У статті наведено аналіз методів підвищення зносостійкості лап культиваторів. підвищення зносостійкості робочих органів культиваторів визначається не тільки важливістю скорочення витрат металу на їх продуктивність, але і вимогами їх експлуатації.

Анотація наукової статті за технологіями матеріалів, автор наукової роботи - Сацик Сергій Павлович


Analysis of the main methods to improve the wear resistance of cultivator paws

The article presents an analysis of methods to improve the wear resistance of cultivator paws. Increasing the wear resistance of the working bodies of cultivators is determined not only by the importance of reducing metal costs for their performance, but also by the requirements of their operation.


Область наук:
  • технології матеріалів
  • Рік видавництва: 2019
    Журнал
    Наука без кордонів
    Наукова стаття на тему 'АНАЛІЗ ОСНОВНИХ МЕТОДІВ ПІДВИЩЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ лап КУЛЬТИВАТОРІВ'

    Текст наукової роботи на тему «АНАЛІЗ ОСНОВНИХ МЕТОДІВ ПІДВИЩЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ лап КУЛЬТИВАТОРІВ»

    ?УДК 621.762

    АНАЛІЗ ОСНОВНИХ МЕТОДІВ ПІДВИЩЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ

    Лап КУЛЬТИВАТОРІВ

    Сацик Сергій Павлович, магістрант, Російський державний аграрний університет - МСХА імені К. А. Тімірязєва,

    Москва, РФ

    У статті наведено аналіз методів підвищення зносостійкості лап культиваторів. Підвищення зносостійкості робочих органів культиваторів визначається не тільки важливістю скорочення витрат металу на їх продуктивність, але і вимогами їх експлуатації. Ключові слова: зносостійкість; наплавка; грунтообробна машина; довговічність; мікротвердість.

    ANALYSIS OF THE MAIN METHODS TO IMPROVE THE WEAR RESISTANCE

    OF CULTIVATOR PAWS

    Sacik Sergej Pavlovich, graduate student, Russian Timiryazev State Agrarian University, Moscow, Russia

    The article presents an analysis of methods to improve the wear resistance of cultivator paws. Increasing the wear resistance of the working bodies of cultivators is determined not only by the importance of reducing metal costs for their performance, but also by the requirements of their operation. Keywords: wear resistance; welding; tillage machine; toughness; microhardness.

    Для цитування: Сацик С. П. Аналіз основних методів підвищення зносостійкості лап культиваторів // Наука без кордонів. 2019. № 3 (31). С. 20-25.

    Основною причиною порушення працездатності деталей і робочих органів машин, в тому числі грунтообробних, є знос. В результаті чого змінюються їх геометрична форма і розміри, що негативно впливає на агротехнічні, енергетичні показники сільськогосподарської машини: погіршується якість обробки грунту, збільшується витрата палива, знижується продуктивність праці, значний час витрачається на заміну і відновлення. Процеси зношування характеризуються різноманіттям впливають на них факторів.

    Істотне підвищення довговічності робочих органів лап культиваторів можливо при використанні ефективної-

    них зміцнюючих технологій, що збільшують зносостійкість деталі та попереджувальних інтенсивне зношування. Якість і ефективність ремонту деталей залежить, головним чином, від правильності вибору раціонального способу відновлення, виду упрочняющей технології, від собівартості відновлення, необхідних капіталовкладень [1, 2].

    Підвищення зносостійкості робочих органів культиваторів визначається не тільки важливістю скорочення витрат металу на їх продуктивність, але і вимогами їх експлуатації. До основних напрямів підвищення зносостійкості лап культиваторів можна віднести:

    - удосконалення конструкції;

    - добірка матеріалів і їх обробка;

    - зміцнення леза і забезпечення самозатачіванія.

    Стійкість різальних органів сільськогосподарських машин, у тому числі лап культиваторів, яка вимірюється напрацюванням до граничного затупления, низька. Тому лапи культиваторів або експлуатуються з порушенням агротехнічних умов, або багаторазово піддаються ремонту.

    Методи вище]

    Основні методи підвищення зносостійкості робочих органів грунтообробних машин можна розділити на наступні типи:

    - застосування зносостійких матеріалів;

    - застосування біметалевих матеріалів, отриманих наплавленням;

    - застосування двошарового прокату;

    - застосування твердих сплавів;

    Відомі методи умовно можна розділити на шість основних класів зміцнення.

