Обоснование конструктивно – материаловедческих параметров, обеспечивающих повышение ресурса и работоспособности лемешных рабочих органов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат наук Миронов Денис Александрович

• Миронов Денис Александрович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Миронов Денис Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Состояние вопроса и обоснование направлений исследований

1.1.1. Общие сведения

1.1.2. Влияния конструктивных, материаловедческих, эксплуатационных факторов на тяговое сопротивление, ресурс, работоспособность лемехов плугов

1.1.3. Конструктивные и материаловедческие параметры лемехов плугов отечественных и ведущих зарубежных производителей и их анализ

1.1.4. Свойства почв. Основы теории резания почв Современные представления о механизмах изнашивания почворежущих рабочих органов

1.1.4.1. Свойства почв

1.1.4.2. Основы теория резания почв

1.1.4.3. Современные представления о механи

1.1.5 Факторы, влияющие на износ деталей почвообрабатывающих машин

1.1.5.1. Влияние почвенных условий на величину и характер износа нагруженных деталей почвообрабатывающей техники

1.1.5.2. Факторы, влияющие на затупление лезвия лемехов плугов и других

почворежущих деталей

1.1.6. Материалы и способы упрочнения лемехов плугов

1.2. Основные направления и задачи исследований

1.3. Программа исследований

1.3.1. Общая программа исследований

1.3.2. Программа лабораторных исследований оценки износостойкости материалов

1.3.3. Программа исследований по разработке методов упрочнения и выбора материалов рабочих органов лемехов плугов

1.3.4. Программа эксплуатационно-ресурсных испытаний лемехов плугов

1.4. Общая методика проведения исследований

1.4.1. Методика изучения состояния вопроса

1.4.2. Методика определения критериев предельных состояний лемехов плугов

1.4.3. Методика обработки и оценки расчетных и экспериментальных данных

1.4.4. Способы оценки износа лемехов плугов

1.4.5. Методика экономической оценки эффективности опытных эвольвентных

лемехов

Заключение и выводы по главе

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ЛЕМЕШНО-ОТВАЛЬНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ ПЛУГА. ИЗУЧЕНИЕ

ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛЕМЕХОВ НА ЗАГЛУБЛЯЮЩУЮ СПОСОБНОСТЬ И ДРУГИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛУГОВ. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЛЕМЕХОВ ПЛУГОВ С НАКЛАДНЫМ ВЫДВИЖНЫМ ДОЛОТОМ ПО

АГРОТЕХНИЧЕСКИМ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ КРИТЕРИЯМ

2.1 Постановка задачи. Рабочая гипотеза, обосновывающая направление исследований по созданию нового лемеха с улучшенными характеристиками работоспособности и энергоемкости

2.2. Основные факторы, влияющие на устойчивость работы плуга в продольно-вертикальной плоскости

2.3. Значения составляющих нагрузок, действующих на корпус и лемех плуга в продольно-вертикальной плоскости

2.4. Проверка точности расчетной модели определения нагрузок на лемешный корпус в продольно - вертикальной плоскости

2.5. Проведение сравнительных эксплуатационных полевых испытаний и исследований по оценке нагрузочной способности и качества работы лемешных плугов, оснащенных опытными и серийными лемехами

2.5.1. Общие сведения

2.5.2. Программа и методика эксплуатационно-технологических и энергетических исследований и испытаний плугов с опытными и серийными лемехами

2.5.3. Результаты тяговых энергетических и агротехнических испытаний и исследований опытных и серийных лемехов. Оценка влияния величины вылета долота лемеха на значения тяговых характеристик плуга

2.6. Расчетно- экспериментальная сравнительная оценка заглубляющей способности опытных и серийных лемехов. Оценка влияния величины вылета долота опытного лемеха на заглубляющую способность плуга

2.7. Особенности эксплуатационных характеристик эвольвентных лемехов с наклонным (косоустановленным) долотом

2.8. Результаты энергетической и эксплуатационно-технологической оценки опытных и серийных лемехов плугов, имеющих значительную наработку

(эксплуатационный ресурс)

Заключение и выводы по главе

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ РЕСУРСА И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ОПЫТНЫХ ЛЕМЕХОВ В СРАВНЕНИИ С СЕРИЙНЫМИ. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ И ПРОЧНОСТИ ОПЫТНЫХ ЛЕМЕХОВ, ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ИХ КОНСТРУКТИВНО-МАТЕРИАЛОВЕДЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

3.1. Исследование условий эксплуатации и изнашивания серийных наплавленных и монометаллических лемехов плугов. Направления разработок, связанные с повышением их долговечности

3.2. Закономерности и особенности изнашивания и условия повышения прочностных и износных характеристик опытных лемехов в сравнении с

серийными

3.3 Обоснование выбора технологических способов упрочнения (наплавки) лемехов

3.4. Обоснование выбора материалов лемехов. Методика лабораторной оценки износостойкости. Проведение стендовых лабораторных испытаний материалов на относительную износостойкость

3.5. Обоснование выбора конструктивно-материаловедческих параметров лезвия и долота лемеха, исходя из условий максимальных линейной и конструкционной износостойкости

3.6. Методика проведения сравнительных ресурсных испытаний лемехов плугов. Проведение натурных ресурсных испытаний лемехов плугов в сравнении с серийными. Оценка долговечности, износостойкости, работоспособности разработанных изделий

3.6.1. Организация полевых натурных сравнительных испытаний опытных и серийных лемехов отечественных плугов

3.6.2. Программа и методика проведения полевых ресурсных испытаний лемехов плугов

3.6.3. Обобщенные результаты полевых натурных ресурсных испытаний и исследований опытных лемехов в сравнении с серийными. Оценка

износостойкости и долговечности

Заключение и выводы по главе

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К ЛЕМЕХУ ПЛУГА С ПОВЫШЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И РЕСУРСА160 4.1 Общие конструктивно-технологические параметры лемеха плуга повышенного технического уровня

4.2. Общие материаловедческо-технологические и технико-экономические требования к материалам основы лемеха плуга повышенной работоспособности

4.2.1. Требования к физико-механическим свойствам сталей для изготовления лемехов (таблица 4.1)

4.2.2. Требования к химическому составу и цене сталей для лемехов плугов

4.3. Методика выбора толщины материала основы лемеха и его долота

4.4. Методика выбора угла заострения лезвия лемеха

4.5. Методика выбора толщины лезвия лемеха

4.6. Требования к материалам упрочняющего покрытия (наплавленного слоя) лемехов

4.7. Методика расчета запаса на износ лезвия (или выбора ширины лезвия)

4.8. Методика выбора толщины упрочненного (наплавленного) слоя лезвий и

долот лемехов

Заключение и выводы по главе

ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ РАЗРАБОТАННЫХ НОВЫХ ЛЕМЕХОВ ПЛУГОВ С ПОВЫШЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И РЕСУРСА (ОЦЕНКА ИХ РЫНОЧНОГО ПОТЕНЦИАЛА). ВНЕДРЕНИЕ РАЗРАБОТОК В ПРОИЗВОДСТВО

5.1. Постановка задачи

5.2. Определение лимитной цены на разработанные упрочненные лемеха

5.2.1 Оценка себестоимости операций упрочнения лемехов и долот

5.2.2. Расчетные цены опытных лемехов и долот

5.3. Расчет годового экономического эффекта от использования новых разработанных лемехов в сельскохозяйственном производстве

5.4. Внедрение разработок в производство

Заключение и выводы по главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Приложение А. Протокол №03-51-15 (4010082) приемочных испытаний

эвольвентных трапециевидных лемехов с прямым долотом

Приложение Б. Протокол №03-51-15 (4010082) приемочных испытаний

эвольвентных трапециевидных лемехов с прямым долотом

Приложение В. Акт о результатах эксплуатационных испытаний новых

упрочненных лемехов отечественных плугов с накладным долотом

Приложение Г. Акт эксплуатационных сравнительных испытаний опытных

упрочненных лемехов плугов новой конструкции

Приложение Д. Акт внедрения в производство новых лемехов отечественных плугов с эвольвентным профилем, накладным долотом и наплавочным упрочнением с повышенными характеристиками работоспособности и ресурса 232 Приложение Е. Акт внедрения в производство новых лемехов отечественных плугов с эвольвентным профилем, накладным долотом и наплавочным упрочнением с повышенными характеристиками работоспособности и ресурса

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Несмотря на достаточно широкое внедрение в последние десятилетия почвозащитных технологий, пахота лемешно-отвальными плугами распространена как наиболее эффективный (хотя и самый затратный) вид основной обработки почвы.

В свою очередь, лемех является самой нагруженной и важной деталью, от параметров которой в преобладающей степени зависят качественные, энергетические и экономические показатели технологической операции пахоты.

Уже более сотни лет мировые производители почвообрабатывающей техники, соответствующие научные и конструкторские организации, уделяют огромное внимание и прилагают значительные усилия для решения проблемы повышения эффективности, используемых в плугах, лемехов.

Работы по совершенствованию конструктивных, технических, материаловедческих характеристик лемехов ведущими профильными фирмами ведутся не прекращаясь. На настоящее время только на исследовательские работы по проблеме совершенствования параметров одного типа детали-лемеха плуга 1520 крупнейшими мировыми производителями суммарно выделяются несколько миллионов долларов США ежегодно. Последний фактор не только подтверждает важность характеристик данной детали для процесса почвообработки и качественно-экономических показателей производства большинства видов сельскохозяйственной продукции, но и доказывает, что данная проблема не является простой, хотя чисто внешне конструкции лемехов и корпуса плуга не выглядят особо сложными.

Для России эта проблема наиболее существенна, так по сравнению с большинством стран - массовых производителей сельхозпродукции в нашей стране имеет место гораздо большее разнообразие почв по физическому и механическому составу. В частности, по показателю «изнашивающей способности» разница для отдельных видов почв России может составлять

раз [72]. Причем, тяжелые почвы (трудные для обработки) в нашей стране преобладают.

Следует отметить, что в России серийно производятся лемехи с устаревшими конструктивно-технологическими параметрами, из сталей не высокой прочности и износостойкости, пониженного (до 3-х до 7-ми раз.) в сравнении с лучшими зарубежными аналогами, суммарного ресурса [26]. Этот факт еще раз подтверждает острую необходимость проведения в нашей стране исследовательских и прикладных работ по повышению эксплуатационно-ресурсных характеристик лемехов для отечественных конструкций плугов.

Целью работы является обоснование параметров отечественных лемехов плугов, обеспечивающих повышенные характеристики работоспособности и долговечности.

Объектом исследований являются: процессы взаимодействия лемешных корпусов с почвой, условия их абразивного изнашивания.

Предметом исследования являются: способы повышения эксплуатационных, агротехнических и ресурсных характеристик лемехов отечественных плугов.

Общая методика исследования включает в себя: анализ конструктивных, материаловедческих параметров лемехов, характера их изнашивания, и способов упрочнения; теоретическое исследование нагрузок, действующих на лемех в продольно-вертикальной плоскости и их влияние на его заглубляющую способность и другие эксплуатационные показатели; исследование износостойкости наплавочных материалов и сталей в лабораторных условиях; эксплуатационно-ресурсные, агротехнические и энергетические испытания упрочненных с усовершенствованными конструктивными параметрами лемехов; внедрение в производство и оценка экономической эффективности.

Научную новизну составляют:

- математическое выражение расчета нагрузок, действующих на корпус плуга в продольно-вертикальной плоскости;

- обоснование критериев повышения эксплуатационных, энергетических и ресурсных характеристик лемехов плугов;

- теоретические обоснования повышения эксплуатационно-ресурсных характеристик лемехов на основе научных положений об опережающей трещине, о воздействии уплотненного почвенного ядра, об условиях косого резания;

- математические зависимости нагрузочно-абразивного воздействия и определения сравнительных ресурсных характеристик лемехов.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена лабораторными и эксплуатационными натурными испытаниями, производственной проверкой характеристик разработанных лемехов, а также достаточно высоким схождением теоретических положений и экспериментальных данных.

Практическую ценность составляют:

- методика выбора и применения для различных почвенных условий конструктивных и материаловедческих параметров новых лемехов, позволяющая повысить характеристики работоспособности и ресурса для отечественных плугов;

- разработка нового лемеха плуга с улучшенными на 10 - 35% агротехническими характеристиками и повышенным не менее чем в 3 - 4,5 раза ресурсом;

- практические результаты исследований свойств и физико-механических характеристик новых материалов основы лемехов плугов, наплавочных твёрдых сплавов и упрочняющих технологий в условиях эксплуатации в почвенно-абразивной среде.

Реализация результатов исследований

По результатам обширных ведомственных и государственных (на Владимирской ГМИС) испытаний разработанные опытные лемехи имели лучшее в сравнении с серийным вариантом агротехнические и ресурсные показатели. Имеются положительные рекомендации.

В настоящее время разработанные лемехи изготавливаются мелкими сериями на двух предприятиях РФ: ФГБНУ ФНАЦ ВИМ (г. Москва) и АО РТП «Петровское» (г. Светлоград, Ставропольского края). Результаты исследований используются в ФГБНУ ФНАЦ ВИМ при разработке и эксплуатации почвообрабатывающих орудий.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование конструктивно – материаловедческих параметров, обеспечивающих повышение ресурса и работоспособности лемешных рабочих органов»

Апробация работы

Основные результаты исследований диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на:

- Международной научно-технической конференции «Модернизация сельскохозяйственного производства на базе инновационных машинных технологий и автоматизированных систем», г. Углич, ВИМ, 10-12 сентября 2012 года;

- Международной научно-технической конференции, посвященной 145-летию со дня рождения основоположника земледельческой механики академика В.П. Горячкина «Система технологий и машин для инновационного развития АПК России», г. Москва, ВИМ, 17-18 сентября 2013 года;

- Международной научно-технической конференции «Инновационное развитие АПК России на базе интеллектуальных машинных технологий», г. Москва, ВИМ, 17-18 сентября 2014 года;

- Международной научной конференции «Приоритеты мировой науки: эксперимент и научная дискуссия», Северный Чарльстон, США, 17-18 июня 2015 года;

- Международной научно-технической конференции «Интеллектуальные машинные технологии и техника для реализации Государственной программы развития сельского хозяйства» г. Москва, ВИМ, 15-16 сентября 2015 года.

Разработанные конкурентоспособные высокоресурсные лемехи плугов экспонировались на ВВЦ в 2013 и 2014 годах. В обоих случаях экспозиции удостоены серебряных медалей ВВЦ.

Публикации. По результатам исследований опубликована 21 печатная работа, из них 11 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, в том числе 1

статья индексирована в международной базе Scopus и 2 статьи в международной базе Agris. Получено 5 патентов на изобретения.

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованных источников. Работа содержит 235 страниц основного текста, включающего 19 таблиц и 43 рисунка, а также 6 приложений на 44 страницах.

На защиту выносятся:

1. Конструктивные и материаловедческие параметры разработанных лемехов отечественных плугов повышенного технического уровня, методология и методика их выбора.

2. Математические модели и зависимости расчета нагрузок, действующих на лемешный корпус, и определения ресурсных характеристик лемехов.

3. Практические рекомендации по эффективному использованию материаловедческих и технологических способов упрочнения лемехов.

1) конструктивные и материаловедческие параметры основных видов рабочих органов почвообрабатывающих машин, применяемых в лесном и сельском хозяйствах, обеспечивающие повышение их ресурса до шести раз, увеличение прочностных характеристик до 1,8 раз и улучшение агротехнических и удельных энергетических показателей обработки почвы до 20 .. .25 %.

2) универсальные математические модели:

- расчетов нагрузок, действующих на рабочие органы почвообрабатывающих машин, учитывающая влияние различных факторов, включая факторы воздействия на рабочие органы древесных и каменистых включений;

- расчетов рабочих органов на износостойкость;

3) условия, характеристики и параметры резания почвы лезвием, с возникающим «уплотненным почвенным ядром»;

4) условия улучшенного формообразования двухслойных лезвий;

5) математическое описание «изнашивающей способности почв»;

6) методика выбора параметров рабочих органов по критерию прочности;

7) использование универсального эффективного способа упрочнения рабочих органов и применение новых износостойких материалов и сплавов.

Работа выполнена в рамках тематики научных исследований ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, в том числе проекта «Создание нового поколения штампуемых наноструктурированных сталей с пределом текучести 1200-1700 МПа, технологий их деформационной обработки и нанесения износостойких покрытий в обеспечение изготовления сельскохозяйственной техники с повышенным сроком эксплуатации», (Соглашение о предоставлении субсидии №14.579.21.0003 от 05.06.2014г. с Минобрнауки России, уникальный идентификатор проекта RFMEFI57914X0003).

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Состояние вопроса и обоснование направлений исследований

1.1.1. Общие сведения

Основным средством производства в сельском хозяйстве является почва. С целью создания благоприятных условий для роста и развития культурных растений проводится ее механическая обработка: вспашка, глубокое рыхление, лущение, фрезерование, культивация, боронование, прикатывание. Качество обработки почвы, энергетические расходы и общие затраты на её обработку в значительной мере определяются конструкционными параметрами и состоянием рабочих органов. На совершенствование рабочих органов особое внимание обращал и В.П. Горячкин. Он писал: [13] «Теория всякого орудия должна отвечать на два вопроса: 1) какую форму должны иметь рабочие части орудия для наиболее совершенной по качеству работы; 2) каковы должны быть размеры и расположение всех составных частей (работающих и неработающих) орудия для наиболее удобного управления им при возможно малой затрате усилия». К указанным вопросам следует добавить и третий: какой должна быть долговечность деталей рабочего органа для обеспечения высокой эффективности использования орудия. Рабочие органы почвообрабатывающих машин эксплуатируются в абразивной почвенной среде и интенсивно изнашиваются, изменяя свою форму и размеры, поэтому их приходится часто заменять или ремонтировать. Так как пахота наиболее тяжелая энергоемкая и затратная почвообрабатывающая операция, то, соответственно, у сельхозпроизводителей большие проблемы в приведенном плане возникают у рабочих органов лемешных плугов.

Лемех - наиболее массовая используемая деталь в сравнении с другими изделиями почвообрабатывающей техники. Это тяжело нагруженная деталь,

подверженная большим знакопеременным изгибно-ударным и износным нагрузкам. Причины наступления предельного состояния лемеха связанны преимущественно с ускоренным абразивным изнашиванием, обусловленным взаимодействием с твердыми (НУ 8-11 ГПа) минеральными частицами, содержащимися в почве. Анализ причин выбраковки серийных лемехов показал [60], что более половины лемехов, имеющих еще значительный, запас неизношенного металла по ширине, выбраковывают по причине преждевременного износа носка. В отдельных случаях (в серийном производстве лемехов в России) имеются проблемы по прочностным характеристикам этих деталей.

В настоящее время для основной обработки почвы - пахоты используются рабочие органы, конструкционные параметры которых были разработаны 40-50 лет назад. И, если в 60-х годах прошлого века скорости вспашки составляли в пределах 5 км/ч, сегодня они составляют 8-10 км/ч, с соответствующем увеличением нагрузок. Кроме того, в последние десятилетие значительно возросла масса уборочных машин, что повлекло за собой повышение уплотняемости почв. Вследствие приведённых факторов нагрузки на рабочие органы пахотных агрегатов возросли в последние десятилетия примерно в 2 раза. Но в нашей стране за это время рабочие органы мало изменились как конструкционно, так и материаловедчески.

Многочисленные испытания отечественных серийных рабочих органов лемешных плугов показывают, что средняя наработка на отказ долотообразных лемехов в зависимости от видов почв и их физического состояния колеблются от 3 до 20 га. Лемеха ведущих зарубежных производителей превосходят отечественные по ресурсу в несколько раз за счет улучшенных как материаловедческих, так и конструктивных параметров. На ряде почв (глинистых, суглинистых, задернелых и др.) также в число причин пониженного ресурса лемеха входит затупление их лезвий. В следствии последнего имеет место понижение качества обработки почвы, увеличение тягового сопротивления, выглубление плуга, ухудшение крошения почвы, снижение общей

производительности. Другими причинами пониженного ресурса лемехов плугов (наступления предельного состояния) являются:

- опережающий линейный износ носка

- линейный износ лемеха по ширине

- поломка и деформация, как вследствие общей пониженной прочности, так и вследствие истончения лемеха (особенно в зоне носка) в процессе абразивного изнашивания и, соответственно, уменьшения размеров опасного сечения и последующего снижения прочностных характеристик.

На основании выше изложенного можно сделать вывод что долговечность лемехов низка, конструктивные и материаловедческие параметры недостаточно обоснованы, в том числе с агротехнической (глубина обработки, крошение почвы) и энергетической точек зрения.

1.1.2. Влияния конструктивных, материаловедческих, эксплуатационных факторов на тяговое сопротивление, ресурс, работоспособность лемехов

плугов

Из всего огромного количества видов рабочих органов почвообрабатывающих машин по масштабам применения и целям использования лемех плуга является, наиболее важной деталью. Этот рабочий орган наиболее нагружен в сравнении с другими деталями почвообрабатывающих машин (отвалами, полевыми досками, лапами и наральниками культиваторов, сферическими дисками борон и дискаторов, ножами фрез и другие). С энергетической точки зрения пахота является самой трудоемкой почвообрабатывающей операцией.

Основная функциональная задача, выполняемая лемехом в процессе вспашки - отрезание пласта почвы и его дальнейшее «направление» на отвал, с соответствующим уровнем крошения и оборота.

Процесс перемещения лезвия лемеха в почве представляет собой непрерывный и установившийся процесс [16].

Рядом специалистов [29, 31, 38, 40, 49, 85, 80, 81, 32, 105] разработаны аналитические зависимости по определению нагрузок, действующих на основные (лемешно-отвальную поверхность, лапы, диски и другие) рабочие органы почвообрабатывающих машин. В них достаточно однозначно оценено влияние на значения нагрузок главных установочных параметров - глубины обработки, ширины обрабатываемого (захватываемого) пласта, угла крошения (резания) и др. Существуют определенные расхождения в оценке влияния на нагрузки свойств почвы, остается недостаточно исследованным вопрос влияния параметров лезвия на силовую характеристику, имеют место некоторые различия в оценке действующих нагрузок и их соотношений на отдельные поверхности почвообрабатывающих деталей.

Повышение скорости движения почвообрабатывающих агрегатов, вызывает увеличение нагрузок на лемешные корпуса. По данным ВИМа удельное сопротивление почвы при вспашке плугом 5К-35 возрастает на 12% с увеличением скорости пахоты с 4 до 7,9 км/ч. В почвенном канале ВИМа на тяжелом суглинке корпусы при скорости 8 км/ч давали повышение удельного сопротивления на 2-3% на каждый километр пути. Дальнейший рост скорости (до 12 км/ч) сопровождался более заметным увеличением удельного сопротивления. На рисунке 1.2. показано как увеличивается удельное сопротивление легкой, средней и тяжелой почв с увеличением скорости вспашки при разной глубине борозды и ширине захвата [2].

Т кГ/дм2

я

| а=6; Ь=6,5

0 0,4 0,8 1,2 1,6 V м/сек

Рабочая скорость

а)

Т кГ/дм2

200

100

а=6; Ь=6,5 а=5; Ь=6 а=4; Ь=5 а=3; Ь=4,2

0,8 1,2 Рабочая скорость

1,6 V м/сек

0

б)

Т кГ/дм2

200

100

а=6; Ь=6,5 а=5; Ь=6 а=4; Ь=5 а=3; Ь=4,2

0,8 1,2 Рабочая скорость

1,6 V м/сек

0

в)

Рисунок 1.2 - Удельное сопротивление однокорпусного плуга в зависимости от скорости движения при разной глубине борозды и ширине захвата: а - на легких почвах; б - на средних почвах; в - на тяжелых почвах

Усреднено увеличение скорости в 2 раза приводит к увеличению нагрузок на рабочие органы, в зависимости от различных условий, на 22-68% [9, 25, 34, 57, 85].

Увеличение глубины обработки вызывает пропорциональное увеличение всех сил. На рисунке 1.3 показано влияние глубины борозды на величину удельного сопротивления тяжелой средней и легкой почв.

кГ/дм2 700

щ

Я

о

Ч -

н

о &

в

о и о о и

о -

к н о о я л ч

о

£

600

500

400

300

200

100

I

II

111

I - для тяжелой почвы

4 6 8

Глубина борозды II - для средней почвы _

10

дм

III - для легкой почвы

а)

кГ/дм2

300

« и

Е 250 «

5 200

П а

о 150

а

с

« 100

0 а

1 50

и о

Я 0 л

ч «

£

I

II

III

345 Глубина борозды

II - для средней почвы

7 дм

III - для легкой почвы

I - для тяжелой почвы

б)

Рисунок 1.3 - Зависимость удельного сопротивления почвы от глубины вспашки при одинаковой ширине захвата плуга: а) однокорпусный плуг; б) двухкорпусный плуг

0

2

1

2

6

Как видно из рисунка 1.3 удельное сопротивление для всех видов почв растет до глубины 50 см пропорционально увеличению глубины, а затем увеличивается быстрее вследствие встречи с нетронутой подпочвой и роста работы, идущей на отбрасывание пластов. При увеличении глубины обработки почвы на 1 см сопротивление в среднем увеличивается на 5-12% [49, 74, 80, 32, 87, 10, 106].

Некоторыми специалистами [49, 74, 81] отмечается заметное влияние на действующие нагрузки расстояния между рядом идущими рабочими органами в орудии. При увеличении этого расстояния (уменьшении перекрытия) индивидуальные нагрузки на рабочие органы возрастают. Особенно существенно (до двух раз) возрастают нагрузки при отваливании (отбросе) почвенного пласта на необработанное поле [49, 74, 81].

Влияние на величину нагрузок одного из важнейших установочных параметров рабочих органов - угла крошения (резания) оценивается исследователями, в основном, одинаково. У большинства видов почвообрабатывающих рабочих органов (за исключением сферических дисковых рабочих органов) его рост вызывает увеличение нагрузок на рабочие органы [85, 81].

А.Д. Далин вывел математическую зависимость, связывающую величины сопротивления обработки почвы и угла резания (крошения) [85].

По его данным увеличение угла резания ножей плуга приблизительно до значения в = 50° увеличивает на среднем суглинке сопротивление по линейному закону

Р„ = РМ0 • (1 + 0,017-Р) (11)

Затем кривая имеет перегиб, сопротивление растет быстрее и может быть определено по формуле [85]:

Р = Р200 • (1+0,06-Р) (1.2)

где Рп - искомое усилие, соответствующее углу в;

Р20° - сопротивление ножа при угле резания в = 20°.

Близкие к последним результаты получены Г.Н. Синеоковым [81] при изучении влияния угла крошения «в» плоского долота, шириной 50 мм, на величину тягового сопротивления.

Важным параметром также является задний угол резания (угол зазора). Его снижение ниже величины 3-5° также увеличивает сопротивление резанию почвы, особенно существенно, когда этот угол («е», см. рисунок 2.14., 2.15 - глава 2) принимает отрицательные значения, т. е. образовывается «затылочная фаска». А.Д. Далин считает [85], что «вследствие упругости грунта задний угол резания нельзя делать меньше 3-4° у самых острых ножей; если же учесть последующее быстрое затупление, то этот угол нужно делать не менее 8-10°».

К сожалению, на практике, при разработке почворежущих рабочих органов далеко не всегда возможно одновременно снижать угол резания «в» и оставлять приемлемым значение заднего угла резания (угла зазора), так как они связаны жестким соотношением:

Е = Р- i (1.3)

где i - угол заострения лезвия.

Увеличение угла заострения лезвия и толщины лезвия, в частности при затуплении лезвия лемеха (особенно при отрицательном угле зазора и соответствующем возникновении «затылочной фаски»), приводит к росту нагрузок на лемешный корпус. В среднем нагрузки на лемехи с повышенной толщиной лезвия увеличиваются на 30-80% [9, 46, 74, 81, 88]. Отмечается так же, при затуплении лемехов, значительное увеличение неравномерности хода плугов по глубине (до 70%) и расхода горючего (до 125%) [9].

Иногда, при затуплении лезвия нагрузки на рабочие органы реально не увеличиваются [9], но копуса плугов, при этом, выглубляются и «идут» на меньшей глубине, что значительно ухудшает агротехнические показатели обработки почвы.

Повышение твердости почвы приводит к увеличению всех нагрузок, и разброс значений этого увеличения, по данных различных ученых, очень значителен и зависит от многих параметров и условий.

При повышении влажности почвы ее твердость снижается, и соответственно, нагрузки уменьшаются. Однако, данная закономерность действует до значения абсолютной влажности почвы 19-22%. При дальнейшем повышении влажности начинает влиять фактор налипания (особенно на глинистых липких почвах) и сопротивление обработке почвы увеличивается [32, 10]. При значении абсолютной влажности, превышающем - 25-30%, лемешные плуги как правило не могут удовлетворительно выполнять свои эксплуатационные функции.

Достаточно обоснованных конкретных данных о влиянии стороны заточки лезвия лемехов на их силовую характеристику и работоспособность в литературе мало. Обычно у лемехов применяют внутреннюю (верхнюю) заточку лезвия, так как при этом, несколько меньше задний угол резания (угол зазора) и, соответственно, меньшая «скребковая реакция». Недостатком внутренней заточки является увеличение угла резания. Некоторыми зарубежными фирмами («Vogel & noot», «Lemken» и другие) применяется горячая ковка (или специальная вальцовка) лезвия, позволяющая свести эти «противоречия» к минимуму. Лезвие, в этом случае, является достаточно острым, а как таковой заточки не существует. На выбор стороны заточки существенное влияние оказывает эксплуатационный фактор, то есть форма профиля лезвия в процессе изнашивания. У двухслойных (наплавленных, упрочненных) рабочих органов чаще применяют внутреннюю заточку при наружном (нижнем) расположении упрочненного слоя. При этом, на определенных видах почв обеспечивается так называемое «самозатачивание первого рода» [61]. Вернее, этот процесс следует назвать «улучшенным формированием профиля лезвия» [76].

Наряду с конструктивными факторами имеет место влияния на работоспособность и ресурс почворежущих деталей также материаловедческие.

Главная причина низкого качества рабочих органов отечественных сельхозмашин заключается в отсутствии специализированных материалов, имеющих высокие физико-механические характеристики при эксплуатации в условиях больших знакопеременных нагрузок и абразивного изнашивания.

Использование в конструкциях лемехов материалов низкого качества приводят к ряду негативных последствий в процессе эксплуатации. Это преждевременный износ носовой части, появление затылочной фаски, изменение угла резания, линейный износ (по ширине, длине, толщине). При этом, соответственно, как правило повышается тяговое сопротивление, снижается ресурс детали, падает скорость пахоты и качество обработки.

Основными видами предельных состояний характерных для лемехов плугов являются [84]:

1. деформация или разрушение лемеха;

2. затупление лезвия и носка лемеха (увеличение угла заострения и толщины лезвия);

3. образование затылочной фаски лезвия с наклоном к дну брозды;

4. образование на лезвии лемеха (и носка) лобовой фаски;

5. линейный износ по длине лемеха, в том числе по длине носка;

6. линейный износ по ширине лезвия лемеха;

7. опережающий линейный износ носка лемеха (изменение формы лемеха)

8. линейный износ по толщине лемеха, снижение его прочности;

9. износ головок крепежных деталей.

Наступление данных предельных состояний приводят к следующим негативным последствиям: повышению тягового сопротивления, снижение глубины обработки почвы, увеличению неравномерности глубины обработки почвы, снижению качества крошения почвы, уменьшению ширины захвата корпуса плуга, залипанию почвы, выглублению плуга и др.

Наступление того или иного предельного состояния лемеха плуга зависит от многих факторов, главные из которых - это наработка, тип и состояние (твердость) почвы.

Согласно анализа результатов испытаний отечественных серийных лемехов плугов в различных почвенных зонах РФ основными значениями критериев предельного состояния лемехов плугов (ПЛН, ПН 20) является:

По ширине лезвия лемеха:

- величина ширины в 90 мм является предельной.

По вылету носка лемеха:

- для легких почв (1,2-2,0 МПа) предельной является величина вылета носка 3-6 мм;

- для тяжелых почв (2,3-5,7 МПа) предельной является величина вылета носка 9-12 мм.

По величине затупления лезвия (увеличению угла заострения):

- для легких почв (1,2-2,0 МПа) предельным является угол заострения лезвия 55-60°;

- для тяжелых почв (2,3-5,7 МПа) предельным является угол заострения лезвия лемеха 40-45°.

Также необходимо отметить, что величина критерия предельного состояния может также несколько зависеть от энергетических условий эксплуатации и вида машино-тракторного агрегата. В частности, более мощные (и соответственно более тяжелые) 7-8- корпусные плуги могут иметь более высокие значения (в частности по затуплению) критериев предельных состояний.

Из изложенного следует что на работоспособность и эксплуатационную эффективность лемехов влияют многие эксплуатационные, конструктивные и отчасти конструктивно материаловедческие параметры. Если на эксплуатационные параметры (состав, твердость почвы, ее влажность, глубина обработки, скорость пахоты и т.п.) мы можем влиять ограниченно, то изменением конструктивных и материаловедческих параметров возможно добиться существенного повышения эффективности работы лемехов.

В большей мере это касается обоснования углов резания, заднего угла резания, вылета носка (долота), материалов основы и упрочняющего слоя, толщины упрочняющего слоя и некоторых других параметров.

1.1.3. Конструктивные и материаловедческие параметры лемехов плугов отечественных и ведущих зарубежных производителей и их анализ

В мире существует большое многообразие конструкций лемехов плугов. Условно конструкции лемеха можно разделить на 3 обобщенных вида по параметрам основы лемеха: долотообразный, прямой трапеции и косой трапеции. Эти виды включают большое количество различий и разновидностей: цельный; с прямой, криволинейной, эвольвентой формой; с накладным или составным (приставным) долотом и др. Естественно, есть отличия в материалах лемехов, их толщинах, видах крепления к корпусу (башмаку) плуга, конструктивных параметрах долот, видах и параметрах заточки, режимах и условиях термообработки, методах упрочнения и т.п.

В России в крупносерийном производстве выпускается лемех П-702 единственной долотообразной конструкции с выделяющейся примерно на 22-25 мм носовой частью (рисунок 1.4) [44]. Накладное или приставное долото отсутствует, что значительно снижает общий ресурс лемеха, ресурс такого изделия варьируется от 2 до 20 га в зависимости от свойств почвы. Профиль лемеха (так называемый «лемешный») имеет небольшую эвольвентную кривизну. Отечественный серийный лемех выпускаются из низкокачественных материалов по устаревшим технологиям. Материал лемешного профиля - сталь Л53. От ведущих мировых производителей аналогичных изделий имеется существенное отставание по техническому уровню.

Рисунок 1.4 - Серийно выпускаемый в России лемех П-702

К числу ведущих зарубежных производителей лемехов плугов относятся следующие известные европейские и американские фирмы: «Lemken», «Нимейер», «Оверум», «Вентуки», «Регент», «Рабе», «Хуард», «Еберхардт», «Дин и ВН», «Ландсберг», «Kverneland», «Кроне», «Инк», «Vogel & noot», «Unia», «Kun», «Джон Дир». Наиболее распространёнными в России являются лемехи плугов «Lemken», «Kverneland», «Unia», «Kun», «Vogel & noot».

Лемех фирмы «Lemken» (Германия), состоит из трапециевидного (прямой трапеции) лезвия (основы лемеха) и долота. Из рассматриваемых типов лемехов в его конструкции используется приставное (в отличии от накладного) сменное долото. У других типов рассматриваемых зарубежных лемехов долото накладное. Одним из преимуществ приставного долота является меньшая забиваемость лемеха сорными растениями в сравнении с аналогичным лемехом с накладным долотом (особенно после пахоты полей с остатками кукурузы и подсолнечника). Толщина долота варьируется от 14 до 19 мм в зависимости от почвенных нагрузок. Преимуществом лемехов с выделяющимся (накладным, приставным) долотом являются большая заглубляющая способность, лучшее качество обработки пласта и несколько меньший износ [44] (в следствие меньшей нагрузки на основу) основы лемеха - лезвия. Угол раствора лемеха фирмы «Lemken» имеет несколько большую величину в сравнении с конструкциями других лемехов -136 вместо 134 . У отечественного долотообразного лемеха - 135 . Толщина основы лемеха - 10 мм. Лезвие лемеха вальцовано и имеет толщину режущей кромки - 3-3,5 мм. Лемех по длине лезвия имеет эвольвентную форму, вследствие чего угол резания (угол крошения) по длине лемеха от носка до пятки различен и варьируются от 26° до 19°. Габаритны размеры лемеха и долота представлены на рисунке 1.5. По ширине лезвия, его толщина является переменной постепенно увеличиваясь от 3 до 10 мм.

Угол заточки долота на носке - 25°. Долото и лемех выпускаются как с наплавкой так и без неё. Обе детали подвергаются термообработке на твердость 52-55 HRC. За время эксплуатации одного наплавленного лемеха сменяется - 2-3 долота; ненаплавленных до 5. Ресурс лемеха варьируется в пределах- 70-150 га (ненаплавленного 60 - 100 га.), ресурс долота: ненаплавленного - 20-23, наплавленного - 32-42 га.

Лемех, производимый норвежской фирмой «Kvemeland», состоит из двух частей: лезвие (основы) с выраженным носком и накладного оборотного долота. Габаритные размеры представлены на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 - Лемех норвежской фирмы «Kvemeland»

Представленный тип лемеха имеет переменный угол резания по длине и ширине лезвия: Угол наклона лезвия (угол крошения или резания) в носовой части относительно горизонтальной поверхности поля превышает угол наклона в средней части лемеха и значительно превышает угол наклона на пятке лемеха. Переменный угол резания, полученный путём создания эвольвентного профиля в сечении лемеха [44] позволяет улучшить качество работы рабочего органа при вспашке, т.е. получить хорошую заглубляемость носовой части и добиться понижения удельного (по отношению к глубине обработки) тягового сопротивления за счёт низкого угла крошения (резания) в зоне лезвия и пятки, и других улучшенных параметров профиля лемеха (кривизны, переменного сечения и др.). Угол резания (угол крошения) на носке - 20° плавно меняется по длине лезвия и на пятке приближается к 2-3. Угол бороздного обреза лемеха (раствора) -134°. Толщина основы лемеха - 10 мм. Толщина лезвия в пределах - 3,5-4,5 мм. Оборотное накладное долото имеет толщину 12 мм. Крепится к лемеху двумя болтами. При достижении предельного износа долото снимают с лемеха, переворачивают на 180° и устанавливают на прежнее место, тем самым восстанавливая работоспособность лемеха. За время эксплуатации одного лемеха сменяется 1-2 оборотных долота. Ресурс лемеха варьируется в пределах 60-130 га, ресурс долота - 22-25 га.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Миронов Денис Александрович, 2017 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Алферов, Г.С. Расчет нагрузки на лемех / Г.С. Алферов, К.Б. Лерер, М.И. Белов, В.И. Славкин // Тракторы и сельхозмашины. - 2006. - № 3. - С. 25-27.

2. Бахтин, П.У. Физико-механические и технологические свойства почв / П.У. Бахтин. - М.: Знание, 1971. - 64 с.

3. Бернштейн, Д.Б. Абразивное изнашивание лемешного лезвия и работоспособность плуга / Д.Б. Бернштейн // Тракторы и сельхозмашины. - 2002. - №6. - С. 39- 42.

4. Бернштейн, Д.Б. Оценка возможности самозатачивания двухслойных почворежущих элементов при абразивном изнашивании / Д.Б. Бернштейн // Тракторы и сельхозмашины. - 1985. - №6. - С. 31 - 33.

5. Бетеня, Г.Ф. Повышение долговечности почворежущих элементов сельскохозяйственной техники наплавкой намораживанием / Г.Ф. Бетеня. -Минск: БелНИИНТИ, 1986. - 44 с.

6. Блитштейн, А.З. Ремонт лемехов сварочными методами / А.З. Блитштейн, И.А. Ниловский - М.: Сельхозгиз, 1951. - 64 с.

7. Васильев, С.П. Об изнашивающей способности почв: сборник статей «Повышение долговечности рабочих деталей почвообрабатывающих машин» / С.П. Васильев, Л.С. Ермолов - М.: Машгиз, 1960. - 130-141 с.

8. Веденяпин, Г.В. Общая методика экспериментальных исследований и обработки данных / Г.В. Веденяпин - М.: Колос, 1967. - 208 с.

9. Винокуров, В.Н. Теоретические и экспериментальные исследования изнашивания и долговечности почворежущих элементов машин и орудий, применяемых в лесном хозяйстве: дис. ... докт. техн. наук 05.20.01 / Винокуров Васили Николаевич - Москва, 1980. - 518 с.

10. Воронюк, Б.А. Физико-механические свойства растений, почв и удобрений / Б.А. Воронюк, В.И. Пьянков. - М.: Колос, 1970. - 423 с.

11. Гаркунов, Д.Н. Триботехника / Д.Н. Гаркунов. - М.: Машиностроение, 1985. - 424 с.

12. Глушков, Г.И. Технология покрытия твердыми сплавами быстро изнашивающихся деталей / Г.И. Глушков. - Л.: ОНТИ НКТП СССР, 1935. - 85 с.

13. Горячкин, В.П. Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин / В.П. Горячкин. - Москва: Сельхозгиз, 1937. - Т. 3. - 1357 с.

14. Горячкин, В.П. Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин / В.П. Горячкин. - Москва: Сельхозгиз, 1937. - Т. 4. - 1358 с.

15. Грановский, В.А. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях / В.А. Грановский, Т.Н. Сирая. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1990. - 31 с.

16. Гячев, Л.В. Теория лемешно-отвальной поверхности: труды Азово-черноморского института механизации сельского хозяйства / Л.В. Гячев. -Зерноград, 1961. - вып. 13. - 317 с.

17. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б.А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985.

- 362 с.

18. Дудник, А.А. Технологические способы повышения долговечности и ресурса рабочих органов почвообрабатывающих машин / А. А. Дудников, А. И. Беловод, А. Г. Пасюта, А. А. Келемеш, А. В. Горбенко // Технологический аудит и резервы производства. — 2015. - № 5/1(25). - 4-7 с.

19. Ермолов, Л.С. Основы надежности сельскохозяйственной техники / Л.С. Ермолов и др. - М.: Колос, 1974. - 88 с.

20. Ерохин, М.Н. Выбор марки стали для лемеха плуга / М.Н. Ерохин, В.С. Новиков, Д.А. Сабуркин // Тракторы и сельхозмашины. - 2008. - № 1. - С. 5-9.

21. Ерохин, М.Н. Повышение прочности и износостойкости лемеха плуга / М.Н. Ерохин, В.С. Новиков // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина.

- 2008. - № 3. - С. 100-107.

22. Ерохин, М.Н. Прогнозирование ресурса рабочих органов почвообрабатывающих машин / М.Н. Ерохин, В.С. Новиков, Д.И. Петровский // Сельский механизатор. - 2015. - № 11. - С. 6-9.

23. Жук, А.Ф. Влияние почвенного нароста на работу клина / А.Ф. Жук // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2013. - № 3. - С. 24-29.

24. Загоруйко, А.Ф. Исследование износа рабочих органов дисковых лущильников и разработка мероприятий по повышению их износостойкости: дис. ... канд. техн. наук: 05.20.03 / Загоруйко Анатолий Филиппович. - Зерноград, 1973. - 210 с.

25. Зеленин, А.Н. Резание грунтов / А.Н. Зеленин. - М.: Наука, 1971. - 272 с.

26. Измайлов, А.Ю. Использование биметаллических сталей для повышения ресурсов рабочих органов сельскохозяйственных машин / А.Ю. Измайлов, Я.П. Лобачевский, С.А. Сидоров, Д.А. Миронов, и др. // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук - 2013. - № 2. - С. 80-81.

27. Исследование и разработка рациональных способов агрегатирования плугов общего назначения: отчет о НИР / Л.Х. Ким, В.Я. Воронин. - М.: ВИСХОМ., 1963.

28. Исследование и усовершенствование кинематических схем лемешных плугов: отчет о НИР / Л.Х. Ким, В.Я. Воронин. - М.: ВИСХОМ., 1970.

29. Канарев, Ф.М. Ротационные почвообрабатывающие машины и орудия / Ф.М. Канарев. - М.: Машиностороение, 1983. - 144 с.

30. Каплук, Г.П. Исследование влияния свойств почв на долговечность деталей рабочих органов почвообрабатывающих машин / Г.П. Каплук. - Минск: Академия с.х. наук БССР, 1960.

31. Кирюхин, В.Г. Изыскание и исследование плужного корпуса для пахоты на повышенных скоростях: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.20.03 / Кирюхин Валентин Григорьевич. - Москва, 1974. - 31 с.

32. Клецкин, М.И. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин / М.И. Клецкин. - М.: Машиностроение, 1967. - Т. 1. - 722 с.

33. Крагельский, И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский. - М.: Машиностроение, 1968. - 480 с.

34. Краснощеков, Н.В. Дисковые орудия для работы на повышенных скоростях / Н.В. Краснощеков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1962. - № 4. - 22-23 с.

35. Лискин, И.В. Об особенностях работы и изнашивания плужных лемехов с накладным долотом / И.В. Лискин, Д.А. Миронов, С.А. Сидоров и др.// Интеллектуальные машинные технологии и техника для реализации Государственной программы развития сельского хозяйства: Сб. науч. докл. Междунар. науч.-техн. конф. - М.: ВИМ, 2015. - С. 80-85.

36. Лискин, И.В. Обоснование и разработка нового плужного лемеха конструкции ВИМ / И.В. Лискин, Д.А. Миронов, С.А. Сидоров и др. // Инновационное развитие АПК России на базе интеллектуальных машинных технологий: Сб. науч. докл. Междунар. науч.-техн. конф. - М.: ВИМ, 2014. -С. 101-104.

37. Лобачевский, Я.П. Новые износостойкие наплавочные материалы в сельскохозяйственном машиностроении / Я.П. Лобачевский, С.А. Сидоров, В.К. Хорошенков, Д.А. Миронов и др. // Сельскохозяйственные машины и технологии - 2014. - № 6. - С. 27-31.

38. Лучинский, Н.Д. Исследование американских тракторных корпусов / Н.Д. Лучинский // Труды Института Сельскохозяйственной механики. - Москва, 1930. - вып. 5 - 64 с.

39. Малаховский, В.А. Плазменные процессы в сварочном производстве / В.А. Малаховский. - М.: Высш. школа, 1988. - 72 с.

40. Мацепуро, М.Е. Творческое применение учения академика В.П. Горячкина в научных исследованиях по механизации сельского хозяйства / М.Е. Мацепуро -Минск: АН БССР, 1956. - 208 с.

41. Маяускас, И.С. Влияние давления почвы на износ рабочих деталей почвообрабатывающих машин / И.С. Маяускас // Вестник машиностроения. -1958. - № 10 - С. 30 - 32.

42. Методика статистической обработки эмпирических данных: РТМ 44-62 / Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР; Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении. - М.: Изд-во стандартов, 1966.

43. Методика технико-экономической оценки выбора наиболее эффективного способа нанесения на детали и изделия упрочняющих покрытий при их производстве и восстановлении / Составители: НИИТавтопром, Рост- НИИТМ, ВНИИживмаш, НИИТракторосельхозмаш - М.: 1985. - 73 с.

44. Миронов, Д.А. Анализ конструктивных параметров лемехов плугов для почвообработки / Д.А. Миронов // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2013. - № 4. - С. 48.

45. Михлин, В.М. Пособие для определения числа объектов наблюдений (испытаний) / В.М. Михлин, Л.Н. Липман- М.: Колос, 1966. -31 с.

46. Морозов, А.Х. Предельный износ лап культиваторов и лемехов плугов в условиях Волгоградской области: автореф дис. ... канд. техн. наук 05.20.01 / Морозов Александр Харлампович. - Волгоград, 1961. - 16 с.

47. Московский, М.Н. Изучение свойств СВМПЭ при изготовлении на их основе рабочих органов почвообрабатывающих машин / М.Н. Московский // Инженерный вестник Дона. - 2014. - Т. 28. - № 1. - С. 45.

48. Московский, М.Н. Методика расчёта на износоустойчивость почворежущих рабочих органов, изготовленных из полимера тиал-к на основе СВМПЭ / М.Н. Московский, Игнатенко В.И., Гришков А.Д., Немировский М.В. // Естественные и технические науки. - 2011. - № 6 (56). - С. 565-571.

49. Нартов, П.С. Дисковые почвообрабатывающие орудия / П.С. Нартов. -Воронеж: Воронежский Университет, 1972. - 182 с.

50. Новиков, В.С. Обеспечение долговечности рабочих органов почвообрабатывающих машин: дис. ... докт. техн. наук: 05.20.03 / Новиков Владимир Савельевич. - Москва, 2009. - 301 с.

51. Обоснование и выбор направления. Теоретические исследования в области составов высокопрочных штампуемых сталей с пределом текучести 1200-1700 МПа: отчет о ПНИ (промежуточ.)/ Е.И. Хлусова - Санкт-Петербург, 2014. - 454 с.

52. Огрызков, Е. П. О влиянии абсолютной влажности почвы на износ лемехов / Е. П. Огрызков // Сельхозмашины. - 1955. - №6. - С. 15-17

53. Пат. 2184639 РФ. Способ наплавки износостойких покрытий / С.А. Булавин, С.А. Горбатов, А.Н. Макаренко, С.В. Стребков // Бюл., 2002.

54. Пат. 2274526 РФ. Способ упрочнения лемехов плугов из среднеуглеродистых и высокоуглеродистых сталей / А.М. Михальченков, Ю.М. Ганеев, С.И. Будко, Д.А. Капошко // Бюл., 2006. - № 11.

55. Пат. 2309987 РФ. Способ изготовления рабочих органов культиваторов / В.И. Чулков, В.Н. Бадин, Г.И. Умрихин и др. // Бюл., 2007. - № 31.

56. Пат. 2450496 РФ. Лемех повышенной стойкости к абразивному изнашиванию / А.М. Михальченков, А.П. Ковалев // Бюл., 2012. - № 14.

57. Посметьев, В.И. Основы совершенствования защиты лесных почвообрабатывающих орудий от перегрузок: дис. ...докт. техн. наук: 05.21.01 / Посметьев Валерий Иванович - Воронеж, 2001. - 401 с.

58. Рабинович, А.Ш. Самозатачивающиеся плужные лемехи и другие почворежущие детали машин / А.Ш. Рабинович. - Москва, 1962 - 107 с.

59. Рабинович, А.Ш. Стойкость и самозатачиваемость плужных лемехов и других режущих деталей сельскохозяйственных машин: автореф дис. ... докт. техн. наук 05.20.03 / Рабинович Асир Шамирович. - Москва, 1968. - 40 с.

60. Рабинович, И.П. Исследования материалов деталей сельскохозяйственных машин / И.П. Рабинович, М.М. Тененбаум, Р.В. Торнер. - М.: ВИСХОМ, 1969.

61. Розенбаум, А.Н. Исследование износостойкости сталей для режущих органов почвообрабатывающих орудий / А.Н. Розенбаум // Труды ВИСХОМ «Исследование материалов деталей сельскохозяйственных машин». - М.: ВИСХОМ, 1969 - вып. 53. - С. 3-123.

62. Розенбаум, А.Н. Повышение долговечности режущих деталей почвообрабатывающих машин путем применения биметаллов: дис. ... канд. техн. наук 05.20.01 / Розенбаум Александр Натанович. - Москва, 1967. - 196 с.

63. Руководящий технический материал. РТМ ВИСХОМ 23.2.36-73. Основы планирования эксперимента в сельскохозяйственных машинах. - М.: ВИСХОМ, 1964.

64. Севернев, М.М. Износ деталей сельскохозяйственных машин / М.М. Севернев. - Л.: Колос, 1972. - 288 с.

65. Севернев, М.М. Некоторые вопросы изнашивающей способности почв / М.М. Севернев, М.Ф. Марголин // Труды научно-технической конференции 1957 года / Академия сельскохозяйственных наук БССР, Институт механизации и электрификации сельского хозяйства. - Минск, 1959. - С. 131-146.

66. Севернев, М.М. Определение сроков службы деталей сельскохозяйственных машин при абразивном износе / М.М. Севернев // Труды научной конференции 1959 года / Белорусский институт механизации сельского хозяйства; под ред. М.Е. Мацепуро. - Минск, 1961. - С. 304-319.

67. Сидоров, А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой / А.И. Сидоров. - М.: Машиностроение, 1987. - 192 с.

68. Сидоров, А.И. Плазматрон для наплавки порошковыми сплавами в защитной воздушно-порошковой среде / А.И. Сидоров, С.А. Сидоров // Сварочное производство. - 1987. - №4 - С. 27.

69. Сидоров, С.А. Критерии целесообразности использования в сельхозмашинах упрочненных рабочих органах / С.А. Сидоров // Тракторы и сельхозмашины. - 1998. - №10. - С. 42-43.

70. Сидоров, С.А. Материалы деталей трансмиссии и привода. Материалы рабочих органов. Износостойкие твердые сплавы и технологические методы их нанесения / С.А. Сидоров // Машиностроение. Энциклопедия. Том IV - 16: Сельскохозяйственные машины и оборудование. - М.: Машиностроение, 1998. -С. 55-61.

71. Сидоров, С.А. Наплавочные методы повышения ресурса быстроизнашиваемых рабочих органов сельхозмашин / С.А. Сидоров,

B.К. Хорошенков, Е.И. Хлусова, Д.А. Миронов // Сварочное производство. - 2015.

- № 10. - С. 35-40.

72. Сидоров, С.А. Научное обоснование решения проблемы повышения эксплуатационно ресурсных характеристик лемехов плугов общего назначения /

C.А. Сидоров, Д.А. Миронов // Система технологий и машин для инновационного развития АПК России: Сб. науч. докл. Междунар. науч.-техн. конф. - М.: ВИМ, 2013. - С. 293-298.

73. Сидоров, С.А. Обоснование повышения эксплуатационно-ресурсных характеристик лемехов плугов / С.А. Сидоров, Д.А. Миронов // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2013. - № 6. - С. 14-17.

74. Сидоров, С.А. Обоснование эффективных способов повышения работоспособности и износостойкости сферических дисков почвообрабатывающих машин: дис. .канд. техн. наук: 05.20.04. / Сидоров Сергей Алексеевич - Москва, 1996. - 320 с.

75. Сидоров, С.А. Опыт работы ГНУ ВИМ по созданию высокоресурсных конкурентоспособных рабочих органов сельскохозяйственных машин / С.А. Сидоров, Д.А. Миронов // Труды ГОСНИТИ. - 2014. - Т. 116. - С. 114-119.

76. Сидоров, С.А. Повышение долговечности и работоспособности рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий, применяемых в сельском и лесном хозяйствах: дис.докт. техн. наук: 05.20.01 / Сидоров Сергей Алексеевич.

- М.: МГАУ, 2007. - 441 с.

77. Сидоров, С.А. Повышение долговечности и работоспособности рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий, применяемых в сельском и лесном хозяйствах: автореф.дисс. докт. техн. наук: 05.20.01 / Сидоров Сергей Алексеевич. - М.: МГАУ, 2007. 33 с.

78. Сидоров, С.А. Применение плазменной наплавки в среде сжатого воздуха для повышения износостойкости почворежущих рабочих органов сельскохозяйственных машин / С.А. Сидоров // Восстановление деталей с.х.

машин тракторов и автомобилей. - Экспресс-информация.: ЦНИИТЭИ ГОСАГРОПРОМа СССР, 1986. - вып. 4. - С. 8-9.

79. Сидоров, С.А. Упрочнение почворежущих рабочих органов сельскохозяйственных машин плазменной наплавкой твердыми сплавами / С.А. Сидоров, А.И. Сидоров // Тезисы науч.-практич. конф. инженерное обеспечение агропромышленного комплекса - Орел: ОГСХА. - 1998. - С. 162-164.

80. Синеоков, Г.Н. Проектирование почвообрабатывающих машин / Г.Н. Синеоков . - М.: Машиностроение, 1965 - 311 с.

81. Синеоков, Г.Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Г.Н. Синеоков, И.М. Панов. - М.: Машиностроение, 1977. - 328 с.

82. Синеоков, Г.Н. Теория и расчет почворежущих машин / Г.Н. Синеоков, И.М. Панов. - М: Машиностроение. 1977. - 328 с.

83. Славкин, В.И. Применение плазменной наплавки для восстановления рабочих поверхностей в АПК / В.И. Славкин, П.И. Гаджиев, М.М. Махмутов, Пронин В.Ю. // Сб. межд. конф.: Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы. 2014. С. 333-340.

84. Сорокин, В.Г. Марочник сталей и сплавов / В.Г. Сорокин, А.В. Волосникова, С.А. Вяткин и др. - М.: Машиностроение, 1989. - 640с.

85. Спиваковский, А.О. Резание грунтов / А.О. Спиваковский, А.Н. Зелениа. -М.: Академия Наук СССР, 1951. - 158 с.

86. Справочник технолога машиностроителя / глав. ред. д-р техн. наук проф. В.М. Кован. - М.: Машгиз, 1959. - Т. 2 - 584 с.

87. Стрельбицкий, В.Ф. Дисковые почвообрабатывающие машины / В.Ф. Стрельбицкий. - М.: Машиностроение, 1978. - 135 с.

88. Стрельбицкий, В.Ф. Силовые характеристики плоских и сферических дисков лущильников / В.Ф. Стрельбицкий // Тракторы и сельхозмашины. - 1969. -№5. - С. 21-22.

89. Сурилов, В.С. Исследование износостойкости двухслойных и однородных дисков лущильников / В.С. Сурилов, В.А. Овчинников // Тракторы и сельхозмашины. - 1970. - №8.

90. Тененбаум, М.М. Методика установления предельных состояний рабочих органов почвообрабатывающих машин / М.М. Тененбаум, С.М. Кауфман и др. -М.: ВИСХОМ, 1985. - С. 33.

91. Тененбаум, М.М. О непостоянстве относительной износостойкости // Повышение износостойкости и долговечности режущих элементов сельскохозяйственных машин /М.М. Тененбаум. - М.: ВИСХОМ, 1971. - С. 57-63.

92. Тененбаум, М.М. Сопротивление абразивному изнашиванию / М.М. Тененбаум. - М.: Машиностроение, 1976. - 271 с.

93. Ткачев, В.Н. Износ и повышение долговечности деталей сельскохозяйственных машин / В.Н. Ткачев. - М.: Машиностроение, 1971. - 264 с.

94. Ткачев, В.Н. Износ и повышение долговечности рабочих органов почвообрабатывающих машин / В.Н. Ткачев. - М.: Машиностроение, 1964, 167 с.

95. Ткачев, В.Н. Некоторые теоретические вопросы упрочнения быстроизнашивающихся деталей почвообрабатывающих машин / В.Н. Ткачев // Ростовский НИИ технологии машиностроения. - Ростов-на-Дону, 1968. - вып. 13. - С. 47-60.

96. Ткачев, В.Н. Повышение долговечности дисковых рабочих органов почвообрабатывающих машин / В.Н. Ткачев, И.Л. Коган // Тракторы и сельхозмашины. - 1969. - №8. - С. 32-33.

97. Фролов, К.В. Методы и средства упрочнения поверхностей деталей машин / К.В. Фролов, А.П. Гусенков. - М.: Наука, 1992. - 405 с.

98. Хасуи, А. Наплавки и напыление / А. Хасуи, О. Моригаки. - М.: Машиностроение, 1985. - 240 с.

99. Хрущов, М.М. Абразивное изнашивание / М.М. Хрущов, М.А. Бабичев. -М.: Наука, 1970. - 252 с.

100. Хрущов, М.М. Исследование влияния твердости абразива на износ металлов / М.М. Хрущов, М.А. Бабичев. // Трение и износ в машинах. - М.: АН СССР, 1956. -Т. 11.

101. Хрущов, М.М. Исследование изнашивания металлов / М.М. Хрущов, М.А. Бабичев. - М.: АН СССР, 1960. - 351 с.

102. Хрущов, М.М. Классификация условий и видов изнашивания деталей машин / М.М. Хрущов // Трение и износ. - М.: АН СССР, 1953. - Вып. 8.

103. Хрущов, М.М. Некоторые итоги изучения абразивного изнашивания металлов / М.М. Хрущов, М.А. Бабичев. // Теория трения и износа. - М.: Наука, 1965.

104. Экспериментальные исследования деформационной способности новых марок сталей. Изготовление и исследование качества штампованных деталей с износостойким покрытием: отчет о ПНИ (промежуточ) / Е.И. Хлусова: - Санкт-Петербург, 2015. - 189 с.

105. Godwin, R.J. The development and evaluation of a force prediction model for agricultural disks / R.J. Godwin, D.A.T. Seig, M. Allot // Integration Conference on Soil Dynamics. - Alabama. Auburn, 1985. - V.2.

106. Johnston, R. Weatland Disk Plough Investigation, II Disk Forces / R. Johnston, R. Birtwistler // Journal of Agric. Engg. Research, 1963 - V. 8 - №4 - p. 312-326

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................3

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕМЕХА..............................................................4

1.1. Назначение, краткое техническое описание лемеха.......................4

1.2. Техническая характеристика лемехов..............................................10

1.2.1. Техниче екая характеристика прямых долот..........................11

2. УСЛОВИЯ ИСПЫТАНИИ.......................................................................12

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ.................................................................13

3.1. Первичная техническая экспертиза..................................................13

3.1.1. Проверка соответствия состава и комплектности

технической документации и оценка полноты ее содержания.................................................................................13

3.2. Агротехнические показатели при лабораторно-полевых

испытаниях.........................................................................................14

3.2.1. Анализ результатов агротехнической оценки........................16

3.3. Энергетическая оценка лемехов.......................................................17

3.3.1. Дополнительный опыт.............................................................18

3.3.2. Анализ результатов энергетической оценки..........................19

3.4. Эксплуатационно-технологические показатели.............................20

3.4.1. Баланс времени смены при нормативной продолжительности...................................................................22

3.4.2. Анализ результатов эксплуатационно-технологической оценки...........................................................23

3.5. Показатели надежности.....................................................................24

3.5.1. Наработка и общее техническое состояние лемехов и долот...........................................................................................24

3.5.2. Заключительная техническая экспертиза...............................25

3.5.2.1. Динамика износа лемехов...........................................25

3.5.2.2. Характеристика износа прямых долот.......................25

3.5.3. .Анализ результатов оценки надежности................................27

3.6. Экономическая оценка......................................................................28

4.3АКЛЮЧЕНИЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ...........................29

ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ........................................31

Приложение А. Сертификат качества..........................................................32

Приложение Б. Технические средства проведения испытании................33

ВВЕДЕНИЕ

Наименование, Год Дата поступления Период Объем работы, ч

марка изготов- на испытания испытании

ления по ппаку факт. по план-.' факт.

Эвольвентные 2015 май 12.05.15 20.05-20.11.2015г. 120 120 трапецкеЕид- 2015г.

