CC BY
15
15. Утков Ю.А. Анализ движения и условий отрыва ягод при вибрационной уборке // Интенсификация производства ягодных культур в Нечерноземье: сб. науч. тр. М.: НИЗИСНП, 1986. С. 96-105.
16. Марков А. Эволюция человека. В 2 кн. Кн. 2: Обезьяны, нейроны и душа. М.: Астрель: CORPUS, 2011. 512 с.
References
1. Prigozhin I., Stengers I. Poryadok iz haosa. Novyj dialog cheloveka s prirodoj: per. s angl. 5-e. izd. M.: KomKniga, 2005. 296 s.
2. Hazen A. ZHizn' v kakih-to prostyh formah na Zemle ostanetsya, a cheloveka ne stanet vpred' i navsegda // Izvestiya. 2004. 7. fevr. S. 8.
3. Ozherel'ev V.N., Ozherel'eva M.V. Kak vybrat' spetsializatsiyu fermerskogo hozyajstva: agrok-limaticheskie i ekonomicheskie aspekty vybora v nechernozemnoj zone Rossii: monografiya. M.: Kolos, 2006. 92 s.
4. Venttsel'E.S. Teoriya veroyatnostej. 4-e izd., stereotip. M.: «Nauka», 1969. 576 s.
5. Ozherel'ev V.N. Model' funktsionirovaniya Vselennoj // Vestnik razvitiya nauki i obrazovaniya. 2009. № 4. S. 39-43.
6. Knyazeva E.N., Kurdyumov S.P. Osnovaniya sinergetiki. Sinergeticheskoe mirovidenie. M.: KomKniga, 2005. 240 s.
7. Knyazeva E.N., Kurdyumov S.P. Snergetika: nelinejnost' vremeni i landshafty ko-evolyutsii. M.: KomKniga, 2007. 272 s.
8. Spravochnikpo matematike /A.A. Ryvkin i dr. 3-e izd. M.: «Vysshaya shkola», 1975. 554s.
9. Zhang Z.-Q. «Animal biodiversity: An update of classification and diversity in 2013». — In: Zhang Z.-Q. (Ed.) «Animal Biodiversity: An Outline of Higher-level Classification and Survey of Taxonomic Richness (Addenda 2013)». (angl.) //Zootaxa /Zhang Z.-Q. (Chief Editor & Found-er). — Auckland: Magnolia Press, 2013. — Vol. 3703, no. 1. — P. 5-11. — ISBN 978-1-77557-248-0 (paperback) ISBN 978-177557-249-7 (online edition). — ISSN 1175-5326.
10. Skol'ko sushchestvuet vidov zhivotnyh https://www.kakprosto.ru/kak-830775-skolko-suschestvuet-vidov-zhivotnyh#ixzz5NkuPIpyu.
11. Podschitano kolichestvo vidov rastenij na Zemle https://mydiscoveries.ru/podschitano-kolichestvo-vidov-rasteniy-na-zemle.
12. Thomas M Bartol Jr, Cailey Bromer, Justin Kinney, Michael A Chirillo, Jennifer N Bourne, Kristen M Harris, Terrence J Sejnowski Nanoconnectomic upper bound on the variability of synaptic plasticity https://elifesciences.org/articles/10778.
13. Petabajthttps://ru.wikipedia.org/wiki/.
14. Ozherel'ev V.N. Tekhnologicheskie protsessy i sredstva mekhanizatsii proizvodstva yagod mali-ny: dis. ... d-ra s.-h. nauk. Bryansk, 2001.
15. Utkov Yu.A. Analiz dvizheniya i uslovij otryva yagod pri vibratsionnoj uborke // Intensifikatsiya proizvodstvayagodnyh kul'tur v Nechernozem'e: sb. nauch. tr. M.: NIZISNP, 1986. S. 96-105.
