CC BY
4
ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ
УДК 631.3
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-601-606
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ОСИ КАТКА ДИСКОВОЙ БОРОНЫ БДП-7
А.В. Морозов, А.Н. Еремеев, С.К. Федоров, А.А. Кнюров, А.О. Кошкина
В работе проанализированы причины и характер износа посадочных участков съемной оси катка дисковой прицепной бороны БДП-7. Рассмотрены способы восстановления шеек осей, отмечены их достоинства и недостатки. Предложены способы восстановления посадочных участков осей катков борон в зависимости от величины их износа. Обозначена целесообразность применения той или иной технологии восстановления посадочных участков съемной оси катка с учетом величины износа.
Ключевые слова: износ, восстановление, электромеханическая обработка, объемное электромеханическое дорнование, постановка дополнительной ремонтной детали.
Введение. Дисковые прицепные бороны БДП-7 с 2-х рядным расположением рабочих органов (дисков), предназначенные для рыхления и подготовки почвы под посев, уничтожения сорняков и измельчения пожнивных остатков, нашли широкое применение в сельском хозяйстве как России, так и стран ближнего зарубежья - Беларуси, Украины, Казахстана, Киргизии.
При работе дисковых борон основной износ приходится на их рабочие органы - диски, преобладающим износом является абразивный износ, вследствие контакта рабочих органов с твердыми частицами, содержащимися в почве. Однако, помимо износа рабочих органов дисковых борон, также часто встречающимися дефектами являются износы сопряжений валов с подшипниковыми узлами, например, сопряжение «шейка оси катка- подшипник». Так как соединение неподвижное, то в условиях больших величин нагружения и вибраций, сопровождающих работу дисковой бороны, происходит фреттинговый износ поверхности шеек оси и подшипника. Впоследствии в образовавшийся зазор попадают абразивные частицы почвы и приводят к существенному ускорению скорости изнашивания сопряжения. Таким образом сопряжение «шейка оси катка - подшипник» испытывает в основном фреттинговый и абразивный износы (рис. 1).
Срок службы таких узлов при эксплуатации дисковых борон, как правило, в три - четыре раза меньше срока службы самой техники.
Таким образом, восстановление осей катков, вышедших из строя вследствие износа, являться актуальной задачей по продлению срока эксплуатации дисковых борон.
а б
Рис. 1. Следы износа посадочной поверхности шейка оси катка дисковой бороны БДП-7: а - абразивное изнашивание; б - фреттинг-коррозия
Материалы и методы исследований. Для определения средних величин износов были проведены замеры шеек 24 осей катков дисковых борон БДП-7, поступивших в ремонт. В результате замеров было установлено, что величина износа шеек осей катков дисковых борон БДП-7
601
колеблется в пределах от 0,05 до 1,15 мм. На гистограмме распределения износов (рис. 2) мы видим, что большинство изношенных деталей составляют детали, имеющие величины износов от 0,27 до 0,71 мм.
М,шт. 9
7 А 5 4 3 2
<1
[0,05,077] [0,27,0,49] (0,49,0,71] (0,71,0,95) (0,93, 1,15]И, ММ
Рис. 2. Гистограмма распределения износа шеек осей катков дисковых борон БДП-7
В случае, когда износ достигает небольших значений (0,05...0,27 мм) для восстановления номинальных размеров деталей можно использовать, такие способы восстановления как: наплавка в среде углекислого газа, нанесение гальванических покрытий (хромирование, железнение); электроконтактная приварка ленты (металлического порошка); плазменная металлизация [1]. Указанные способы обладают основными недостатками, а именно, невысокое качество сцепления восстановленного слоя с деталью, необходимость проведения последующей механической обработки, необходимость применения расходных материалов и их высокая стоимость.
Для восстановления осей с небольшими износами хорошо зарекомендовал себя предлагается способ восстановления изношенных деталей электромеханикой высадкой с последующим сглаживанием в номинальный размер. Данный способ обладает хорошими показателями коэффициентов долговечности, износостойкости и сцепляемости [2, 3, 4].
Сущность способа заключается в том, что, первоначально, производят высадку металла поверхности шейки оси катка. Металл для компенсации износа посадочной поверхности на участке оси перемещают из нижележащих слоев передвижением инструмента из твердосплавного материала. Для повышения пластичности шейки через высаживающий инструмент и деталь пропускается электрический ток плотностью 180 .200 А/мм2 от источника питания, вследствие чего участок оси нагревается до температуры 800.900° С и снижается сопротивление деформированию. Затем, во второй этап, производим сглаживание высаженных участков оси под номинальный размер, для чего используем инструмент со скругленной вершиной. После восстановления шейки оси катка ее механическую обработку не производим, так как операция восстановления поверхности с помощью электромеханической обработки является финишной.