ные лемеха с прямым доло-

Организация - разработчик: ФГБНУ В ИМ. г. Москва

Испытания проведены по государственном)- заданию на основании представленной технической документации, включающей характеристики деталей н чертежи, по программе-методике, утвержденной директором ФГБУ «Владимирская МИС» Ю.А. Матвиенко и согласованной с представителем ФГБНУ ВИМ Д.А. Мироновым.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕМЕХА 1.1. Назначение, краткое техническое описание лемеха

Эвольвентами трапециевидный лемех с прямым долотом (рис 1, 2) устанавливается на корпуса отвальных плугов шириной 35см. предназначенных для обработки всех типов почв твердостью до 4 МПа. абсолютной влажностью до 30% и бысотой растительных и пожнибных остатков до 25см (по СТО АИСТ 4.6-2010), кроме почв, засоренных камнями диаметром более 50мм.

Опытный лемех и долото изготовлены из стали 30ХГСА с режущей кромкой, наплавленной плазменным способом, материалом, содержащим 40% карбида вольфрама и 60% хром-марганцовисто-бористый| сплав на основе железа (приложение А). Геометрические размеры указаны на рисунке 4. 5.

Лемеха комплектуются прямыми долотами, закрепляющимися в лобовой части лемеха с помощью двух болтов. Наличие четырех отверстий у лемеха (рис.2) позволяет осуществлять регулировку долот по мере износа.

Для сравнения взяты серийные лемеха (рнс.З), изготовленные из стати 65Г с наплавленной режущей кромкой, состав П-702 и геометрическими характеристиками согласно эскизу на рисунке 6.

Эвольвентный трапециевидный лемех с прямым долотом нспытывается впервые. В процессе испытаний изменений в конструкцию лемеха не вносились.

Рисунок 1 - Эвольвентный трапециевидный лемех с прямым долотом (в сборе с лицевой стороны)

Рисунок 2 - Эвольвентный трапециевидный лемех с прямым долотом (с тыльной стороны)

Рисунок 3 - Лемех П-702 (с тыльной стороны)

3.3.1. Дополнительный опыт

Цель опыта: определение энергетических показателей опытных лемехов после начального износа

Проведена энергооценка плуга ПНЛ-3-35 с установкой опытных (после наработки 12-14га) и серийных (после наработки 4га - 95% износа по длине лемеха) лемехов с износом. Результаты приведены в таблице.

Показатель

Значение показателя

Вид лемехов

Наработка, га

Твердость почвы МПа по слоям, см: 0-10 10-20 20-30

Влажность почвы % по слоям, см: 0-10 10-20 20-30

Скорость движения, км ч

Фактическая глубина обработки, см

Ширина захвата, м

Тяговое сопротивление плуга. кН

Расход топлива, кг ч

Тяговая мощность, кВт

Полная мощность агрегата, кВт

Удельные энергозатраты:

- агрегата. кВт»ч га

- машины на глубину пахоты:

• по расходл- топлива, кг ч см

• по тяговому сопротивлению, кН см

опытные эволъвентные трапециевидные лемеха с прямым долотом

лемеха 12-14. долото 7

7Л 20.3

Серийные лемеха

4 (95% износа по длине лемеха)

1.33 1.65 3,62

17.8 19,5

18.9

ЮЛ 21.8

6,8 18,7

1Д

10,1 18.7

11,4 12,7 11,2 12,5

8,8 11,7 8,9 11,5

22.5 35,6 23,0 35,1

31,0 45,5 31,5 45,0

48.9 45.5 44.4 44.4

0,43 0,54 0,48 0,62

0,56 0,58 0,60 0,67

Выводы. При сопоставимых значениях условий (по влажности н твердости почвы) проведения дополнительного опыта и энергетической оценки установлено:

1. Снижение энергетических показателей у опытных лемехов с начальным износом, что подтверждается удельными показателями на глубину пахоты:

• в сравнении с новыми (опытными не изношенными)

- по тяговом)' сопротивлению 25-26%;

- по расход}' топлива 3,7-9,3%.

• в сравнении серийными (не изношенными):

- по тяговому сопротивлению 19,6-25.9%;

- по расход}' топлива 3.7-9,3%.

• в сравнении с серийными (изношенными на 95% выбраковочной величины по длине лемеха):

- по тяговому сопротивлению 3,6-15,5%;

- по расход}' топлива 11,6-14,8%.

3.3.2. Анализ результатов энергетической оценки

Энергетическая оценка проведена совместно с агротехнической оценкой.

Испытуемые лемеха были установлены на плуг ПНЛ-3-35, агрегатиру-емый с трактором МТЗ-82 (трактор прошел контрольную проверку двигателя и соответствует ТУ). Предельная рабочая скорость для плуга ПНЛ-3-35 - до 9км ч. Долота на опытных лемехах устанавливались на минимальную глубину обработки. Установочная глубина обработки на плуге - 20см. В таблице приведены средние значения замеров.

Результатами испытаний установлено:

- для агрегата с опытными лемехами удельные энергозатраты на производительность, в сравнении с серийными, наблюдается увеличение на 2,5-8,8%, по причине большей фактической глубины пахоты,

- по удельным энергетическим показателям к глубине обработки (по тяговом}- сопротивлению и расход}' топлива) новые опытные лемеха сопоставимы новыми серийными

3.5. Показатели надежности

Условия работы сравниваемых лемехов по влажности и твердости почвы соответствовал СТО АИСТ 4.6-2010 (раздел 2). Скоростные режимы работы выдерживались в соответствии с показателями эксплуатационно -технологической оценки. Следует отметить, что работа лемехов выполнялась на двух фонах, которые отличались друг от друга по влажности и твердости почвы. На первом фоне влажность почбы находилась в верхних пределах (около 20%), а на втором фоне в нижнем пределе (около 10%). Твердость почвы с увеличением влажности снижалась до 1,2МПа.

Отказов в период выполнения хозяйственных работ не зафиксировано. Лемеха (опытные и серийные) при испытаниях устанавливались вместе на один плуг марки ПНТ-5-35 в шахматном порядке. По мере износа лемеха или утери долота заменялись на новые.

3.5.1. Наработка и общее техническое состояние лемехов и долот

.V« лемеха Наработка, га

Общее техническое состояние

1 2

3

4

5

6

0 0 О

о 18

30 О

Опытные лемеха

Не использовался Не использовался Не использовался Не использовался В работоспособном состоянии В работоспособном состоянии Не использовался

Прямые долота

1

2

3

4

О О 0 13

Не использовалось Не использовалось Не использовалось В работоспособном состоянии (работало с лемехом Хгб) Не использовалось Изношено (работало с лемехом .У«6) В работоспособном состоянии (работало с лемехом Х®5)

5

6

7

О

17

18

1 2

3

4

5

6

7,5 7,0 11,3 7,7 0

0

Серийные лемеха

Не использовался Изношен Изношен Изношен В работоспособном состоянии Не использовался

3.5.2. Заключительная техническая экспертиза

3.5.2.1. Динамика износа лемехов

№ лемеха Наработка лемеха, га Общая длина лемеха, ц мм Длина полевого обреза, и», мм Ширина лемеха по крепежным отверстиям, мм Скорость износа лемеха по ширине на первом крепежном отверстии а1; мм га

»1 а: и

Фон Х®1

Опытные лемеха

5 0 548 166 131 122 111,0 0,19

18 548 166 127,5 119 108,3

Серийные лемеха

4 0 546 180 120,2 120,3 120 0,67

11,3 485 133 112,6 113,7 115,0

5 0 545 178 120,3 120.3 119.3 0,62

7.7 533 169 115,5 116.0 115,5

Фон Х«2

Опытные лемеха

6 0 548 167 130,1 121,5 110.6 0,46

30 544 166 116,4 111,5 105,5

Серийные лемеха

2 0 550 178 121,0 121.2 122 1,4

7,5 495 135 110,5 111,0 111,5

3 0 541 175 121,0 120,5 112,5 1,35

7.0 494 132 111.5 112.0 112.5

3.5.2.2. Характеристика износа прямых долот

№ долота Наработка долота, га Длина долота, мм Толщина долота, мм Ширина долота, мм Скорость износа по длине, мм га

Фон №1

7 (работало с опытным лемехом .\«5) 0 184 12 64.5 1,33

18 160 9,3 63,2

Фон №2

6 (работало с опытным лемехом .N=6) 0 183 12 64.в 2,82

17 135 И 60,0

4 (работало с опытным лемехом .\г6) 0 183 12 64.5 2.84

13,0 146 11 63

Заключительная техническая экспертиза проведена после наработки опытных лемехов от 18 до 30га. Долота и серийные лемеха доведены до предельного выбраковочного износа при наработке 17га и от 7.5 до 11,3га соответственно.

Из 2-х работающих опытных лемехов состояния предельного износа не достиг ни один, по причине окончания пахотного сезона.

Из 3-х работающих долот до состояния предельного износа доведено долото Хгб, остальные долота 7 еще работоспособны.

Из 6-ти серийных лемехов изношено полностью Зшт. (№2, 3, 4), один (№5) - в работоспособном состоянии, остальные не использовались.

Испытаниями установлено, что наиболее интенсивный износ опытного лемеха происходит в лобной части лемеха, поэтому скорость износа определялась по ширине на первом крепежном отверстии лемеха (а:). За предельный износ серийного лемеха и долота принято полное истирание наплавленного слоя, у долота - по длине, у серийного лемеха - по ширине на первом крепежном отверстии лемеха (а|).

В результате получены следующие данные по износостойкости:

- скорость износа лемехов на разных фонах получена:

•для первого фона: - опытных - 0,19 мм га:

- серийных - 0,62-0,67 мм га (0,65 мм га в среднем)

•для второго фона: - опытных - 0,46 мм га;

- серийных - 1,35-1.40 мм та (1,38 мм Та в среднем);

- скорость износа прямых долот по длине наплавленного слоя:

•для первого фона: 1,33 мм га

•для второго фона: 2,84-2,84 мм га (2,83 мм га в среднем).

Следует отметить, что для продолжения ресурса опытного лемеха есть возможность перестановки по отверстия?.! крепления или замены долота. Реальная выбраковка серийного лемеха происходила из-за износа по длине на 4,7-5,5 см, который приводит к выглублению плуга во время работы, при остаточном наплавленном слое 7,5-9,4 мм. То есть ширина наплавленного слоя у серийного лемеха полностью не вырабатывается.

3.5.3. Анализ результатов оценки надежности

Оценка надежности лемехов проведена на осенней пахоте, при наработке опытных от 18 до 30га (до 120ч). при этом износ наплавленного слоя составил 3,5-13,6мм, при средней толщине - 26.7мм.

Наработка до выбраковки получена долот от 17га (до 85ч), серийных лемехов от 7 до 11,3га (до 56,5ч) в зависимости от фона (подраздел 3.5).

Условия работы сравниваемых лемехов по влажности и твердости почвы соответствовал СТО .АИСТ 4.6-2010 (раздел 2).

Опираясь на визуальный осмотр, результаты микрометража и опыт предыдущих испытаний лемехов, а также опыт работы с плугами можно сделать следующий быбод:

- наиболее интенсивный износ опытного лемеха происходит е лобной части лемеха, на первом крепежном отверстии лемеха (а[);

- выбраковочный износ долота идет по длине и не равномерен: в начальный период износ идет ускоренно, затем скорость износа снижается;

- реальная выбраковка серийного лемеха происходила из-за износа по длине на 4,7-5,5см, который приводил к выглублению плуга во время работы. Ширина наплавленного слоя у серийного лемеха до выбраковки вырабатывается в зависимости от фона от 34 до 52%.

В зависимости от фона по скорости износа получено следующее отношение:

- опытного лемеха к серийном}- -1:3,0-3,4;

- опытного лемеха к долоту - 1:5,8-7,0.

4 .ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ

Приемочные испытания эвольвентных трапециевидных лемехов с прямым долотом в сравнении с серийными лемехами П-702 проведены на осенней пахоте, при наработке опытных до 30га - 120 часов, долот от 17га (до 85ч) и серийных от 7 до 11,3га (до 56,5ч). при плановой 120ч. Следует отметить, что при плановой наработке опытными лемехами не достигнуто предельного износа, а у долот и серийных лемехов эта наработка явилась предельной.

Условия работы сравниваемых лемехов по влажности и твердости почвы соответствовал СТО АИСТ 4.6-2010 (раздел 2). Скоростные режимы работы выдерживались в соответствии с показателями эксплуатационно-технологической оценки.

Из результатов лабораторно-полевых испытаний следует, что плуг с эвольвентными трапециевидными лемехами с прямым долотом выполняет технологический процесс с показателями качества, не уступающими серийным лемехам.

Энергетической оценкой, проведенной совместно с агрооценкой. по удельным энергетическим показателям к глубине обработки (по тяговому сопротивлению и расходу топлива) новые опытные лемеха сопоставимы с новыми серийными. Дополнительным опытом установлено снижение этих же удельных энергетических показателей у опытного лемеха с начальным износом относительно: новых опытного и серийного, а также изношенного серийного лемеха на 95% выбраковочной величины по длине (раздел 3.3).

Эксплуатационные показатели и качества выполнения технологического процесса на вспашке среднесуглнннстой почвы эвольвентными трапециевидными лемехами с наклонным долотом и серийными лемехами близки по значению и находятся в пределах требований СТО .ЛИСТ 4.6-2010.

Из испытаний на надежность определено, что, исходя из темпов износа, ресурс опытного лемеха значительно превышает ресурс серийного лемеха и долота (подраздел 3.5).

Следует отметить, что если для продолжения ресурса опытного лемеха есть возможность перестановки по отверстиям крепления или замены долота, то реальная выбраковка серийного лемеха происходила из-за износа по длине на 4,7-5,5см. который приводил к выглублению плуга во время работы. Ширина наплавленного слоя у серийного лемеха до выбраковки вырабатывается в зависимости от фона от 34 до 52%.

Экономической оценкой получено, что затраты на обслуживание (замен}- изношенных деталей) у серийных лемехов, по сравнению с опытными, выше на 36,4%. Для расчета эффективности использования эвольвентных трапециевидных лемехов с прямым долотом необходимо определить объем наработки до предельного износа лемеха.

Достоинство эвольвентных трапециевидных лемехов с прямым долотом в сравнении с серийными лемехами П-702 - ресурс опытных лемехов с долотами выше серийных.

Приемочными испытаниями звольвентных трапециевидных лемехов с прямым долотом установлено, что по ресурсу и затратам они превосходят серийные лемеха П-702. Опытные образцы найдут применение на обработке почвы в технологиях возделывания различных с х культур.

ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИИ

Приемочными испытаниями эвольвентных трапециевидных лемехов с прямым долотом в сравнении с серийным П-702 установлено, что:

- плуг с опытными лемехами надежно и качественно выполняет технологический процесс с показателями, не уступающими работе плуга с серийными лемехами;

- по удельным энергетическим показателям к глубине обработки (по тяговому сопротивлению и расходу топлива) новые опытные лемехи сопоставимы с новыми серийными, однако V опытного лемеха с начальным износом установлено снижение этих же удельных энергетических показателей относительно: нового опытного и серийного, а также изношенного серийного лемеха;

- ресурс опытного лемеха значительно превышает ресурс серийного и долота.

Для получения эффективности использования эвольвентных трапециевидных лемехов с прямым долотом необходимо продолжить испытания в 2016 году с целью определения объема наработки до предельного износа.

Директор

Ведущий инженер

Главный инженер

Представитель ФГЬНУ ВИМ

Д.А. Миронов (Особое мнение)

Особое мнение

Протокол №03-51-15 (4010082)

Исходя из большого количества опытов по сравнительной агротехнической оценке опытных и серийных лемехов как в прошлом году (см. про юкол 03-80-14 (9030076), стр. 13) юк и ь лом году, илу) о иныжыми лемехами имели большую глубину обработки, усреднено на 3,5 - 15,5 %, особенно при повышенной скорости пахоты. Однако ни в заключении ни в выводах этот факт не отмечен.

Д. А. Миронов

Разъяснение МИС по особому мнению.

Согласованной с ФГБНУ ВИМ программой испытаний не предусматривалось определение заглубляющей способности плуга, при использовании опытных и серийных лемехов, требующей специальной методики.

Основной целью ставилось определение тягового сопротивления машины на одинаковой глубине пахоты (20см). От того, какая глубина пахоты получилась фактически, показывает не способность самозаглубления лемехов, а точность установки вручную глубины пахоты в полевых условиях.

Поэтому заключение по показателю «заглубляющая способность» на основе существующих данных делать ошибочно.

Главный инженер

С.Б. Ефремов

Приложение Б.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................3

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕМЕХА.............................................................4

1.1. Назначение, краткое техническое описание лемеха......................4

1.2. Техническая характеристика лемехов.............................................10

1.2.1. Техническая характеристика наклонного долота..................11

2. УСЛОВИЯ ИСПЫТАНИЙ......................................................................12

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ................................................................13

3.1. Первичная техническая экспертиза.................................................13

3.1.1. Проверка соответствия состава и комплектности

технической документации и оценка полноты ее содержания................................................................................13

3.2. Агротехнические показатели при лабораторно-полевых испытаниях........................................................................................14

3.2.1. Анализ результатов агротехнической оценки.......................16

3.3. Энергетическая оценка лемехов......................................................17

3.3.1. Анализ результатов энергетической сценки..........................18

3.4. Эксплуатационно-технологические показатели.............................19

3.4.1. Баланс времени смены при нормативной продолжительности..................................................................21

3.4.2. Анализ результатов эксплуатационно-технологической оценки..........................................................22

3.5. Показатели надежности....................................................................23

3.5.1. Наработка и общее техническое состояние

лемехов и долот........................................................................23

3.5.2. Заключительная техническая экспертиза...............................24

3.5.2.1. Динамика износа лемехов...........................................24

3.5.2.2. Характеристика износа наклонных долот................24

3.5.3. .Анализ результатов оценки надежности................................26

3.6. Экономическая оценка......................................................................27

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ.........................28

ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ.......................................29

Приложение А.Сертнфикат качества..........................................................30

Приложение Б. Технические средства проведения испытаний...............31

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕМЕХА 1.1. Назначение, краткое техническое описание лемеха

Эвольвентнын трапециевидный лемех с наклонным долотом (рис. 1,2) устанавливается на корпуса отвальных плугов шириной 35см, предназначенных для обработки всех типов почб твердостью до 4МПа. абсолютной влажностью до 30%, удельным сопротивлением до 1,4кг см и высотой растительных и пожнибных остатков до 25см (по СТО АИСТ 4.6-2010), кроме почв, засоренных камнями диаметром более 50мм и общей массой более 8,От/га.

Опытный лемех н долото изготовлены из стали 30ХГСА с режущей кромкой, наплавленной плазменным способом, материалом, содержащим 40% карбида вольфрама и 60% хром-марганцовисто-бористын сплав на основе железа (приложение А). Геометрические размеры указаны на рисунке 4.

Лемеха комплектуются наклонными долотами, закрепляющимися в лобовой части лемеха с помощью двух болтов. Наличие четырех отверстий у лемеха (рис.2) позволяет осуществлять регулировку долот по мере нзноса.

Для сравнения взяты серийные лемеха (рис.3), изготовленные из стали 65Г с наплавленной режущей кромкой состаБ П-702, и геометрическими характеристиками согласно эскизу на рисунке 6.

Эвольвентный трапециевидный лемех с наклонным долотом испыты-вается впервые. В процессе испытаний изменения в конструкцию лемеха не вносились.

6

К" ■ ' 1

Рисунок 3 - Лемех П-702 серийный (с тыльной стороны)

3.3.1. Анализ результатов энергетической оценки

Энергетическая оценка проведена совместно с агротехнической оценкой.

Испытуемые лемеха были установлены на плуг ПНЛ-3-35, агрегатиру-емый с трактором МТЗ-82 (трактор прошел контрольную проверю,- двигателя и соответствует ТУ). Предельная рабочая скорость для плуга ПНЛ-3-35 - до 9км ч. Долота на опытных лемехах устанавливались на минимальную глубину обработки. Установочная глубина обработки на плуге - 20см. В таблице приведены средние значения замеров.

Результатами испытаний установлено:

- для агрегата с опытными лемехами удельные энергозатраты на производительность, в сравнении с серийными, наблюдается увеличение на 3,6-5.9%, по причине большей фактической глубины пахоты;

- по удельным энергетическим показателям к глубине обработки (по тяговом)- сопротивлению и расход)- топлива) опытные лемеха сопоставимы с серийными.

3.5. Показатели надежности

Условия работы сравниваемых лемехов по влажности и твердости почвы соответствовали СТО АИСТ 4.6-2010 (раздел 2). Скоростные режимы работы выдерживались в соответствии с показателями эксплуатационнс-техноло-гической оценки Следует отметить, что работа лемехов выполнялась на двух фонах, которые отличались друг от друга по влажности и твердости почвы. На первом фоне влажность почвы находилась в верхних пределах (около 20%), а на втором фоне в нижнем пределе (около 10%). Твердость почвы с увеличением влажности снижалась до 1,2МПа.

Отказов в период выполнения хозяйственных работ не зафиксировано. Лемеха (опытные и серийные) при испытаниях устанавливались вместе на один плуг марки ПНТ-5-35 в шахматном порядке. По мере износа лемеха или утери долота заменялись на новые.

3.5.1. Наработка и общее техническое состояние лемехов и долот

№ лемеха Наработка, Общее техническое состояние