16. Markov A. Evolyutsiya cheloveka. V 2 kn. Kn. 2: Obez'yany, nejrony i dusha. M.: Astrel': CORPUS, 2011. 512 s.
УДК 631.312.021.4
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВАРИАНТОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОТВАЛОВ РАЗЛИЧНОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ИХ РЕСУРС
The Impact of Restoration Technological Options of Mouldboards of Various Functionality on their Life Time
Михальченков А.М., д.т.н. профессор, Феськов С.А., инженер магистранты: Нечаев А.Ю., Бирюлин А.А., Алексеенко А.А.
Mikhalchenkov A.M., Feskov S.A., Nechaev A.Yu., Birblin A.A., Alekseenko A.A.
ФГБОУ ВО «Брянский аграрный государственный университет» Bryansk State Agrarian University
Реферат. Широкое распространение отвалов и высокая функциональность обеспечили их широкое применение для выполнения работ в горнодобывающей промышленности, дорожном строи-
тельстве, сельском хозяйстве и ряде других отраслей. Данные конструктивные элементы отличаются сравнительно высокой громоздкостью, имеют высокую рыночную цену и достаточно сложны при изготовлении. Все это вызывает необходимость в разработке мер, позволяющих повысить их показатели надежности, в частности долговечность и ресурс. Увеличение указанных показателей может быть обеспечена использованием различных методов восстановления предельно изношенных деталей с одновременным упрочнением. Существующие же работы, посвященные данному вопросу, отличаются незавершенностью исследований. Поэтому авторами рассматривалась совокупность технологических вариантов устранения лучевидных износов и сквозных протираний с целью выявления оптимальной схемы ремонта. Исследовались следующие варианты вваривания: ремонтной вставки, ремонтной вставки с последующим армированием, ремонтной вставки и заплавка лучевидного износа, заплавка лучевидного износа и армирование, а также заплавка лучевидного износа с применением метода по лежачим электродам. На основании проведенных в реальных условиях экспериментов получены следующие результаты. Максимальный ресурс (Ттах) соответствует отвалам, подвергшимся дополнительным, упрочняющим воздействиям путем наплавочного армирования. Использование технологического варианта, состоящего в вваривании вставки, заплавке лучевидного износа и армирование приводит к снижению наработки на отказ. Отмечаются сравнительно невысокие значения наработки до предельного состояния у отвалов без упрочнения. Таким образом, детали, прошедшие упрочнение армированием, имеют ресурс, превышающий ресурс отвалов в состоянии поставки.
Abstract. The wide distribution of mouldboard and high functionality ensured their widespread use for the work in the mining industry, road construction, agriculture and a number of other industries. These structural elements are notable for relatively high bulkiness, they have a high market price and are quite complex in manufacturing. All this necessitates the development of measures enabling to improve their reliability indicators, in particular, durability and life time. The increase in these indicators can be achieved using various restoration methods of extremely worn parts with simultaneous hardening. The existing papers, devoted to this issue, are distinguished by incomplete studies. Therefore, the authors considered a set of technological options for eliminating radial wear and through wiping in order to identify the optimal repair scheme. The following welding options were investigated: repair insert, repair insert with subsequent reinforcement, repair insert and smelting of radial wear, smelting of radial wear and reinforcement, and smelting of radial wear using the recumbent electrode method. Based on the experiments conducted in actual practice, the following results were obtained. The maximum life time (Tmax) corresponds to the mould-boards, having been subjected to additional, strengthening effects by surfacing reinforcement. The use of the technological option, consisting in insert welding, melting of the radiation wear and reinforcement, leads to a decrease in time between failures. Relatively low values of the operating time to the limit state of the mouldboards without hardening are noted. Thus, the parts, undergone hardening reinforcement, have the life time exceeding the life time of mouldboards when delivered.
Ключевые слова: отвалы, ресурс, технологии восстановления, износ, дефекты, ремонтные вставки, наплавка, сварка, наплавочное армирование.
Keywords: mouldboard, life time, restoration technologies, wear, defects, repair inserts, surfacing, welding, surfacing reinforcement.
Введение. Постановка цели.