    Таблиця 1

    ш довговічності

    Клас методів Метод

    Зміцнення створенням плівки на поверхні виробу Осадження хімічної реакції

    електролітичне осадження

    Напилення зносостійких з'єднань

    Зміцнення зміною хімічного складу поверхневого шару металу Дифузійне напилення

    Зміцнення зміною структури поверхневого шару Фізико-термічна обробка

    електрофізичних обробка

    Механічна обробка

    Наплавлення легованого металу твердих сплавів

    Зміцнення зміною енергетичного запасу поверхневого шару Обробка в магнітному полі

    Зміцнення зміною шорсткості поверхневого шару Електрохімічне полірування

    Обробка різанням

    пластичне деформування

    Зміцнення зміною структури всього обсягу металу Термічна обробка при позитивних температурах

    кріогенна обробка

    На сьогоднішній день найбільш поширеним методом є наплавка легованого металу або твердих сплавів.

    Для наплавлення в основному використовуються високохромисті сплави, але це тільки в нашій країні, а за кордоном - сплави на основі карбіду і вольфраму. сплави,

    містять карбідну фазу 25-30%, характеризуються високою зносостійкістю при абразивному зношуванні і наявності ударів [3].

    Нанесення зносостійких покриттів. Найбільш часто для зміцнення лап культиваторів використовують такі види наплавки: електродугову, плазмову,

    «Наморожуванням», індукційну, Газополум'яний. В результаті такого технологічного впливу можливе отримання шарів необхідної товщини і властивостей. Такі методи мають свої недоліки: сильні термічні впливу, які призводять до геометричного зміни деталі і втрат дорогих легуючих елементів зносостійкого електродного матеріалу; наскрізне про-плавлення, що приводить до додаткової витрати електроенергії і вигоряння металу, який забезпечує зміцнюючий ефект; підвищення крихкості через структурні зміни, що призводять до зниження опірності, до тріщин-утворення і руйнування [4].

    При газовій наплавленні використовують прутки ацетіленокіслородние на основі заліза (ПР-С1, ПР-С27), кобальту (ПР-ВЗК, ПР-ВЗКР, ПР-3816К), «Сормайт» твердість покриття досягає 45-60 HRC. Наплавлення пропан-бутано-кисневим полум'ям сплавом на основі білого чавуну, який в свою чергу легирован невеликими добавками хрому або марганцю, також трохи збільшує зносостійкість. Однак, в цілому, така наплавка характеризується меншим ступенем підвищення зносостійкості і складна у виконанні.

    Електродугова наплавка при використанні порошкових дротів Ш1-АН-125, ПП-АН-123 і порошкової стрічкою ЛС-У10Х7ГР дозволяє підвищити зносостійкість деталі в 1,5-2 рази в порівнянні з серійним. Загальними недоліками такої наплавлення є: отримання неякісних покриттів через труднощі отримання рівномірного по товщині шару, виникнення деформацій під дією температури, високий відсоток залишкових напруг, що призводить до розтріскування наплавленого шару.

    Індукційну наплавку здійснюють сплавами ПГС-УС25, ФБХ-6-2. За результатами лабораторних випробувань

    найбільшою зносостійкістю володіє перший. Даний спосіб має велику собівартість, не дивлячись на ряд переваг при використанні цього методу.

    Отримання підвищеної товщини (до 4,0 мм за один прохід) дозволяє використання плазмового наплавлення. При цьому підвищується зносостійкість на 50-70%. Недоліком такого методу є також висока собівартість і складність технологічного процесу.

    Наплавлення «наморожуванням» при використанні сплаву ФБХ-6-2 дозволяє технології підвищити зносостійкість в 2-3 рази. При використанні даної технології в більшості випадків спостерігається недостатня зчіплюваність покриття з основним металом і підвищений знос зміцненої області.

    Застосовуються також такі технології наплавлення: механізована електродугова по шару легирующего порошку або пасти, пластинчастим електродом по шару порошкоподібної шихти, нанесення на ріжучу кромку зносостійкого сплаву і флюсу в рідкому стані з наступним сплавом з основною в печі

    [5, 6].