Для восстановления фиксировали в патроне токарно-винторезного станка 1К62 ось катка, с помощью высаживающего инструмента производили высадку поверхностного слоя металла (рис. 3). Подача технологического тока от силового модуля на высаживающий инструмент и деталь осуществлялась посредством токопроводящих шин.
После высадки всей поверхности оси с помощью инструмента со скругленной вершиной было произведено сглаживание высаженных гребней металла под номинальный размер. В процессе сглаживания также производилась подача технологического тока от источника питания на сглаживающий инструмент и деталь для повышения пластичности металла.
В случае, когда износ достигает больших значений (0,71.1,15 мм) для восстановления номинальных размеров деталей можно использовать, такие способы восстановления как: наплавка под слоем флюса, наплавка в среде углекислого газа, электроконтактная приварка ленты или металлического порошка [1]. Указанные способы обладают следующими недостатками, а именно, высокое термическое воздействие на участки вала, располагающиеся рядом с участком наплавки, невысокое качество сцепления восстановленного слоя с деталью при приварке ленты.
Для восстановления деталей, имеющих большие износы, хорошо зарекомендовал себя способ постановки дополнительной ремонтной детали с последующей механической обработкой в номинальный размер. Данный способ прост в реализации не требует сложного технологического оборудования и высокой квалификации исполнителей [5].
Для реализации данного способа, первоначально, производили механическую обработку изношенного участка шейки оси катка до устранения следов износа (рис. 4, 1). Затем из среднеуглеродистой стали 45 изготавливали втулку, причём внутренний диаметр данной втулки меньше наружного диаметра, механически обработанного, участка оси катка на 0,02.0,03 мм, для получения в последующем прессового соединения термическим способом (рис. 4, 2).
Втулку нагревали до температуры 900.950 0С и в горячем состоянии осаживают на обработанном участке оси катка с последующим быстрым ее охлаждением в масле, вследствие чего добивались увеличения твёрдости втулки. Дополнительно, для повышения качества фиксации втулку по окружности приваривали к участку оси полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа (рис. 4, 3).
602
а б
Рис. 3. Электромеханическое восстановление шейки оси катка дисковой бороны БДП-7:
а - высадка; б - сглаживание
После восстановления шейки оси катка производили ее механическую обработку под номинальный размер (рис. 4, 4).
Устранение ишоса шейки оси точением
{¡¡¿отопление втулки (дополнительная ремонтная деталь)
механическая обработка шейки оси запрессовка втулки термическим способом под номинальный размер с последующей проваркой
Рис. 4. Последовательность операций восстановления шейки оси катка дисковой бороны БДП-7 постановкой дополнительной ремонтной детали
Как уже было отмечено, большинство изношенных деталей имеют износы величиной от 0,27 до 0,71 мм.
Для восстановления номинальных размеров деталей можно использовать, такие способы восстановления как: наплавка в среде углекислого газа, нанесение гальванических покрытий (железнение), электроконтактная приварка ленты (металлического порошка), электродуговая и плазменная металлизации [1]. Указанные способы обладают недостатками, указанными выше.
Учитывая все вышесказанное нами предлагается способ восстановления шеек осей катков дисковых борон объёмным электромеханическим дорнованием (ОЭМД), который не имеет указанных недостатков перечисленных способов восстановления [6, 7, 8, 9, 10]. Сущность способа заключается в том, что у изношенной оси рассверливается отверстие по центру детали на глубину посадочного участка, через которое с помощью дорна осуществляется раздача участка шейки (рис. 5). Металл для компенсации износа посадочной поверхности на участке шейки 1 перемещают из нижележащих слоев передвижением инструмента 2 с тороидальной рабочей поверхностью 3. Для повышения пластичности оси через дорн и деталь пропускается от источника питания 4 электрический ток плотностью 180 ...200 А/мм2, вследствие чего участок оси нагревается и снижается сопротивление деформированию. После раздачи участка оси производится его механическая обработка под необходимый (номинальный) размер.
Последовательность операций по предлагаемой технологии восстановления представлена на
рис. 6.
Для проверки влияния величины давления инструмента и толщины стенки восстанавливаемого участка на увеличение наружного диаметра были изготовлены образцы деталей с аналогичными характеристиками, проведены экспериментальные исследования (рис. 7.).
603
Результаты исследований влияния натяга / ОЭМД и относительной толщины стенки С восстанавливаемого участка на увеличение наружного диаметра представлены в виде графика (рис. 8).