Отвалы как рабочие органы, используемые в различных отраслях промышленности (горнодобывающая), дорожного строительства, сельскохозяйственном производстве выполняют функции перемещения различных субстанций (например, грунта, снега и д.р.), а также их удаления с определенного пространства.
Эти конструктивные элементы относятся к дорогостоящим деталям, с относительно не высоким ресурсом (так, наработка на отказ отвалов, используемых при разработке грунтов с высоким содержанием песка составляет около 20000м3) [1]. Отмеченное указывает на необходимость восстановления работоспособного состояния таких изделий. Нужно отметить, что ресурс и рыночная цена могут изменяться в зависимости от используемой технической системы [2,8]. Однако до настоящего времени работы, направленные на увеличение их ресурса относятся к разряду немногочисленных и порой несут противоречивую информацию [3,4,5]. Следует оговориться, что в данном исследовании будут рассматриваться технологии упрочняющего восстановления поверхности трения отвалов, по которым происходит перемещение абразивной массы, исключая упрочненную лезвийную часть.
Таким образом, целью работы является выявление влияния технологических вариантов восстановления отвалов различного функционального назначения на их ресурс.
Методика исследований
Одним из важнейших показателей в оценке изнашивания является, как известно, потеря массы детали за период эксплуатации, когда ею достигается утрата ресурса [6]. Поэтому, при исследованиях осуществлялся контроль измерения (потери) массы (Ап) вычисляемый из выражения:
Дп = пн - пк
где пН - начальная масса отвала;
пк - масса отвала после утраты им работоспособности.
В качестве измерительной аппаратуры использовались весы марки RBS Platform Scales PS5010 (Индустриальные платформенные весы до 300 кг) с ценой деления 5-10 гр.
Эксперименты проводились в реальных условиях на примере универсальных отвалов к тракторам Беларус 1822/2022, используемых для коммунальных нужд и очистки дорог от снега.
При этом существует мнение ряда исследователей, что анализ износа по массе подобных рабочих органов не несет нужной информации т.к. по этому критерию сложно судить о предельном состоянии изделия. Как правило, за меру износа принимаются изменения геометрических параметров деталей, которые определяют возможность дальнейшей эксплуатации. В тоже время геометрические параметры не могут в полной мере служить мерилом таких триботехнических показателей как скорость, интенсивность изнашивания и износостойкость детали в целом. Примером в этом случае может служить общепринятая оценка интенсивности изнашивания, выраженная отношением потери массы отнесенная к единице выполненной работы (га, м3, часы и т.д.). Кроме того, для таких деталей, как отвалы фиксирование линейных износов затруднено в силу специфики геометрии износа и самой поверхности контактирования.
Методика измерения массы предполагала следующие этапы:
1. Взвешивание отвалов до их эксплуатации;
2. Определение массы с определенной периодичностью при выполнении работ, что позволяет оценить динамику параметров изнашивания.
Перед каждым взвешиванием детали тщательно очищались от загрязнений, травянистых включений, грунта и других, после этого подвергались мойке с последующей просушкой.
Отвалы снимались с испытаний по достижению ими состояния, не отвечающего нормативам и предъявляемым требованиям, оцениваемым наличием таких дефектов, как сквозное протирание нижней носовой части и лучевидный износ рабочей поверхности с остаточной толщиной менее 2 мм.
В экспериментах были задействованы два уборочных агрегата укомплектованные тракторами МТЗ-82 и соответствующими возможностям навески отвалами. Выполнение указанных выше условий позволило обеспечить идентичность и достоверность испытаний.
Исследовались отвалы, восстановленные по следующим технологическим схемам (таблица 1):
1. Вваривание ремонтной вставки - а;
2. Вваривание вставки с последующим армированием- б;
3. Вваривание вставки и заплавка лучевидного износа- в;
4. Вваривание вставки, заплавка лучевидного износа и армирование- г;
5. Заплавка лучевидного износа лежачими электродами- д.