    Хіміко-термічна обробка. З

    допомогою хіміко-термічної обробки можна змінити якість поверхонь деталей і забезпечити високі експлуатаційні властивості (зносостійкість, втомна міцність і ін.). А в ряді інших випадків є найбільш ефективним методом підвищення довговічності деталей грунтообробних машин.

    Суть методу полягає в дифузійному насиченні поверхневих шарів деталей одним або декількома хімічними елементами.

    За допомогою цього методу вдається істотно змінити фізико-механічні та електрохімічні властивості не тільки поверхневих шарів, а й деталі в цілому.

    Одним з головних переваг данно-

    го методу є отримання поверхневого шару з високою мікротвердості, яку неможливо отримати широко відомими способами поверхневої обробки [7].

    Дифузійне насичення карбідо-утворюють елементами здійснюється в газовій і рідкій середовищах за допомогою порошків і обмазок. На сьогоднішній день найбільш ефективним є насичення деталей в вакуумному середовищі. Даний метод дозволяє відстежувати хід процесу, скорочує час прогріву деталі і покращує умови праці.

    Тітанірованіє порошковими сумішами є більш простим і економічним способом отримання покриттів, даний метод не вимагає спеціального і дорогого обладнання, при цьому досить економічно використовуються вихідні складові суміші за рахунок багаторазового їх використання (до 25 раз) без помітного зниження швидкості нарощування, при значній товщині дифузійного шару.

    При насиченні сталей такими металами як Сг; Т1; Ж; Ив і ін. В поверхневому шарі утворюються карбіди, що має високу зносостійкість і твердість.

    Процентний вміст вуглецю і легуючих елементів впливає на товщину шару. Процес Тітанірованіє протікає швидше, ніж хромування. Для звичайних вуглецевих сталей глибина тітаніро-ванного шару приблизно 0,04-0,06 мм.

    Самозагострювання. Сутність самозатачіванія полягає в тому, що робочі органи культиваторів виготовляють з двошарового леза, при контакті якого з грунтом знос кожного шару залежить від зносостійкості матеріалу. Тим самим знос матеріалу відбувається з різною швидкістю (інтенсивністю зносу).

    Багатьма дослідниками були проведені численні експерименти з отримання двошарових самозагострювальних лез плужних лемешів пу-

    тим наплавлення твердими сплавами: шихта В-9, «Сормайт-1», а також поверхневої загартуванням, електроіскровим зміцненням, хромуванням і ін.

    В ході польових випробувань лемеші спостерігалося в деяких зонах хороше самозагострювання, а в іншому випадку затуплення і необхідність подальшого ремонту в зв'язку з утворенням негативного кута різання.

    Узагальнивши досвід господарств по зміцненню плужних лемешів шляхом наплавлення твердих сплавів і вивчивши зношування в різних грунтах, був отриманий ефект самозатачіванія двошарових лез як на леміш, так і на лапу культиватора [8].

    Було встановлено, що зміна форми леза залежить від зносостійкості шарів товщини твердого шару, зношуються здатності грунту і розподілу тисків на леза лапи.

    Найкращий метод для досягнення ефекту самозатачіванія - це застосування наплавлення твердих сплавів на робочий орган грунтообробних машин.

    Ефективність самозатачіванія лез вельми велика, в порівнянні з серійними лапами, а їх зносостійкість збільшується в 3-4 рази.

    Для досягнення ефекту самозатачіванія почворежущего леза досить мати тільки два шари: перший - зносостійкий, що забезпечує працездатність леза; другий, що надає лезу необхідну міцність. При цьому розташування ріжучого шару не має значення. При будь-якому розташуванні ріжучого шару на лезі несучий шар повинен зношуватися так, щоб ріжучий шар постійно виступав [9].

    Однією з основних причин порушення агротехнічних вимог і загального погіршення показників роботи грунтообробних машин є зміна форми робочих органів в результаті зношування. Для забезпечення необхід-

    мих агротехнічних вимог необхідно товщину ріжучого шару встановити свідомо менше граничного значення товщини леза для даних ґрунтових умов.