Рис. 5. Схема восстановления шеек применением ОЭМД: 1 - шейка оси; 2 - инструмент; 3 - рабочая поверхность; 4 - источник питания
Сверление отверстия
по центру осп на глубину посадочного участка
О
Электромеханическая раздача участка оси с помощью дорна
О
Механическая обработка посадочного участка
(ХМ
Рис. 6. Последовательность операций при восстановлении шеек осей катков дисковых борон
применением ОЭМД
Восст анобленная поверхность
а б
Рис. 7. Восстановление посадочной поверхности ОЭМДм: а - раздача участка детали с помощью дорна; б - экспериментальный образец после ОЭМД посадочной поверхности
I). мм
0.7 0.6 0.5 0,4 0.3 0.2 0.1
1
ас = 1,4 О С = 1.7 йС = 2
с __ -
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1,2 г, .им
Рис. 8. График изменения наружного диаметра после ОЭМД в зависимости от толщины стенки С и натяга г, при: I = 5100 А; и = 33 мм/мин
Максимальное увеличение наружного диаметра восстанавливаемого участка составило 0,74 мм. Результаты исследований и их обсуждение. В результате исследований было выявлено, при восстановлении номинального размера шейки оси катка после электромеханической высадки и сглаживания твердость контактирующей поверхности увеличилась с 24 HRC до 42 .48 HRC.
604
Также было выяснено, что помимо восстановления номинального размера шейки оси катка после постановки дополнительной ремонтной детали, твердость контактирующей поверхности будет зависеть от материала втулки, в нашем случае она повысилась с 24 HRC до 40 .46 HRC. Причем преимуществом данного способа является возможность восстановления номинального размера шейки оси катка неограниченное число раз.
Было выяснено, что для восстановления деталей, имеющих износы в интервале от 0,27 до 0,71 мм, предпочтительно использовать объемное электромеханическое дорнование, при котором твердость контактирующей поверхности увеличилась с 24 HRC до 40 .48 HRC.
Заключение. Для восстановления шеек осей катков дисковых борон БДП-7 в зависимости от величины износа предложено использоватьразные способы: при небольшом износе от 0,05 до 0,27 мм предпочтительно использовать электромеханическую высадкой с последующим сглаживанием в номинальный размер; при среднем износе от 0,27 до 0,71 - объёмное электромеханическое дорнование; при износах, достигающих значительных величин от 0,71 до 1,15 рекомендуется использовать постановку дополнительной ремонтной детали с последующей механической обработкой в номинальный размер. Применение указанных способов восстановления шеек осей катков позволяет сократить общее технологическое время, в результате снизить себестоимость восстановления соединения в 3 . 4 раза, а также повысить физико-механические и эксплуатационные свойства соединений «шейка оси катка- подшипник». Дисковые бороны БДП-7 с установленными на них востановленными катками в настоящее время проходят испытания в реальных условиях эксплуатации на предприятиях сектора АПК Ульяновской области.
Список литературы
1. Технология ремонта машин: учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 110304 «Технология обслуживания и ремонта машин в АПК» / Е.А. Пучин, В.С. Новиков, Н.А. Очковский, В.М. Корнеев, И.Н. Кравченко, А.С. Кононенко, А.А. Гаджиев, А.В. Чепурин; под ред. Е. А. Пучина. М.: КолосС, 2007. 488 с.
2. Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1989. 197 с.
3. Федоров С.К., Федорова Л.В. Электромеханическая обработка // РИТМ: Ремонт. Инновации. Технологии. Модернизация. 2012. № 2 (70). С. 14-16.
4. Федорова Л.В., Карпенков В.Ф., Федоров С.К., Алексеева Ю.С., Нагнибедова Е.В. Технология и оборудование для упрочнения и восстановления деталей электромеханической обработкой // Техника и оборудование для села. 2009. № 2. С. 34-35.
5. Морозов А.В., Еремеев А.Н., Кнюров А.А. Восстановление оси катка дисковой прицепной бороны БДП-7 // Актуальные вопросы аграрной науки. Материалы Национальной научно-практической конференции. Ульяновск, 2021. С. 391-396.
6. Исаев А.Н. Совершенствование процессов дорнования отверстий трубчатых заготовок: дис. . д-ра техн. наук: 05.02.08 / Исаев Альберт Николаевич. Ростов на Дону, 2005. 347 с.
7. Патент № 2744076 Российская Федерация. МПК B B23D 43/00 (2006.01). Способ восстановления посадочной поверхности под подшипник качения: № 2016122255 заявл. 07.08.2020: опубл. 02.03.2021 / Морозов А.В., Хабиева Л.Л. Кнюров А.А., Ляпин Д.Ф.; заявитель Ульяновская ГСХА им. П.А.Столыпина. 3 с.
8. Проскуряков Ю.Г. Дорнование отверстий. Свердловск, Машгиз, 1961. 192 с.
