленных
из стали 28МпВ5
Наработка, га
Рис. 6. Изменение коэффициента формы дисков, изготовленных из стали 65Г и упрочненых методом ЕО с одновременной заточкой (угол заточки 17°).
Наработка, га
Рис. 7. Изменение коэффициента формы дисков, изготовленных из стали 65Г и упрочненных электродом Т-590.
Наработка, га
Рис. 8. Изменение коэффициента формы дисков, изготовленных из стали 65Г и упрочненных методом ЕО с одновременной заточкой (угол заточки 30°)
ВЫВОДЫ. Упрочнение режущей кромки РО ДПО способствует сохранению коэффициента изменения формы в процессе эксплуатации.
В результате проведения исследования изнашивания дисков было определено, что форма зуба дисков существенно не влияет на коэффициент изменения формы, основным фактором является способ упрочнения рабочего органа.
Литература
1. Балабуха А.В. Повышение долговечности и эффективности работы режущих элементов почвообрабатывающих машин путем управления изнашиванием при дискретном упрочнении: дис. канд. техн. наук. Кировоград, 2001. 138 с.
2. Бойко А.И. Иследование формы естественого износа монометалических лезвий почвообрабатывающих машин / Бойко А.И., Балабуха А.В. // Збірник наукових праць кіровоградського національного технічного університету. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. - Кіровоград: КДТУ, 2000. Вип. 6. С. 78-82.
3. Дудак С.М. Дискові ґрунтообробні знаряддя: основні параметри та особливості/ Дудак С.М. // Механізація та електрифікація сільського господарства, 2007. Вип. 91 С. 368-371.
4. Рабинович А.Ш. Самозатачивающиеся плужные лемехи и другие почворежущие детали машин / Рабинович А.Ш. - М.: ГОСНИТИ, 1962. 106 с.
5. Розенбаум А.Н. Изнашивание лезвий в почвенной среде / Розенбаум А.Н. // Повышение долговечности рабочих деталей почвообрабатывающих машин. - М.: МАШГИЗ, 1960 С. 157-167.
6. Сидоров С.А. Совершенствование конструкции и упрочнение дисковых рабочих органов / Сидоров С.А. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -М., 2003. №8. С. 30-32.
7. Синеоков Г.П. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Синеоков Г.П., Панов И.М. - М.: Машиностроение, 1977. 328 с.
8. Ткачев В.Н. Работоспособность деталей в условиях абразивного изнашивания / Ткачев В.Н. - М.: Машиностроение, 1995. 336 с.