    Аналіз існуючих методів підвищення зносостійкості лап культиваторів показав підвищення зносостійкості не тільки важливістю скорочення витрат металу на їх продуктивність, але і вимогами їх експлуатації. Основні методи підвищення зносостійкості робочих органів грунтообробних машин не дозволяють домогтися потрібних фізико-механічних властивостей. Зміцнення найбільш поширеними мето-

    дами дозволяє збільшити зносостійкість до 2 разів, але не завжди економічно доцільно на увазі складності технології і високу собівартість процесу [10, 11].

    Застосування дифузійної металізації - один з можливих методів підвищення зносостійкості робочих органів культиваторів для досягнення необхідних фізико-механічних і електрохімічних властивостей. Одним з головних переваг даного методу є отримання поверхневого шару з високою мікротвердості, яку неможливо отримати широко відомими способами поверхневої обробки.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

    1. Кравченко І. Н. Ресурсозберігаючі технології ремонту сільськогосподарської техніки: навчальний посібник / І. М. Кравченко, В. М. Корнєєв, Д. І. Петровський, Ю. В. Катаєв // М .: ФГБНУ «Росінформагротех». 2018. 184 с.

    2. Кравченко І. Н. Застосування плазмово-напилених ферроокіслов для поршневих кілець автотракторних двигунів / І. Н. Кравченко, А. А. Пузряков, Ю. В. Катаєв, І. Е. Пупавцев, Д. Г. Гречко // Праці ГОСНИТИ. 2016. Том 122. С. 188-193.

    3. Кравченко І. Н. Методика обґрунтування структурних елементів обслуговування мобільного парку сільськогосподарських машин / І. Н. Кравченко, В. М. Корнєєв, Ю. В. Катаєв, М. С. Овчинникова // Праці ГОСНИТИ. 2017. Том 127. С. 41-46.

    4. Кравченко І. М. Оцінка залишкових напруг і міцності покриттів підвищеної товщини при пошаровому їх формуванні / І. Н. Кравченко, О. В. Закарчевскій, Ю. В. Катаєв, А. А. Коломейченко // Праці ГОСНИТИ. 2017. Том 127. С. 171-175.

    5. Катаєв Ю. В. Роль інженерно-технічного забезпечення в сільськогосподарському виробництві / Ю. В. Катаєв, Е. Ф. Малиха // Наука без кордонів. 2018. № 8 (25). С. 19-23.

    6. Кравченко І. Н. Підготовка поверхонь деталей для нанесення зміцнюючих покриттів / І. Н. Кравченко, Ю. В. Катаєв, В. А. Сирота, Я. В. Тарлак // Сільський механізатор. 2017. № 8. С. 36-38.

    7. Катаєв Ю. В. До питання технічної оснащеності агропромислового комплексу Російської Федерації сільськогосподарською технікою / Ю. В. Катаєв, Е. Ф. Малиха // с. Солоне Займище. ФГБНУ «ПНІІАЗ». 2017. С. 666-676.

    8. Катаєв Ю. В. Організація технічного сервісу машинно-тракторного парку на регіональному рівні / Ю. В. Катаєв, Е. Ф. Малиха, Д. Г. Млявих // Наука без кордонів. 2017. № 11 (16). С. 60-64.

    9. Малиха Е. Ф. Сучасні форми організації технічного сервісу / Є. Ф. Малиха, Ю. В. Катаєв // Економіка сільського господарства Росії. 2018. № 3. С. 27-33.

    10. Катаєв Ю. В. Організація технічного сервісу машинно-тракторного парку на регіональному рівні / Ю. В. Катаєв, Е. Ф. Малиха, Д. Г. Млявих // Наука без кордонів. 2017. № 11 (16). С. 60-64.

    11. Корнєєв В. М. Система забезпечення працездатності техніки в агропромисловому комплексі / В. М. Корнєєв, Ю. В. Катаєв // У збірнику: Аграрна наука в умовах мо-

    дернізації та інноваційного розвитку АПК Росії. Збірник матеріалів Всеросійської науково-методичної конференції з міжнародною участю, присвяченій 100-річчю академіка Д. К. Бєляєва. 2017. С. 86-91.

    REFERENCES

    1. Kravchenko I. N., Korneev V. M., Petrovskij D. I., Kataev Yu. V. Resursosberegayushchie tekhnologii remonta sel'skohozyajstvennoj tekhniki: uchebnoe posobie [Resource-saving technologies of agricultural machinery repair]. Moscow, FGBNU «Rosinformagrotekh», 2018, 184 p.