9. Проскуряков Ю.Г. Дорнование цилиндрических отверстий с большими натягами / отв. Редактор Ф.Ф. Валяев. Ростов на Дону: Издательство Ростовского университета. 1982. 168 с.
10. Проскуряков Ю.Г. и др. Объемное дорнование отверстий. М.: Машиностроение, 1984.
224 с.
Морозов Александр Викторович, д-р техн. наук, доцент, заведующий кафедрой, alvi.mor@mail.ru, Россия, Ульяновск, Ульяновский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина,
Еремеев Анатолий Николаевич, канд. техн. наук, доцент, erem.an@mail.ru, Россия, Ульяновск, Ульяновский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина,
Федоров Сергей Константинович, д-р техн. наук, профессор, momd@yandex.ru, Россия, Москва, Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана,
Кнюров Алексей Андреевич, аспирант, alexeikn@mail.ru, Россия, Ульяновск, Ульяновский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина,
Кошкина Анастасия Олеговна, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой, fallen0008@mail.ru, Россия, Ульяновск, Ульяновский государственный технический университет
RESTORA TION OF THE ROLLER AXIS OF THE DISC TRAILER HARROW BDP- 7
A.V. Morozov, A.N. Eremeev, S.K. Fedorov, A.A. Knyurov, A.O. Koshkina
The paper analyzes the causes and nature of the wear of the landing sections of the removable axis of the roller disc trailer harrow BDP-7. The ways of restoring the axis necks are considered, their advantages and disadvantages are noted. The methods of restoration of the landing sections of the axes of the harrow rollers depending on the magnitude of their wear are proposed. The expediency of using one or another technology for restoring the landing sections of the removable axis of the roller, taking into account the amount of wear, is indicated.
Key words: wear, restoration, electromechanical processing, volumetric electromechanical mandrel, installation of an additional repair part.
Morozov Alexander Viktorovich, doctor of technical sciences, docent, head of chair, alvi.mor@mail.ru, Russia, Ulyanovsk, Ulyanovsk State Agrarian University P.A. Stolypin,
Eremeev Anatoly Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, erem.an@mail.ru, Russia, Ulyanovsk, Ulyanovsk State Agrarian University P. A. Stolypin,
Fedorov Sergey Konstantinovich, doctor of technical sciences, professor, momd@yandex.ru, Russia, Moscow, Bauman Moscow State Technical University,
Knurov Alexey Andreevich, postgraduate, alexeikn@mail.ru, Russia, Ulyanovsk, Ulyanovsk State Agrarian University P.A. Stolypin,
Koshkina Anastasia Olegovna, candidate of technical sciences, docent, head of chair, fallen0008@mail.ru, Russia, Ulyanovsk, Ulyanovsk State Technical University
УДК 658.562:621.9
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-606-611
ПРОЕКТНЫЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ ПЛАНОВ НЕПРЕРЫВНОГО СТАТИСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
В.Б. Морозов, А.С. Горелов
Представлены методики назначения планов непрерывного статистического контроля качества продукции на проектном и производственном этапах. Приведен пример назначения параметров плана.
Ключевые слова: непрерывный статистический контроль, характеристика среднего уровня дефектности, информационная и экономическая характеристики планов.
Разработана концепция назначения планов статистического контроля, состоящая в одновременном использовании трех характеристик (среднего выходного качества, информационной и экономической) с целью выработки плана обеспечения приемлемого среднего качества при значимой информации и приемлемых средних затратах [1].
Возможно использование комплексной оценки на проектном и производственном этапе создания системы автоматизированного непрерывного статистического контроля (НСК).
Схема использования комплексной методики на проектном этапе представлена на рис. 1.
При проектировании техпроцесса и соответствующего автоматизированного оборудования используются требования к качеству продукции, заложенные в стандартах и технических условиях. Обычно это приемлемый уровень качества AQL и размер партии изделий N. По этим исходным данным с помощью статистических ГОСТов определяется план контроля партии продукции (n - объемы выборок, С - приемочные числа, d - браковочные числа).
По параметрам плана строится оперативная характеристика и характеристика среднего выходного уровня дефектности, по которым определяется основная статистическая гарантия - предел среднего выходного уровня дефектности qL . По значению qL могут быть определены варианты сочетаний параметров различных моделей планов НСК (f - периодичность выборочного контроля, i - объем сплошного контроля или накопления продукции) [2, 4].
Проводятся информационная [5] и экономическая [6] оценкапланов НСК, по результатам которых определяется оптимальный план.
Корректировка планаНСК на этапе действующего производства проводится на основе производственных данных, позволяющих достоверно оценить для параметра контроля средний уровень дефектности в условиях налаженного производства q и среднее время разладки оборудования T при производительности оборудования P.