Такой диапазон технологических вариантов принят по соображениям широты исследований и сравнения полученных показателей с целью выявления технологии, обеспечивающей максимальный ресурс. В качестве сравнения параллельно проводились испытания отвала в состоянии поставки.
Результаты экспериментальных исследований и их обсуждение
Причинами снятия отвалов с эксплуатации, как следует из таблицы 1, являются сквозные протирания (таблица 1 - технологические варианты а, в), образование лучевидного износа (таблица 1 - технологические варианты б, г) и достигшие предельной остаточной толщины носовой части (таблица 1 вариант д).
Дефекты образуются на поверхности вставок в носовой части восстановленных и упрочненных отвалов, эта же область износа характерна и для отвалов заводского исполнения [6].
Максимальная наработка до утраты ресурса (Ттах) соответствует отвалам, подвергшимся дополнительным, упрочняющим воздействиям путем наплавочного армирования (таблица 1, вариант «б»), ранее использовавшегося как метод упрочнения лемехов и культиваторных лап [7,9].
Следует полагать, что такое значение (Ттах) после армирования объясняется следующими факторами: имеет место упрочняющий эффект за счет повышения твердости армируемой зоны;
уменьшается путь контактирования абразивной частицы с рабочей поверхностью отвала из-за проскальзывания по поверхности валиков; создается слой абразивной среды между валиками, имеющий меньшее количество частиц и создающий меньшее давление на рабочую поверхность (своего рода взвесь); износ валиков происходит, в первую очередь, из-за равнопрочности профильной поверхности.
В свою очередь, использование технологического варианта «г» ведет к резкому снижению ресурса (144,6 маш. час) вследствие высоких термических нагрузок и проявления отжигающего эффекта, т.к. фактически одновременно присутствует заплавка износа и наплавочное армирование.
Таблица 1 - Причины отказа, износ по массе (Лт) до отказа (Т)
Технологический вариант
Лт, г
1320
1860
1350
1560
1150
Т, маш.час
124,0
154,3
174,4
124,6
180,0
Отвалы, после достижения предельного состояния
I»
ЯРр
Причина отказа
Протирание носка со стороны полевого обреза
Образование лучевидного износа на вставке с остаточной толщиной около 1 мм
Сквозное протирание в области заплавки лучевидного износа
Образование лучевидного износа на вставке с остаточной толщиной около 1 мм
Износ по толщине носовой части менее 2 мм
а
б
в
г
д
Сравнительно невысокие значения наработки до отказа у восстановленных отвалов без упрочнения - вариант «а» (124,0 маш. час) объясняются недостаточно высокой износостойкостью металла вставок, которые изготавливаются из стали, используемой при производстве труб газо- и нефтепроводов.
Отвал в состоянии поставки показал (Т) равное 154 маш. час (таблица 1), обусловленную наличием упрочненного поверхностного слоя.
Таким образом, детали, прошедшие упрочнение армированием имеют ресурс, незначительно превышающий ресурс отвалов в состоянии поставки. Такое значение (Ттах) следует считать приемлемым исходя из невысокой себестоимости восстановленного изделия.
Выводы:
1. Применение технологии, состоящей во вваривании ремонтной вставки и последующим наплавочным армированием обеспечивает максимальную наработку до предельного состояния восстановленных отвалов.
2. Использование других восстановительных методов показало, что ресурс экспериментальных деталей не превышает 80%.
Библиографический список
1. Михайлов С.С. Совершенствование бульдозерного отвала на базе трактора т-170 предназначенного для восстановления насыпных сооружений // Молодой ученый: гипотезы и апробация результатов исследований: материалы Международной (заочной) научно-практической конференции. Научное (непериодическое) электронное издание / под общ. ред. А.И. Вострецова. 2016. С. 58-62.
2. Бирюлина Я.Ю., Михальченкова М.А. Применение абразивостойких эпоксидных композиций армированных дисперсными частицами из природных песков для восстановления деталей (отва-
лы и культиваторные лапы для высева семян) // Труды инженерно-технологического факультета Брянского государственного аграрного университета. 2015. № 1. С. 77-93.
3. Михальченков А.М., Новиков А.А. Восстановление отвалов различного назначения методом бронирования // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 1. С. 50-52.
4. Михальченков А.М., Соловьев Р.Ю., Бирюлина Я.Ю. Восстановление отвалов абразиво-стойким дисперсионно-упрочненным композитом на основе эпоксидной смолы // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 3. С. 49-51.
5. Сидоров В.Н., Булычёв В.В., Голубина С.А., Еремеев В.И. Продлим ресурс деталей плугов //Сельский механизатор. - 2011. - № 6. - С. 34-35.
6. Комбинированные лабораторные исследования материалов рабочих органов на абразивный износ / С.А. Сидоров, С.Н. Поткин, Д.А. Миронов, И.В. Лискин // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2016. № 6. С. 21-26.
7. Влияние конструкции лемеха и наплавочного армирования на твердость его носовой части / В.А. Денисов, Н.Ю. Кожухова, Г.В. Орехова, М.А. Михальченкова // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 7. С. 36-40.
8. Исследование влияния ионно-плазменного покрытия на ресурс режущих элементов автогрейдера / Е.С. Венцель, Д.Б. Глушкова, А.В. Щукин, С.А.Волощук // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. 2014. № 65-66. С. 273-278.
9. Тюрева А.А., Феськов С.А. Восстановление лап культиваторов методом "компенсирующих элементов" с использованием наплавочное армирования // Труды инженерно-технологического факультета Брянского государственного аграрного университета. 2017. № 1 (1). С. 101-119
References
1. Mikhailov S.S. Improvement of the bulldozer blade on the basis of the tractor T-170 for the restoration of bulk structures // A Young Scientist: hypotheses and approbation of research results. Materials of the International (correspondence) Scientific-Practical Conference. Scientific (non-periodic) electronic publication. Ed. by A.I. Vostretsova. - 2016. - P. 58-62.
2. Biryulina Ja.Yu., Mikhalchenkova M.A. Application of abrasion-resistant epoxy compositions reinforced by dispersed particles of natural sands for restoring parts (blades and hoe blade for seeding) // Works of Engineering and Technology Faculty of the Bryansk State Agrarian University. - 2015. - № 1. - P. 77-93.
3 Mikhalchenkov A.M., Novikov A.A. Restoring of mouldboards of various purposes by the method of steel plating // Tractors and Agricultural Machinery. - 2015. - № 1. - P. 50-52.
4 Mikhalchenkov A.M., Solov'ev R.Yu., Biryulina Ya.Yu. Restoration of mouldboards by an abrasion-resistant dispersion-hardened composite based on epoxy resin // Tractors and agricultural machines. - 2015. - № 3. - P. 49-51.
5 Sidorov V.N., Bulychev V.V., Golubina S.A., Eremeev V.I. Prolong the plows parts life time // Rural mechanization. - 2011. - № 6. - P. 34-35.
6. Sidorov S.A., Potkin S.N., Mironov D.A., Liskin I.V. The combined laboratory studies of materials of working bodies for abrasive wear // Agricultural Machinery and Technology. - 2016. - № 6. - P. 21-26.
7. Denisov V.A., Kozhukhova N.Yu., Orekhova G.V., Mikhalchenkova M.A. Influence of the plowshare design and surfacing reinforcement on the fore hardness // Tractors and Agricultural Machines. -2016. - № 7. - P. 36-40.
8. Wenzel E.S., Glushkova D.B., Shchukin A.V., Voloshchuk S.A. Investigation of the influence of ionplasma coating on the life-time of cutting elements of a motor grader // Bulletin of the Kharkiv National Automobile and Highway University. - 2014. - № 65-66. - P. 273-278.
9. Tureva A.A., Feskov S.A. Restoration of paws of cultivators by the method of "compensating elements" with the use of surfacing reinforcement // Works of the Engineering-Technological Faculty of the Bryansk State Agrarian University. - 2017. - № 1 (1). - P. 101-119