    2. Kravchenko I. N., Puzryakov A. A., Kataev Yu. V., Pupavcev I. E., Grechko D. G. Primenenie plazmenno-napylennyh ferrookislov dlya porshnevyh kolec avtotraktornyh dvigatelej [The use of a plasma-sprayed farooqia piston rings for automotive engines]. Trudy GOSNITI, 2016, vol. 122, pp. 188-193.

    3. Kravchenko I. N., Korneev V. M., Kataev Yu. V., Ovchinnikova M. S. Metodika obosnovaniya strukturnyh elementov obsluzhivaniya mobil'nogo parka sel'skohozyajstvennyh mashin [Methods of substantiation of structural elements of maintenance of mobile fleet of agricultural machines]. Trudy GOSNITI 2017, vol. 127, pp. 41-46.

    4. Kravchenko I. N., Zakarchevskij O. V., Kataev Yu. V., Kolomejchenko A. A. Ocenka ostatochnyh napryazhenij i prochnosti pokrytij povyshennoj tolshchiny pri poslojnom ih formirovanii [Evaluation of residual stresses and strength of coatings of increased thickness during their layer-by-layer formation]. Trudy GOSNITI 2017, vol. 127, pp. 171-175.

    5. KataevYu. V., Malyha E. F. Rol 'inzhenerno-tekhnicheskogo obespecheniya v sel'skohozyajstvennom proizvodstve [The role of engineering and technical support in agricultural production]. Nauka bez granic, 2018, no. 8 (25), pp. 19-23.

    6. Kravchenko I. N., Kataev Yu. V., Sirotov V. A., Tarlakov Ya. V. Podgotovka poverhnostej detalej dlya naneseniya uprochnyayushchih pokrytij [Preparation of surfaces of parts for the application of reinforcing coatings]. Sel'skij mekhanizator 2017, no. 8, pp. 36-38.

    7. Kataev Yu. V., Malyha E. F. K voprosu tekhnicheskoj osnashchennosti agropromyshlennogo kompleksa Rossijskoj Federacii sel'skohozyajstvennoj tekhnikoj [To the question of technical equipment of agro-industrial complex of the Russian Federation agricultural machinery]. s. Solenoe Zajmishche, FGBNU «PNIIAZ» 2017, pp. 666-676.

    8. Kataev Yu. V., Malyha E. F., Vyalyh D. G. Organizaciya tekhnicheskogo servisa mashinno-traktornogo parka na regional'nom urovne [Organization of technical service of the tractor fleet at the regional level]. Nauka bez granic 2017, no. 11 (16), pp. 60-64.

    9. Malyha E. F., Kataev Yu. V. Sovremennye formy organizacii tekhnicheskogo servisa [Modern forms of technical service organization]. Ekonomika sel'skogo hozyajstva Rossii, 2018, no. 3, pp. 27-33.

    10. Kataev Yu. V., Malyha E. F., Vyalyh D. G. Organizaciya tekhnicheskogo servisa mashinno-traktornogo parka na regional'nom urovne [Organization of technical service of the tractor fleet at the regional level]. Nauka bez granic 2017, no. 11 (16), pp. 60-64.

    11. Korneev V. M., Kataev Yu. V. Sistema obespecheniya rabotosposobnosti tekhniki v agropromyshlennom komplekse [The system of ensuring the efficiency of equipment in the agro-industrial complex]. V sbornike: Agrarnaya nauka v usloviyah modernizacii i innovacionnogo razvitiya APK Rossii. Sbornik materialov Vserossijskoj nauchno-metodicheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem, posvyashchennoj 100-letiyu akademika D. K. Belyaeva 2017, pp. 86-91.

    Матеріал надійшов до редакції 24.03.2019

    © Сацик С. П., 2019


    Ключові слова: ЗНОСОСТІЙКІСТЬ / наплавлення / грунтообробних машин / ДОВГОВІЧНІСТЬ / мікротвердість / WEAR RESISTANCE / WELDING / TILLAGE MACHINE / TOUGHNESS / MICROHARDNESS

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити