Повышениие долговечтности восстановленных ножей измельчителей-разбрасывателей соломы комбайнов индукционной наплавкой модифицированных твердых сплавов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.03, кандидат наук Щеголев Александр Владимирович

• Щеголев Александр Владимирович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Щеголев Александр Владимирович

Введение

ГЛАВА 1. НОЖИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН: КОСТРУКЦИЯ, ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ, МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

1.1 Общая характеристика соломоизмельчителя

1.1.1 Применение агрегата измельчителя-разбрасывателя соломы

1.1.2 Конструкция соломоизмельчителя-разбрасывателя

1.1.3 Конструкция и режущие кромки лезвий ножей солоизмельчителя

1.2 Способ упрочнения режущих кромок ножей соломоизмельчителя. Выбор стали основы ножа соломоизмельчителя

1.2.1 Характеристика способов упрочнения ножей

соломоизмельчителей

1.2.2 Износ и упрочнение ножей соломоизмельчителя (процессы, материалы, технологии)

1.2.3 Краткая характеристика перспективных сталей 6ХВ2С и 65Г

1.3 Композиционные материалы

1.3.1 Общие представления о композиционных материалах

1.3.2 Дисперсно-упрочненные материалы

1.3.3 Матричные материалы

1.4 Порошковые материалы и модификаторы для упрочнения ножей соломоизмельчителей

1.4.1 Производство порошковых материалов и модификаторов

1.4.2 Известные наплавочные материалы

1.4.3 Композиционные керамические материалы

1.5 СВС-порошки

1.5.1 Получение порошковых материалов и модификаторов методом СВС

1.5.2 Пористые материалы и изделия

1.5.3 Спеченные керамические материалы и изделия

1.5.4 Композиционные порошки «интерметаллид-оксид»

1.5.5 Композиционные материалы с упрочняющей фазой, распределенной в металлической матрице и способы нанесения покрытий

Выводы:

ГЛАВА 2. МОДИФИКАЦИЯ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ, КАК ЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ НОЖЕЙ ИРС

2.1 Теоретические исследования процесса резания

2.2 Расчет теоретической мгновенной скорости изнашивания и долговечности лезвия ножа

Таблица 2.1 - Влияние конструктивных особенностей на эксплуатационные свойства ножей ИРС (теоретически)

ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Исходные материалы и реакционные смеси

3.2 Общая методика расчета шихты для самораспространяющегося высокотемпературного синтеза

3.3 СВС-реактор (лабораторный)

3.4. Расчет адиабатической температуры горения

3.5 Определение плотности и пористости СВС-порошка

3.6 Оборудование для исследования наплавочных покрытий и модификаторов

3.6.1 Рентгеноструктурный фазовый анализ

3.6.2 Приготовление и исследование металлографических шлифов

3.6.3 Измерение твердости

3.7 Промышленный высокочастотный транзисторный преобразователь (инвертор)

3.8 Оборудование, материал и методика исследования образцов на износостойкость

3.8.1 Лабораторное исследование сталей и покрытий на износостойкость

3.8.2 Стендовое испытание ножей на износостойкость

3.8.3 Полевые испытания

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ И УПРОЧНЯЮЩИХ ПОКРЫТИЙ

4.1 Исследование износа ножей ИРС, материала основы и упрочняющего покрытия в условиях реальных, ускоренных и лабораторных испытаний

4.1.1 Эффективность различных вариантов упрочнения ножей ИРС

4.1.2 Исследование опытных испытаний ножей ИРС на износостойкость с предельной наработкой

4.1.3 Исследование и сопоставление износостойкости, проводимой на полевом и стендовом испытании

4.1.4 Исследование стали 65Г и 6ХВ2С и наплавочного покрытия ПГ-УС25 на износостойкость на лабораторной установке

4.2 Получение, исследование структуры и свойств упрочняющих покрытий из высокохромистого чугуна, модифицированного различными способами

4.2.1 Расчет температуры горения в СВС системах

4.2.2 Дифрактограммы полученных СВС-материалов

4.2.3 Дифрактограммы модифицированных наплавочных покрытий

4.2.4 Гранулометрический анализ порошков

4.2.5 Определение плотности и пористости СВС-порошка

4.2.6 Исследование металлографических шлифов и измерение твердости

4.2.7 Стендовое испытание упрочненных ножей карбидом бора и карбидом вольфрама

4.2.8 Исследование наплавочных покрытий, модифицированных Сг3С2 и WC- В^ на износостойкость на лабораторной установке

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ, ОСНАСТКИ И ПРИСПОСОБЛЕНИЙ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НОЖЕЙ ИРС И ПОВЫШЕНИЯ ИХ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

5.1 Восстановление изношенных ножей ИРС

5.2 Технологии получения модификатора

5.3 Расчет СВС реактора. Расчет температуры и напряжения

5.4 Оптимизация индуктора для двухстороннего нагрева плоской детали

5.5 Расчет индуктора

5.6 Приспособление для насыпки шихты и перемещения заготовок

5.7 Порошковая самоклеющаяся лента для упрочнения деталей сельскохозяйственных машин

5.8 Расчет технико-экономической эффективности

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышениие долговечтности восстановленных ножей измельчителей-разбрасывателей соломы комбайнов индукционной наплавкой модифицированных твердых сплавов»

Введение

Актуальность проблемы повышения долговечности деталей сельскохозяйственных машин с каждым годом возрастает. Это объясняется тем, что повышаются требования, предъявляемые к машинам, непрерывно увеличиваются скорость движения, производительность и интенсивность эксплуатации машин [1].

В практике нередки случаи, когда низкая долговечность ответственных деталей ограничивает возможности дальнейшего повышения технико-экономических показателей машины. В сельскохозяйственных машинах такими деталями являются лемехи плугов, лапы культиваторов, ножи фрезерных машин и измельчителей кормов, сегменты режущих аппаратов косилок и другие режущие детали. Чтобы представить необходимость борьбы с абразивным износом деталей, достаточно указать на то, что межремонтный срок службы многих режущих деталей сельскохозяйственных машин исчисляется не годами и месяцами, а часами. Так, до внедрения новых методов упрочнения предельное затупление сегментов косилок - через 4-6 ч, лап культиваторов - через 6-8 ч, после чего в полевых условиях необходимо было затачивать лезвия. После упрочнения срок службы деталей увеличивается в несколько раз [2].

Основной функцией многих рабочих органов сельскохозяйственных машин является измельчение различного биологического материала или почвы (разбивание, раздавливание, разрывание, срезание и пр.). При этом качество измельчения зависит от стабильности формы, размеров и состояния рабочей поверхности этой детали в процессе эксплуатации [3]. Не являются здесь исключением и ножи измельчителя-разбрасывателя соломы (ИРС) зерноуборочного комбайна (ЗК) [4]. Причем, самой распространенной, практически наиболее важной и трудно разрешимой является задача сохранения остроты режущих кромок ножей [5], так как затупление лезвий и/или сглаживание острия, в конечном итоге, вызывает повышение энергозатрат на измельчение.

Согласно техническим требованиям ресурс оригинальных ножей ИРС составляет 60-80 га/нож (фирмы MWS), в зависимости от марки и загрузки ЗК, типа убираемой культуры, влажности вороха и др. Нашими исследованиями установлено, что в условиях Западной Сибири у ножей ИРС наблюдается еще более низкий ресурс. Исследованиями других авторов установлено, что затупление и износ ножей ИРС, например, ЗК JohnDeeгe W540, приводят также к дополнительному увеличению расхода горючего до 3...9 л/час, в зависимости от разных факторов. Поэтому состояние лезвия ножа ИРС, его долговечность (износ/износостойкость) во многом определяют предельные параметры этого рабочего органа.

В настоящее время для повышения долговечности и ресурса рабочих органов разработан ряд новых методов упрочнения, в том числе метод индукционной наплавки [8], метод плакирования износостойкой лентой [9], методы химико-термического упрочнения [10], разработаны и внедрены новые твердые сплавы типа ПС, которые по износостойкости и экономической значительно превосходят известный сплав Сормайт [11], который в свою очередь в настоящее время исчерпал свои эксплуатационные характеристики. Поэтому нами было принято решение: данный наплавочный материал необходимо модифицировать для значительного достижения увеличения износостойкости и долговечности деталей в процессе эксплуатации.

Актуальность работы подтверждается выполнением ее в соответствии с тематическими планами университета на НИР и ОКР по х/д № 49 от 20.04.2016 г., заказчик: ФГБНУ ФНАЦ «ВИМ» (головной заказчик: ОАО «КЗ Ростсельмаш») по теме: «Подготовка образцов и проведение исследований упрочненных ножей ИРС» и НИОКТР (Регистрационный номер: 115073010151, дата регистрации: 30.07.2015). Тема: «Исследовать особенности формирования, изнашивания и коррозионной стойкости комплексных износостойких и защитных покрытий на поверхностях рабочих органов сложной формы почвообрабатывающих машин»

Степень разработанности темы. Изучению процесса восстановления и упрочнения деталей машин наплавкой и ремонта измельчителя разбрасывателей соломы комбайнов в общем и применительно посвящены работы В.П. Горячкина, В.А. Желиговского, И.И. Капустина, Н.В. Сабликова, Г.И. Бремера, Н.Е. Резника, А.Е. Крупина, С.В. Вендина, В.Н. Ткачева, М.М. Тененбаума, А.Г. Бареяна, В.В. Коноводова, В.В. Марусина, И.Я. Федоренко и Ю.Н. Блынского.

Цель исследования. Повысить долговечность, износостойкость и обеспечить постоянное качество реза ножей ИРС в течение всего периода эксплуатации путём комплексного улучшения свойств материалов основы, наплавляемого материала и конструкции упрочняющего покрытия.

Научная гипотеза. Существенное повышение долговечности (5-10 раз) восстановленных ножей ИРС может быть достигнуто применением: новой конструкцией упрочняющего покрытия, использованием в качестве материала упрочняющего покрытия модифицированных твердых сплавов и модернизацией технологии наплавки.

Объект исследования. Технология восстановления и упрочнения ножей ИРС.

Предмет исследования. Влияние интенсивности изнашивания (наработка) на линейный, весовой износ, зависимости структуры и свойств упрочняющих покрытий из высокохромистого чугуна от его модификации различными способами. Влияние технологических и конструктивных факторов на свойства восстановленного/упрочненного ножа ИРС.

Научная новизна работы:

1. На основании теоретического исследования затупления ножа ИРС были ранжированы различные факторы, влияющие на его долговечность (1) износостойкость материала детали; 2) изменение формы заточки лезвия и изменение угла заточки; 3) коэффициент трения) для достижения максимальной долговечности.

2. Исследованы износы новых, восстановленных и упрочненных ножей в различных условиях, а также износы изолированных упрочняющих покрытий и определена зависимость между средневзвешенными и среднеарифметическими значениями параметров изнашиваниями изолированных покрытий, которая позволяет пересчитывать одни параметры в другие и прогнозировать ресурс ножей, упрочненных различными способами. Разработана новая конструкция упрочняющего покрытия ножей, учитывающая профиль их преимущественной фигуры изнашивания, позволяющая обеспечить эффект самозатачивания их режущей кромки, экономить материал упрочняющего покрытия и увеличить ресурс ножей.

3. Предложено повышать износостойкость упрочняющих покрытий на основе высокохромистых чугунов их модификацией: керметом ^з^/ ПГ-УС 25, карбидом B4C и комплексом WC/B4C.

4. Показано, что получение модификатора - кермета Сг3С2/ ПГ-УС 25 самораспространяющимся высокотемпературным синтезом (СВС) с последующим выщелачиванием позволяет уменьшить пористость, увеличить дисперсность, плотность и адгезию продукта к основному материалу упрочняющего покрытия и ввести до 25% этого материала. Обнаружено, что при индукционной наплавке шихты модифицированной керметом Cг3C2/ ПГ-УС 25 происходит перекристализация карбидов ^^^ Cг7C3, что приводит к повышению износостойкости изолированных покрытий.

5. Для реализации технологии восстановления ножей в производственных условиях и улучшения её технико-экономических характеристик разработаны: индуктор для одновременной наплавки обеих кромок заготовки ножа, самоклеющаяся лента для формирования разработанной конструкции упрочняющего покрытия и приспособление для насыпки шихты и перемещения заготовок в индуктор.

Практическая значимость работы. Применение модифицированного наплавочного материала для упрочнения ножей ИРС индукционной наплавкой позволяет увеличить долговечность и износостойкость.

Применение основ промышленной технологии для упрочнения ножей ИРС индукционной наплавкой модифицированных твердых сплавов позволяет реализовать эту технологию на производстве. Новизна технических решений, предложенных в работе, подтверждается патентами №№: 2618604 ^Ц), 2622503 ^Ц).

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Закономерности процессов изнашивания ножей ИРС в реальных, стендовых и лабораторных условиях, определяющие их долговечность и позволяющие установить форму их преимущественной фигуры изнашивания и разработать новую конструкцию упрочняющего покрытия.

2. Порошковые наплавочные смеси на основе базовой шихты для индукционной наплавки, содержащей, мас. %: твердый сплав ПГ-УС25 -80^85; флюс П-0,66 - остальное, модифицированные различными материалами: керметом Сг3С2/ПГ-УС25, полученным методом СВС; карбидом бора В4С, а также комплексом WС-W2C/Co+B4С+Ni/Al, позволяющими повысить износостойкость упрочняющих покрытий и увеличить долговечность ножей ИРС.

3. Новая технология восстановления ножей ИРС, включающая: их оттяжку до конструктивного размера (или удаление изношенных частей и постановка доп. деталей); механическую обработку (фрезерование); индукционную наплавку модифицированного твердого сплава (или поверхностное упрочнение заготовки по пат. 2622503 ^Ц)), также разработанные для ее промышленной реализации оснастку и приспособления.

Реализация результатов диссертационной работы. Результаты диссертационной работы внедрены в практическую деятельность предприятия ФГБУ ПЗ «Комсомольское» и в учебный процесс ФГБОУ ВО Алтайского ГАУ, а также ножи ИРС прошли стендовые испытания на предприятии ООО «КЗ «Ростсельмаш».

Связь с государственными и другими программами исследований.

Работа выполнялась в соответствии с государственной программой «Развитие промышленности и повышение её конкурентоспособности» (постановление Правительства РФ № 328 от 15.04.2014 г., подпрограммы: 1, 6), в рамках НИОКТР «Исследовать особенности формирования, изнашивания и коррозионной стойкости комплексных износостойких и защитных покрытий на поверхностях рабочих органов сложной формы почвообрабатывающих машин» (номер гос. регистрации 115073010151 от 30.07.2015), в соответствии с тематическими планами университета на 20152017 гг.

Достоверность полученных результатов диссертационной работы подтверждается использованием современного оборудования и аттестованных методик исследований, значительным количеством экспериментальных данных и применением статических методов обработки результатов, сопоставлением полученных данных с результатами других авторов.

Апробация. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на XI, XII, XIII и XIV Международных научно-практических конференциях «Аграрная наука - сельскому хозяйству» (Барнаул, февраль 2016, 2017, 2018, 2019); IV региональной молодежной научной конференции «Теория и практика инновационного развития в представлениях нового поколения» (Барнаул, март 2018); Международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы научного обеспечения АПК Сибири» (Омск, июнь 2018); Международной научно-практической конференции «Инновации в технике и технологиях» (Великий Новгород, июнь 2018); Международной научно-технической конференции «Пром-Инжиниринг» (Челябинск, март 2019), а также экспонировались на 8-й Международной выставке научно-технических и инновационных разработок «Измерение, мир, человек-2018», где отмечены золотой и бронзовой медалями.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 16 научных работах, в том числе 2 - в журналах, индексируемых базами данных Web Of Science и Scopus, 3 - в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки и в двух описаниях к патентам РФ на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и списка литературы. Объём диссертации составляет 203 страницы машинописного текста, содержит 92 рисунка и 43 таблицы. Список литературы включает 101 наименование, в том числе 6 источников на иностранном языке.

ГЛАВА 1. НОЖИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН: КОСТРУКЦИЯ, ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ, МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

1.1 Общая характеристика соломоизмельчителя

1.1.1 Применение агрегата измельчителя-разбрасывателя соломы

Для утилизации растительных материалов, остающихся на поле и составляющих до 50 % незерновой части вороха, производится измельчение срезанных и обмолоченных стеблей зерновых культур (пшеницы, сои, рапса и др.), как правило, в полевых условиях. В связи с этим в конструкциях многих комбайнов предусмотрен специальный агрегат измельчитель-разбрасыватель соломы. В некоторых комбайнах («Vector», «Acros», «NewHolland», «Полесье», «Лида-1600», «КЗС-1218» и др.) он является постоянной, конструктивно встроенной опцией, а там, где конструктивно не предусмотрено применение измельчителя, он агрегатируется с комбайнами («Нива», «СК-5», «Енисей-950-7», «Case», «Дон» и др.), где агрегат типа ИРС-1500 устанавливается вместо штатного копнителя. Кроме того, измельчение растительной массы также может производиться специальными агрегатами из валков (машины «СИН-103М», «Кум-4», «ИСУ-120М», «MS-170» и др.) или имельчителем комбайна при непрямом комбайнировании [3,

4].

Особо необходимое требование технологий минимальной обработки почвы является внесение в неё измельченной соломы. Этим агротехническим приемом достигается, во-первых, мульчирование поверхности почвы, т.е. оптимизация температурного и водного режима верхних слоев почвы; во-вторых, обеспечение почвенной микрофлоры органическим веществом с последующей ее гумификацией [5, 6].

В настоящее время рабочие органы комбайнов (в том числе ножи ИРС) желательно изготавливать в виде быстросъемных технологических модулей,

которые легко можно будет заменять после истечения гарантийного срока службы или при ремонте [3, 4].

1.1.2 Конструкция соломоизмельчителя-разбрасывателя

Соломоизмельчители-разбрасыватели соломы предназначены для измельчения незерновой части культур в процессе уборки урожая комбайнированием на фракции 30-110 мм и рассеивания ее на ширину жатвенной части комбайна, а также предусмотрена возможность переработки растительной массы из валков [5-7].

На рисунке 1.1 показана типовая схема установки ножей на молотковом и роторном барабанах солоизмельчителей типа ИРС-1500.

а- на молотковом барабане соломоизмельчителя; б- на роторном; 1 - вал ротора; 2 - нож; 3 - планка стопорная; 4 - кронштейн; 5 - корпус; 6 -крышка;

7 - шкив; 8 - гайка специальная; 9 - блок ножей нижнего ряда; 10 - блок ножей верхнего ряда; 11 - вал ротора; 12- нож откидной; 13 - шайба; 14 -втулка;

15 - болт; 16 - болт; 17 - гайка с нейлоновым кольцом; 18 - болт; 19 - болт с квадратной головкой; 20 - гайка; 21 - шайба пружинная; 22 - шайба плоская; 23 - манжета; 24 - подшипник

Конструктивной особенностью соломоизмельчителя является высокая частота вращения (до 3600-3800 об/мин. на кукурузе, подсолнечнике) вала

4 5 23 24 6 18 22 8

а

б

Рисунок 1.1 - Схема установки ножей:

ротора, на котором монтируются ножи, количество которых может достигать от 36 до 80 штук. Поэтому ножи соломоизмельчителя должны изготавливаться с минимальными допусками во избежание вибрации, а в процессе эксплуатации износ их должен происходить одинаково как в левой, так и правой и средней части, так как вибрационные воздействия приводят к накоплению повреждений в материале, что вызывает появление усталостных трещин и разрушений. Кроме того, эти воздействия приводят к постепенному ослаблению неподвижных соединений [12, 13].

1.1.3 Конструкция и режущие кромки лезвий ножей солоизмельчителя

Конструкция ножей определяет качество измельчения растительной массы. На рисунке 1.2 приведены наиболее распространенные сечения с заточенными кромками лезвия ножа соломоизмельчителя.

в г

Рисунок 1.2 - Кромки лезвий ножей соломоизмельчителей различных

конструкций

У ножей ИРС наблюдается различный профиль кромки лезвий. Производители сосомоизмельчителей и комбайнов, а затем по результатам эксплуатации заказчики устанавливают наиболее оптимальную форму лезвия [14, 15].

Конструкция профиля кромки ножа определяет качество измельчения растительной массы [20]. На рисунке 1.3 приведены наиболее распространенные сечения с заточенными кромками лезвия ножа соломоизмельчителя [92].

а'-В'

I {.....^

" 22

_____"__________е 1

23 71. 7*> ™ « 1

±__I

777777^ I 2* 25 26 27 26

Рисунок 1.3 - Характерный профиль кромок ножей соломоизмельчителя

1.2 Способ упрочнения режущих кромок ножей соломоизмельчителя. Выбор стали основы ножа соломоизмельчителя

1.2.1 Характеристика способов упрочнения ножей соломоизмельчителей

Нож - составная часть конструкции шредеров, гильятинных ножниц, роторных дробилок, фрезерно-строгальных и лущильных станков и других аппаратов широко используемых в процессе резки металлов в металлургической промышленности, химической (для переработки пластмассы и резины) деревообрабатывающей и др. [16, 17].

При восстановлении рабочих органов почвообрабатывающих машин применяют различные виды износостойкой наплавки электродами Т-590, порошковыми проволоками типа 1Ш-АШ25, 1Ш-АШ70, методы электроконтактной приварки порошковых материалов, проволоки или ленты, методы напыления с последующим оплавлением покрытий газовым пламенем, плазменную наплавку порошковыми сплавами, электроимпульсное наращивание и электроискровое легирование. На уровне экспериментальных исследований используют процессы пайки и приклеивания твердых сплавов и металло-керамики [18-20].

Наиболее универсальной технологией для нанесения износостойких покрытий является дуговая наплавка твердыми сплавами, целесообразность применения которой зависит от степени нагрева упрочняемых деталей и затрат на твердые сплавы.

Для повышения износостойкости лемехов разработана технология прерывистой наплавки отдельными прямолинейными или дугообразными валиками, ширина которых меньше расстояния между ними [21].

Рисунок 1.4 - Валики, наплавленные на различных режимах [21]

ГОСНИТИ совместно с Мордовским госуниверситетом им. Н.П. Огарева освоен новый метод - электроискровая наплавка и упрочнение. Заключается в том, что при прохождении импульсного электрического разряда в газовой среде между электродом-анодом и обрабатываемой деталью-катодом

определенная часть массы электрода-анода разрушается и переносится на поверхность детали. При многократном воздействии искровых импульсов на поверхности детали формируется покрытие толщиной 0,3...0,5 мм со свойствами, близкими со свойствами материала электрода. В результате достигаются необходимые размеры детали: шероховатость Rа 2.18, химические и механические свойства, микротвердость поверхности составляет МПа 6000.16000. Путем обоснования и выбора материала электрода-анода можно получить износо- и коррозионно-стойкую поверхность в зависимости от условий эксплуатации деталей [22].

Рассмотрим патент: «Способ упрочнения режущих кромок противорежущей пластины сельскохозяйственной машины» [23].

Задачей изобретения является повышение срока службы режущих деталей и их износостойкости.

Поставленная задача решается тем, что режущие кромки противорежущих пластин подвергают закалке на воздухе и согласно изобретению после закалки на закаленные кромки электроискровой обработкой наносят износостойкое покрытие в виде полосы длиной, равной длине насечки противорежущей пластины, шириной Н=(1...1,5^ от линии вершины зубьев, где h - высота зуба, мм, и толщиной слоя износостойкого покрытия 20-25 мкм, при этом износостойкое покрытие наносят в два прохода электрода - на жестком и на мягком режимах работы установки электроискровой обработки.

В процессе внедрения метода электроискровой обработки нашли применение два направления обработки:

1. «Чистовая обработка» в нашем случае «мягкий режим обработки» -это обработка на мягких режимах с токами короткого замыкания до 10-15 А, при этом достигается наименьшая шероховатость упрочняемой поверхности (до У7) при небольшой толщине упрочненного слоя (до 0,1 мм).

2. «Грубая обработка» - в нашем случае «жесткий режим обработки» -это обработка на грубых режимах токами короткого замыкания более 15-20

А с получением больших толщин упрочненного слоя до 1 -3 мм при высокой шероховатости поверхности упрочненного слоя (У3-У4 и ниже) (Самсонов Г.В. Оборудование для электроискрового легирования) [24].

Для повышения эксплуатационных свойств режущих инструментов лезвийную поверхность упрочняют различными способами [25-30]. В таблице 1.2 приведены современные технологии поверхностного упрочнения режущего инструмента [97-100].

Таблица 1.1 - Методы (способы) упрочнения

Классы методов упрочнения Методы Типы процессов

Упрочнение изменением химического состава поверхностного слоя Диффузионное насыщение Нитроцементация, цементация, борирование, борохромирование, хромирование, диффузионное хромирование и др.

Поверхностная химическая реакция (контактное-реактивное плавление) ТВЧ-борирование

Упрочнение изменением структуры поверхностного слоя Физико-термическая обработка Лазерная закалка, плазменная закалка

Электрофизическая обработка Электроимпульсная обработка, электроэрозионная обработка, ультразвуковая обработка

Механическая обработка Упрочнение вибрацией, ТМО и др.

Наплавка легированного металла Наплавка электрической дугой, плазмой, лазерным лучом, индукционная наплавка

Упрочнение изменением структуры всего объема металла Термообработка Закалка, отпуск высокий и низкий

Анализ известных способов упрочнения, приведенных на слайде, позволил установить, что для упрочнения ножей измельчителей соломы наиболее эффективны по ряду признаков являются: 1) ТВЧ закалка; 2)

индукционная наплавка твердыми сплавами; 3) борирование с нагревом токами высокой частоты, причем последняя технология разработана также в нашем АГАУ.

Борирование обладает преимуществом в следующем: оно способствует возможности изменения свойств поверхностного слоя, варьирование химического состава, а так же создание желаемого сочетания свойств поверхности изделия и сердцевины. Борирование позволяет изменять градиент свойств покрытия в направлении от поверхности к сердцевине [3134]. С другой стороны карбид бора при ТВЧ-борировании вызывает образование в наплавленном слое легкоплавких боридных эвтектик.

Недостатками данного метода является то, что возможно выкрашивание и откалывание боридных слоев с высокой твердостью, сопряженных с более мягкой основой [94].

Для достижения более качественного борированного слоя во избежании его хрупкости используют комплексное насыщение бором совместно со следующими элементами - хромом, никелем и медью. Процесс борирования проходит при температуре 1100-1300°С.

В настоящее время получило развитие упрочнение с изменением химического состава поверхностного слоя детали методом скоростного борирования, где в качестве источника нагрева используется высокочастотное электромагнитное поле, а сам процесс данного метода занимает до 2 минут [35, 36].

1.2.2 Износ и упрочнение ножей соломоизмельчителя (процессы, материалы, технологии)

При взаимодействии лезвия ножа с соломой его режущяя кромка подвергается изнашиванию, что впоследствии приводит к затуплению. Основные виды повреждений ножей ИРС: поломка, деформация, забоины и выкрашивание режущей кромки, затупление. Первые три вида повреждений могут быть объяснены тем, что их образование вызвано некоторыми причинами, такими как попадание инородных тел, а потеря

работоспособности ножей и снижение качества реза образовано затуплением режущих кромок ножа вследствие изнашивания. Значение износа ножа ИРС возрастает по мере удаления его от вала, на котором он закреплен и, вращаясь достигает значения максимума у его торца (рис. 1.5). Из анализа открытых источников и судя по практике, что ножи, изготовленные из сталей 65Г и У8 и упрочненные закалкой, в течение 2-3 часов работы полностью изнашиваются и выходят из строя [36, 37].

Рисунок 1.5 - Характерный износ ножа соломоизмельчителя при достижении предельной наработки (комбайн «Дон-1600»)

4

_ /¿52_

ахти о л о » иас/пь молга

_¿22_

Рисунок 1.6 - Эпюр износа лезвия прямоугольного ножа по длине

Ножи ИРС изнашиваются наравномерно по длине, это вызвано их непостоянной нагрузкой. На рисунке 1.6 показан теоретический эпюр износа ножа ИРС.

Равнопрочное лезвие можно получить, наплавляя слой в соответствии с эпюрой износа при переменном по ширине слое шихты. Для достижения этих целей наиболее соответствуют композиционные сплавы ПГ-УС25, ПС 14-60, Сормайт, и ПГ С27, так как образуемый ими гетерогенный расплав обладает повышенной вязкостью и мало склонен к перераспределению по ширине.

Для определения оптимальной композиции двухслойного лезвия и толщины упрочненного лезвия были проведены исследования, в которых сравнивались ножи, упрочненные наплавкой твердого сплава и ТВЧ-борированием, для того, чтобы прийти к оптимальному соотношению композиции двухслойного лезвия и толщины упрочненного слоя. Характер изнашивания исследовали по вырезанным из них темплетам. В результате было установлено следующее предельное значение остроты режущей кромки: - оно должно быть равным 0,3 мм, угол заострения - 30...35°; при более высоких значениях резание считается некачественным [36].

Следует отметить, что за рубежом для изготовления ножей ИРС разработана специальная сталь Chipper (DIN1.3355, 1.3343, 1.2379, 1.2631, 1.2362) (пр-во Германия). Такая сталь обеспечивает твердость режущей кромки 52-58 HRC. Эти сложнолегированные специальные стали близки между собой по химическому составу, но обладают различным содержанием вольфрама и молибдена, имеют высокое содержание хрома и небольшие добавки ванадия и никеля. Согласно литературным данным [11], стали, производимые в СНГ и имеющие маркировки по ГОСТ 1435, в основном предназначены для производства: пневматических зубил, штампов небольших размеров, рубильных ножей для деревообработки - сталь 6ХС; измерительного и режущего инструмента, для которого повышенное коробление не допустимо, резьбовых калибров, протяжек, метчиков, длинных разверток, технологической оснастки - сталь ХВГ; 106/ 1 (78), 2015, сверл, разверток, метчиков, плашек, гребенок, фрез, машинных штемпелей, клейм - сталь 9ХС; накатных роликов, волочильных валков, матриц и штампов холодного выдавливания - сталь Х12М; молотовых штампов

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Щеголев Александр Владимирович, 2019 год

Список литературы

1. Ткачев, В.Н. Износ и повышение долговечности деталей сельскохозяйственных машин / Ткачев, В.Н. -М.: Машиностроение, 1971. -2 64 с.

2. Буренко, Л.А. Исследование изнашивания и самозатачивания ножей измельчающих аппаратов силосоуборочных комбайнов. Сб. «Повышение износостойкости и долговечности режущих элементов с.-х. машин» Минск, Институт научно-технической информации и пропаганды при Госплане БССР, 1967.

3. Комбайны [Электрон. дан.]. // Режим доступа: http://be1agrosnab.ru

4. Обзор российского рынка сельхозтехники: зерноуборочные комбайны [Электрон. дан.]. // Режим доступа: http://agro2b.ru/ru/companiesnews/18589-0bzor-rossijskogo-rynka-se1hoztehniki-zernou-borochnye-kombajny.html

5. Макаров, В.Н. Влияние основной обработки почвы с внесением соломы на урожай зерна сои и пшеницы / Макаров В.Н. // Науч.-техн. бюл. ВНИИ Сои. -1977. -Вып. 5, 6. -С. 41-49.

6. Ягельский, М.Ю. Оценка качества работы соломоизмельчителя зерноуборочного комбайна / Ягельский, М.Ю., Родимцев, С.А. // Тракторы и сельхозмашины. -2013. -№6. -С. 47-49.

7. Ягельский, М.Ю. Исследование энергии разрушения стеблей растений сельскохозяйственных культур / Ягельский, М.Ю., Родимцев, С.А. // Техника в сельском хозяйстве. -2014. -№ 5. -С. 21-23.

8. Ткачев, В.Н. и др. Индукционная наплавка твердых сплавов. -М.: Машиностроение, 1970, - 183 с.

9. Жудра, А. П., Ворончук А. П. Износостойкая наплавка порошковыми лентами / Жудра А. П., Ворончук А. П. // Сварщик. — 2010. — № 6. — С. 61.

10. Попов, А.А. Теоритические основы химико-термической обработки стали. М., Металургиздат, 1962.

11. Наплавочные материалы стран - членов СЭВ: каталог. -Киев-М.: ВИНИТИ, 1979, - 619 с.

12. Вибрация в технике: справочник / Под ред. К.В. Фролова, в 6 т. -Т. 6. -М.: Машиностроение, 1981. -451 с.

13. Выставкин, С.Б. Виброактивность соломоизмельчителя зерноуборочного комбайна [Текст] / Выставкин, С.Б., Федоренко И.Я. // Вестник АГАУ. -2006. -№ 1(21). -С. 48-50.

14. Ивашко, А.А. Вопросы теории резания органического материала лезвием [Текст] / Ивашко А.А. // Дисс. ... канд. техн. наук -М.:, 1958. -226 с.

15. Патент № 2311015 (RU), Опубл. 27.11.2007. -Бюл. № 33.

16. Стеблов, А.Б. Исследование и разработка сталей для ножей холодной резки [Текст] / Стеблов А.Б., Ленартович Д.В., Понкратин Е.И. // Сталь. -2007. -№ 12. -С. 64-70.

17. Гильотинные ножи [Электрон. дан.]. // Режим доступа: http://teh2.ru/gilotinnye-nozhi

18. Лялякин, В. П. Состояние и перспективы упрочнения и восстановления деталей почвообрабатывающих машин сварочно-наплавочными методами/ Лялякин В. П., Соловьев С.А, Аулов А.В. // Сварочное производство - 2014. -№7.

19. Сенчишин, В.С. Современные методы наплавки рабочих органов почвообрабатывающих и уборочных сельскохозяйственных машин (обзор)/ Сенчишин В.С., Пулька Ч.В. // Автомат. сварка - 2012. - №9. - С.43-54.

20. Козаровец, Н.В. Инновационные технологии упрочнения деталей сельскохозяйственной техники / Козаровец Н.В., Бетеня Г.Ф., Анискович Г.И., Гордиенко А.И., Голубев В.С., Давидович А.Н. // Сборник докладов XII Международной научно-технической конференции 10-12 сентября 2012, г. Углич «Модернизация сельскохозяйственного производства на базе инновационных машинных технологий и автоматизированных систем» - С. 219-228.

21. Ожегов, Н.М. Методы снижения изнашивающей способности почвы при трении деталей почвообрабатывающих машин / Ожегов Н.М., Капошко Д.А., Будко С.И. // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2009. - № 13 - С. 132-133.

22. Черноиванов, В.И. Электроискровая обработка металлов -универсальный способ восстановления изношенных деталей / В.И. Черноиванов, В.П. Лялякин // Организация и технология восстановления деталей. - Москва: ГОСНИТИ, 2003. - С. 301-318.

23. Способ упрочнения режущих кромок противорежущей пластины сельскохозяйственной машины: пат. 2410211 Рос. Федерация: МПК В2 3Н9 В.Н. Хромов, И.С. Кузнецов, А.С.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Орел ГАУ.-№ 2009118085; заявл . 2009.05.12; опубл. 27.01.2011.

24. Ишков, А.В. Износостойкие боридные покрытия для почвообрабатывающих органов сельхозтехники / Ишков, А.В., Кривочуров, Н.Т., Мишустин, Н.М., и др. // Вестник АГАУ. -2010. -№ 9 (71). -С. 71-75.

25. Самошин, И.Г. Справочник молодого термиста / Самошин, И.Г., Токмакова, Е.Г. // -Изд. 2-е, испр. и доп. -М.: Высшая школа, 1966. -343 с.

26. Карпман, М.Г. Износостойкие диффузионные покрытия на сталях для вырубных и чеканных штампов / Карпман, М.Г., Соколова, Н.Х., Дмитриева, Е.М. // Металловедение и термическая обработка металлов. -1992. -№ 10. -С. 7-8.

27. Иванайский, В.В. Влияние природы борирующего агента, флюсов и активаторов на характеристики покрытий, полученных при скоростном борировании легированных сталей / Иванайский, В.В., Ишков, А.В., Кривочуров, и др. // Ползуновский вестник. -2010. -№ 3. -С. 142-146.

28. Айпик, Р. Исследование трения и износа цементированных, нитроцементированных и борированных сталей А1Б1 1020 и 5115 / Айпик, Р., Сельжук, Б., Карамиш, М. // Материаловедение и термическая обработка металлов. -2001. -№ 7. -С. 29-34.

29. Ишков, А.В. Получение износостойких и защитных покрытий на рабочих поверхностях почвообрабатывающих органов сельхозтехники: современное состояние и перспективные направления исследований / Ишков, А.В., Иванайский, В.В., Кривочуров, Н.Т., и др. // Научные исследования: информация, анализ, прогноз. -Колл. монография. -Гл. ЬУШ. -Воронеж: Изд-во ВГПУ, 2011. -С. 185-205.

30. Иванайский, В.В. Упрочнение деталей сельхозмашин и тракторов методом индукционной наплавки: обзор / Иванайский, В.В., Ахмедзянов, Р.К. -М.:ЦНИИТЭИТракторосельхозмаш, 1989. -Вып.6. -Сер. 3. -С. 44.

31. Кривочуров, Н.Т. Анализ методов упрочнения рабочих органов / Кривочуров, Н.Т., Иванайский, В.В., Желтунов М.Г. // Тракторы и сельхозмашины. -2009. -№ 9. -С. 41-43.

32. Иванайский, В.В. Влияние технологических факторов на износ поверхностно-упрочненных стрельчатых лап / Иванайский, В.В., Ишков А.В., Кривочуров Н.Т., и др. // Вестник АГАУ. -2010. -№ 10(72). -С. 92-96.

33. Пахарев, А.В. Повышение показателей надежности ножей куттеров путем совершенствования технологии изготовления и восстановления / Пахарев, А.В. // Дисс. канд. техн. наук -Саратов.:, 2002. -170 с.

34. Искольдский, И.И. Наплавочные боридные твёрдые сплавы [Текст] / Искольдский, И.И. -М.: Машиностроение, 1965. -7 2 с.

35. Иванов, С.Г. Комплексное насыщение сталей бором и хромом -борохромирование [Текст] / Иванов, С.Г., Гурьев, А.М., Кошелева, Е.А., и др. // Ползуновский альманах. -2008. -№4.-С. 53-54.

36. Шаповалов, В.И. Гибкие устройства к зерноуборочному комбайну для укладки соломы в валок [Текст] / Шаповалов, В.И. // Тракторы и сельхозмашины. -1987. -№5. -С. 53-58.

37. Ткачев, В.Н. Износ и повышение долговечности деталей сельскохозяйственных машин [Текст] / Ткачев, В.Н. -М.: Машиностроение, 1971. -342 с.

38. Алифанов, А.В. Исследование химического состава и механических свойств рубильных ножей зарубежного производства [Текст] / Алифанов,

A.В., Цуран, В.В. // Литье и металлургия. -2015. -№ 1 (78). -С.105-112.

39. ГОСТ 5950-2000. Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия.

40. ГОСТ 4405-7 5. Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент.

41. Самсонов, Г.В. Тугоплавкие соединения (справочник) / Самсонов Г.В., Виницкий // И.М. 2-е изд. М., «Металлургия», 19 76. 560 с.

42. Васильев, В.В. Композиционные материалы. / Васильев В.В., Протасов

B.Д., Болотин В.В. и др. // Справочник под общ. Ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского. -М.: Машиностроение, 1990. - 512.

43. Третьяков, В.И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов. 2-изд. М., «Металлургия», 19 76, 528 с.

44. Скороход, В.В. Порошковые материалы на основе тугоплавких металлов и соединений. - К.: Техника, 1982. 167 с.

45. Гуревич, Ю.Г. Карбидостали. / Гуревич Ю.Г., Нарва В.К., Фраге Н.Р. // М.: Металлургия, 1988. 144 с.

46. Федорченко, И. М. Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения. / И. М. Федорченко, И.Н. Францевич, И.Д. Радомысельский и др. // Спавочник. Отв. Ред. И.М. Федорченко. - Киев: Наук. думка. 19 85. 624 с.

47. Кипарисов, С.С. Порошковая металлургия. / Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. // М., «Металлургия», 19 80. 496 с.

48. Мержанов, А.Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез // Физическая химия: современные проблемы / под ред. Я.М. Колотырского.- М.: Химия, 1983.- с.6-45.

49. Левашов, А.Е. Физико-химические и технологические основы с самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. / Левашов А.Е.,

Рогачёв А.С., Юхвид В.И., Боровинская И.П. // М.: Издательство БИНОМ, 1999. -176 с.

50. Установка самораспространяющегося высокотемпературного синтеза: пат. 1861 Респ. Беларусь, МПК7 С 01В 3 1/ 30/ А.В. Беляев, В.М. Забавский, Т.В. Гасак; заявитель ГНУ «Институт порошковой металлургии». - № а 2004 0399; заявл 13.08.20 04; опубл. 01.12.2004.

51. Амосов, А.П. Порошковая технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов: Учеб. пособ. / Амосов А.П., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. // Под научной редакцией В.Н. Анциферова. - М.: Машиностроение-1, 2007. - 567 с.

52. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез: теория и практика /Сборник статей // Под ред. А.Е. Сычева.- Черноголовка: Территория, 2001.- 432 с.

53. Концепция развития самораспространяющегося высокотемпературного синтеза как области научно-технического прогресса /Сборник статей // Отв. ред. Мержанов А.Г. - Черноголовка: Территория, 2003.- 3 68 с.

54. Мержанов, А.Г. Твердопламенное горение /Монография.-Черноголовка: ИСМАН, 2000.- 2 24 с.

55. Мержанова, А.Г. Научно-технические разработки в области СВС /Справочник // Под ред. А.Г. Мержанова.- Черноголовка: ИСМАН, 1999.1 96 с.

56. Ляхов, Н.З. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез нанокомпозиционных порошков интерметаллид/ оксид / Ляхов Н.З., Талако Т.Л., Григорьева Т.Ф., Лецко А.И., Илющенко А.Ф., Беляев А.В., Баринова А.П. // Доклады Национальной Академии наук Беларуси 2006 т. 50. №3, с. 106-110.

57. Коростелева, Г.А. Формирование структуры электроннолучевых покрытий при наплавке композиционных порошков «карбид титана -

Высокохромистый чугун» / Коростелева Г.А., Прибытков. С.С., Каламбаева В.Г., Дураков В.В. // Сборник ВТСНТ - 2015.

58. Ильющенко, А.Ф., Оковитый В.А., Шевцов А.И. Формирование износостойких плазенных покрытий на основе композиционных самосмазывающихся материалов / Ильющенко А.Ф., Оковитый В.А., Шевцов А.И. // - Минск: Беспринт, 2005. - 253 с.

59. Оковитый, В.А. Плазменные износостойкие покрытия с включением твердой смазки // Сварочное производство. - 2002. - № 6. - С. 41-43.

60. Okovityi, V.A. Plasma wear-resistant coatings with inclusions of a solid lubricant // Welding International.- 2002. - Vol. 16, iss. 11. - P. 918-920. -

61. Оковитый, В.А. Получение композиционного керамического материала для нанесения износостойких покрытий / Оковитый В.А., Ильющенко А.Ф., Шевцов А.И., Пантелеенко Ф.И., В.В. Оковитый В.В. // Порошковая металлургия: республиканский межведомственный сборник научных трудов / Национальная академия наук Беларуси. - Минск: Белорусская наука, 2008. - Вып. 31. - С. 156-162.

62. Мельников, С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм / С.В. Мельников. - Ленинград, Колос, 1978. - 560 с.

63. Вольвак, С.Ф. Теоретическое обоснование затрат мощности на измельчение стебельчатых кормов измельчителем с шарнирно подвешенными комбинированными ножами / С.Ф. Вольвак, Д.Н. Бахарев, А.А. Вертий, Е.Е. Корчагина // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. - Белгород: ИПЦ ПОЛИТЕРРА. - 2017. - №1 (13). - С. 23-33.

64. Вольвак, С.Ф. Исследование измельчающих аппаратов незерновой части урожая зерновых культур с шарнирной подвеской ножей на барабане // С.Ф. Вольвак, В.И. Шаповалов / Инновации в АПК: проблемы и перспективы. - 2015. - № 3 (7). - С. 9-16.

65. Вендин С.В., Саенко Ю.В.. К расчёту конструктивных параметров ножей для измельчения пророщенного зерна. Инновации в АПК: проблемы и перспективы- Белгород: ИПЦ ПОЛИТЕРРА.- 2018г. - №1(17). С - 16-31.

66. Саенко, Ю.В. Обоснование частоты вращения ножей дробилки пророщенного зерна / С.В. Вендин, С.А. Булавин, Ю.В Саенко // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2015. - №4. - С. 9-12.

67. Резник, Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. М., «Машиностроение», 19 75, 311 с.

68. Крагельский, И. В. Трение, изнашивание и смазка. Справочник. В 2-х кн. Кн. 2 / под ред. И. В. Крагельского, В. В. Алисина. - М. : «Машиностроение», 1979. - 3 58 с.

69. Амосов, А.П, Разработка комплексно легированных композиционных материаловна основе карбида титана для режущего инструмента / Амосов, А.П, Федоров. А.Ф // Изв. ВУЗов. Сер. Черная металлургия, 19 96 г., № 11, с. 62-65.

70. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов /Г.Б.Синярев, Н.А.Ватолин, Б.Г.Трусов, Г.К.Моисеев. - М.:Наука, 1982. - 263с.

71. Трусов, Б.Г. Термодинамический метод анализа высокотемпературных состояний и процессов и его практическая реализация.- М.:МГТУ, Дисс. докт.техн.наук, 1984. - 29 2с.

72. Ескина, Г.М. Рентгенографический фазовый анализ [Текст] / Ескина, Г.М., Морозов, В.П. - Казань: Изд-во Казанского государственного университета, 2010. -32 с.

73. Кристаллографическая и кристаллохимическаяБаза данных для минералов и их структурных аналогов[Электрон.дан.] // Режим доступа: ht tp: //database. i em.ac. г u/mincryst/rus/index. p hp

74. Международный центр дифракционных данных[Электрон.дан.] // Режим доступа: http: //www.icdd.com/translation/rus/about.htm

75. Обеспечение износостойкости изделий. Метод испытания материалов на износостойкость при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы ГОСТ 23.208-79.

76. Щербина, В.И. Повышение износостойкости ножей барабанных измельчителей кормоуборочных комбайнов[Текст] / В.И. Щербина, В.А. Полуян // Вестник аграрной науки Дона. -2012. -№1. -С. 35-39.

77. Шаповалов, В.И. Исследование изнашивания и самозатачивания ножей измельчителей. [Электронный ресурс] /В.И. Шаповалов, Я.И. Нежинский -URL http: //uchebilka.ru/kultura/127537/index.html

78. Shchegolev, A.V. Modification of wear-resistant coatings of Fe-Cr-C system based on the Cr3C2 obtained with help of SHS method / A.V. Shchegolev, V.F. Aulov, A.V. Ishkov, et al. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.-2018. -Vol.441, -№012047 -hh1-5. doi:10.1088/1757-899X/441/1/012047

79. G. Laird, R. Gundlach, K. Rohrig. Abrasion-resistant Cast Iron Handbook^^^ / Ed. American Foundry Society. -Schaumburg, USA, 2000. -pp. 1-222.

80. Рябцев, И.А. Структура и износостойкость при абразивном изнашивании наплавленного металла, упрочненного карбидами различных типов / И.А. Рябцев, А.И. Панфилов, А.А. Бабинец, и др. // Автоматическая сварка. -2015. -№ 5-6(742). -С.84-88.

81. Лялякин, В.П. Особенности изнашивания пальцев гусениц сельскохозяйственных тракторов и специальных машин с открытыми металлическими шарнирами / В.П. Лялякин, В.Ф. Аулов, А.В. Ишков, и др. // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. -2016. -№ (141). -С. 157-162.

82. Бареян, А.Г. Получение эффекта самозатачивания [Текст] / А.Г. Бареян // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -2005. -№ 12. -С. 23-24.

83. Гаркунов, Д.Н. Триботехника (износ и безызносность) / Гаркунов, Д.Н. -М.:Изд-во МСХА, 2001. -616 с.

84. Курчаткин, В.В. Надежность и ремонт машин [Текст] / Курчаткин, В.В. -М.: Колос, 2000. -7 76 с.

85. Черноиванов, В.И. Особенности изнашивания деталей сельхозмашин, упрочненных композиционными боридными покрытиями БепВ-Ре-В [Текст] / Черноиванов, В.И., Лялякин, В.П., Аулов В.Ф., Ишков, А.В., и др. // Трение и износ. -2015. -Т. 36. -№ 2. -С. 174-180.

86. Иванайский, В.В. Триботехника, надежность и работоспособность технических систем. -Ч. 1. Трение и изнашивание / Иванайский, В.В., Ишков, А.В., Кривочуров, Н.Т., Шайхудинов, А.С. -Барнаул: РИО Алтайского ГАУ, 2016. -70 с.

87. Аулов, В.Ф. Получение износостойких композиционных боридных покрытий на стали 6 5Г при ТВЧ-нагреве [Текст] / Аулов, В.Ф., Иванайский, В.В., Ишков, А.В., и др. // Технология машиностроения. -2015. -№ 2. -С. 3034.

88. Слухоцкий, А.Е Индукторы/ Под ред. А.Н. Шамова - 5-е изд., переоаб. И доп.- Машиностроение. Ленингр. Отделение, 1989-6 9 с.

89. Хасуи А., Моригаки О. Наплавка и напыление / Пер. с японск. В.Н. Попова. -М.: Машиностроение, 1985.

90. Чигарев В.В., Белик А.Г. Порошковые ленты для наплавки // Сварочное производство. -2011. -№8, -С. 38- 44.

91. Лялякин В.П., Аулов В.Ф., Иванайский В.В., Кривочуров Н.Т., Ишков А.В., Коваль Д.В. Особенности индукционной наплавки длинномерных почвообрабатывающих органов сельхозтехники и дорожных машин // Сварочное производство. -2014. -№ 3. -С. 26-30.

92. РСМ-10Б.14.62.120. Нож. Комплект документов на технологический процесс термической обработки. -Ростов-на-Дону: ООО «Комбайновый завод «Ростсельмаш», 22 с.

93. Васильева, В.И. Спектральные методы анализа. Практическое руководство / Васильева В.И., Стоянова О.Ф., Шкутина И.В., и др. // -С-Пб.: Лань, 2014. -416 с.

94. Язики, А. Исследование пахотного инструмента из борированного спеченного железа [Текст] / Язики, А., Чавдар, Ю. // Металловедение и термическая обработка металлов. -2016. -№ 12. -С. 56-60.

95. Sloof, W.G., Delhez, R., de Keijser, Th.H., Schalkoord, D., Ramaekers, P.P.J., Bastin, G.F. Chemical constitution and microstructure of TiCx coating chemically vapour deposited on Fe-C substrates; effects of iron and chromium, // J. of Mater. Sci., 1988, Vol. 23, pp. 1660-1672.

96. Японское общество металлургов. Справочник по металлам (издание 2-е), 1961, с. 12 82, «Марудээн»

97. Амелин Д.В., Рыморов Е.В. Новые способы восстановления и упрочнения деталей машин. - М.: Агропромиздат, 1987. - 151 с.

98. Crankshaft repaired at 30 % saving // Welding Journal. - 1999. - Vol. 58, № 2. - P. 710-715.

99. Юдин, М.И. Приоритетное направление восстановления и упрочнения деталей тракторов и сельскохозяйственных машин / М.И. Юдин // Техника и оборудование для села. - 2002. - № 6 . - С. 3-5.

100. Лялякин В.П. Восстановление и упрочнение деталей в АПК России / В.П. Лялякин // Техника и оборудование для села. - 2005. - № 9. - С. 8-11

101. P.V. Krakhmalev, T. AdevaRodil, J. Bergstrom Influence of microstructure on the abrasive edge wear of WC-Co hardmetals // Wear. — Выпуск 263. — 2007. — c. 240-245.

ПРИЛОЖЕНИЕ

российская федерация

(19)

ЕЗЦ (11) 2 618 604(13) С1

федеральная служба

по интеллектуальной собственности (51) мпк

С01\ 3/56 (2000.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: нет данных

(21X22) Заявка: 2016108346. 09.03.2016

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 09.03.2016

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 09.03.2016

(45) Опубликовано: 04.05.2017 Вюл. №13

(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Би 1596228 Л1 30.09.1990. 1Ш 2089879 С1 10.09.1997. 1Ш 66537 Ш 10.09.2007. ив 4936135 Л1 26.06.1990.

Адрес для переписки:

656049, г. Барнаул, пр-т Красноармейский, 98, Алтайский госагроуннверситет, Сектор охраны интеллектуальной собственности

(72) Лвтор(ы):

Пшков Алексей Владимирович (1Ш), Пванайский Виктор Васильевич (1Ш), Кривочуров Николай Тихонович (ВД5,

Коваль Данилы Валерьевич (1Ш), Соколов Андрей Викторович (1Ш), Щеголев Александр Владимирович (№),

Пванайский Анатолий Васильевич (ЬШ)

(73) Патентообладатель(и): Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) №Ш

(54) Способ определения износостойкости материалов упрочняющих покрытий рабочих органов сельхозмашин

(57) Реферат:

Изобретение относится к испытаниям материалов на износ при трении и предназначено для определения износостойкости материалов упрочняющих покрытий рабочих органов сельхозмашин при их абразивном изнашивании в почве в реальных условиях. Сущность: осуществляют нанесение покрытия на испытуемые образцы, установку их на рабочий орган сельхозорудия, контроль за изнашиванием в процессе работы в абразивной среде и сравнение величин износа. В

«УТВЕРЖДАЮ»

«УТВЕРЖДАЮ» Проректор по HP Алтайского ГАУ

Генеральный директор Ф11^УТКНКомсомольское»

ренинов H.A.

ty- Морковкин Г.Г. « » 20 г.

АКТ

внедрения результатов

научно-исследовательской (диссертационной работы)

Настоящий акт составлен по результатам производственных испытаний (внедрения) результатов диссертационной работы аспиранта Алтайского ГАУ Щеголева A.B., а именно:

1. На испытание были предоставлены экспериментальные ножи ИРС (8 шт.), упрочненные различными способами (два варианта), средняя масса ножа 325±5 г, что отвечает 1ГГД.

2. Ножи были установлены на барабан ИРС комбайна VECTOR 410, вместо штатных деталей парами. Каждая партия деталей, упрочненных одинаковым способом, была равномерно распределена на кронштейнах в центральной зоне барабана.

3. В уборочную компанию 2018 г комбайн выполнил следующие работы: обмолот зерновых культур. Общая наработка комбайна составила 350 га

4. После демонтажа экспериментальной детати и исследования их изнашивания установлено следующее: у ножей с конструкцией покрытия в виде двух прямоугольников весовой износ составил 3,5 %, а у ножей с конструкцией покрытия в виде двух прямоугольных треугольников весовой износ составил 3,1 % (при наработке 4,6 га/нож), причем в обоих случаях экспериментальный профиль фигуры износа не вышел за границы зон упрочнения.

Подписи:

от Алтайского ГАУ аспирант

Щегол ев A.B.

Черниченко В.А.

зав. кафедрой ТКМиРМ

/Г— Крнвочуров Н.Т.

УТВЕРЖДАЮ Проректор по научной работе Алтайского ГАУ

_Г.Г. Морковкин

2019 г.

УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе

Аттайского ГАУ

__С.И. Завалишин

2019 г.

Акт

об использовании (внедрении) результатов диссертационной работы в учебном процессе Алтайского государственного аграрного университета

Мы. представитель научно-исследовательского отдела Атгайского государственного аграрного университета - Г.М. Руденко. и методической комиссии инженерного факультета - В.В. Садов, составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы аспиранта кафедры ТКМиРМ Щеголева A.B. внедрены (использованы) в учебном процессе университета, а именно:

- экспериментальные данные по износу ножей соломоизмельчителя комбайна, упрочненных различными способами, а также экспериментальные данные по стабильности (воспроизводимости) параметров упрочненных деталей (заготовок), полученных в производственных условиях (размеры, масса), включены в текст издания:

1. Ишков A.B., Иванайский В.В., Кривочуров Н.Т., Лященко Д.Н. Применение вариационных рядов в исследованиях по технологии сельскохозяйственного машиностроения и триботехнике: учебного пособие. -Барнаул: РИО Алтайского ГАУ, 2017. -68 с.

Настоящий акт составлен на основании рабочих программ, тематических планов лекций и лабораторно-практических занятий по названным дисциплинам, а также в соответствие с учебным планам подготовки бакалавров по направлению: Агроииженерия в 2017-2018 гг.

Представитель научно-исследовательского отдела Г.М. Руденко

Представитель методической комиссии инженерного факультета В.В. Садов

Заведующий кафедрой ТКМиРМ Н.Т. Кривочуров

0&L

(ТОЛПИСЬ

подпись

Продолжение приложения Г

Исх. № 200-111-2-0667/2017

от 21 декабря 2017 г.

ОТЧЁТ № 111-2-0667/2017

По стендовым испытаниям опытных ножей ИРС предоставленных ФНАЦ ВИМ

В БЭИ ДН ТЦ 2 0 мая 20 17 года на основании Служебной записки № 200.240-1-08 54-2017 от 14.12.2017г. проведены сравнительные стендовые испытаний ножей ИРС на истирание.

Объекты испытаний

Объектами испытаний являются ножи шарнирные для установки на барабан блока измель чителя-разбрасывателя:

1. Опытные ножи, предоставленные ФНАЦ ВИМ толщиной 5 мм (неокрашенные).

2. Эталоные ножи РСМ-10Б.14.62.120 толщиной 5 мм (черного цвета).

На испытания были предоставлены 30 шт. опытных ножей и 10 шт. эталонных ножей, которые устанавливались на вращающийся диск стенда таким образом, что бы в каждом опыте участвовал один эталонный нож (рис. 1). Все ножи испытывались совместно и в одинаковых условиях: частота вращения диска с установленными ножами 1000 об/мин; размер фракций изнашивающего материала 0^10мм; подача изнашивающего материала - периодическая.

Проведение и режим испытаний

Расходный бункер

Рис. 1. Стенд для испытания ножей ИРС.

Перед испытаниями были измерены: масса ножей и их геометрические размеры в зоне режущей кромки на расстоянии 1 34 мм от оси отверстия (что соответствует точкам замеров при ранее проведенных испытаниях серийных ножей). Общий вид ножей, представленных на испытания, показан на рис. 2.

Перед каждым опытом в бункер стенда засыпалось 50 л. щебня мелкой фракции. Пересыпание щебня из бункера в барабан с ножами происходило при открытии заслонки, открываемой периодически таким образом, чтобы были слышны интенсивные щелчки, свидетельствующие о контактах между ножами и щебнем. Время опыта 12 мин, после чего ножи демонтировались со стенда и определялись: масса ножей после испытаний и геометрические размеры в зоне режущей кромки - ширина на расстоянии 134 мм от оси отверстия ножа (см. табл. 1).

Рис. 2. Общий вид ножей, представленных на испытания (расположение в вертикальных рядах слева направо - согласно номера опыта по табл. 1). Опытные ножи - три верхних ряда (серые), эталонные - нижний ряд (черные).

Результаты испытаний

Результаты испытания ножей на стенде представлены в табл. 1, общий вид ножей после испытаний показан на рис. 3.

Таблица 1

Результаты испытаний ножей на стенде

Опытные но жи ФНАЦ В ИМ Эталон

№ оп ыта Опыт №1

Обозначение ножа 1111 2111 3111 Э1

Показатель в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр

До 5 8,72 3 23,58 5 9,35 3 26,78 5 9,46 3 26,31 5 9,22 3 41,2

После 55,14 3 20,37 5 6,63 3 24,2 56,77 324,08 56,48 337,8

Износ 3,58 3,21 2,72 2,5 8 2,69 2,2 3 2,74 3,3 7

Износ, в % к эталону 130,7 95,3 99,3 76,6 98,2 66,2 - -

Порядковый но мер по мере увеличения износа относительно эталона 25 23 22 10 21 4

№ оп ыта Опыт №2

Обозначение ножа 1112 2112 4112 Э2

Показатель в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр

До 5 9,53 3 25,41 5 9,12 3 28,33 5 9,35 3 23,79 5 8,96 3 24,7

После 5 8,01 3 23,73 5 7,06 3 25,37 56,61 3 21,76 5 5,5 322,1

Износ 1,52 1,6 8 2,06 2,96 2,74 2,0 3 3,46 2,64

Износ, в % к эталону 43,9 63,6 59,5 112,1 79,2 76,9 - -

Порядковый но мер по мере увеличения износа 2 2 7 27 17 11

относительно эталона

№ оп ыта Опыт №3

Обозначение ножа 1113 3122 4113 Э3

Показатель в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр

До 5 9,28 3 25,67 5 8,97 305,19 59,19 3 27,34 59,11 3 27,4

После 5 7,48 3 22,38 5 5,87 3 00,27 5 5,77 3 23,75 5 4,76 3 22,9

Износ 1,8 3,2 9 3,1 4,92 3,42 3,59 4,3 5 4,47

Из нос, в % к эталону 41,4 73,6 71,3 110,1 7 8,6 80,3 - -

Порядковый номер по мере увеличения износа относительно эталона 1 8 14 26 16 14

№ оп ыта Опыт №4

Обозначение ножа 1114 2212 4114 Э4

Показатель в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр

До 59,18 321,2 59,3 9 322,85 59,29 329 59,11 3 34,8

После 5 4,51 3 17,52 5 6,75 3 18,97 56,83 3 25,82 5 6,49 3 31,7

Износ 4,67 3,68 2,64 3,88 2,46 3,18 2,62 3,12

Из нос, в % к эталону 178,2 117,9 100,8 124,4 9 3,9 101,9 - -

Порядковый номер по мере увеличения износа относительно эталона 27 28 23 29 20 24

№ оп ыта Опыт №5

Обозначение ножа 1115 2211 4115 Э5

Показатель в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр

До 5 9,05 3 22,07 5 9,59 3 24,88 5 9,57 3 28,04 56,16 3 32

После 55,12 3 17,81 5 6,08 3 21,28 56,23 3 24,16 5 4,82 3 27,4

Износ 3,93 4,26 3,51 3,6 3,34 3,8 8 1,34 4,61

Износ, в % к эталону 293,3 92,4 261,9 78,1 249,3 84,2 - -

Порядковый но мер по мере увеличения износа 30 20 29 13 28 15

относительно эталона

№ опыта Опыт №6

Обозначение но жа 1211 2213 1212 Э 6

Показатель в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр

До 59,3 7 325,42 58,86 321,76 59,12 321,32 58,87 324,4

После 56,08 320,4 5 4,27 315,89 5 5,97 3 17,02 5 2,86 3 17,5

Износ 3,29 5,02 4,5 9 5,87 3,15 4,3 6,01 6,8 8

Износ, в % к эталону 54,7 73,0 76,4 8 5,3 52,4 62,5 - -

Порядковый но мер по мере увеличения износа относительно эталона 5 7 15 16 4 1

№ опыта Опыт №7

Обозначение но жа 1213 2122 1121 Э 7

Показатель в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр

До 58,92 322,12 57,78 304,74 59,16 301,85 59,09 328,9

После 56,76 319,57 53,98 301,89 56,45 299,4 1 54,41 325,1

Износ 2,16 2,5 5 3,8 2,85 2,71 2,44 4,6 8 3,77

Из нос, в % к эталону 46,2 67,6 81,2 75,6 5 7,9 64,7 - -

Порядковый номер по мере увеличения износа относительно эталона 3 5 19 9 6 3

№ опыта Опыт №8

Обозначение но жа 1122 2221 2222 Э 8

Показатель в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр

До 58,48 305,08 59,28 304,82 58,77 305,76 58,85 323,8

После 54,52 300,5 5 55,78 300,8 1 54,98 301,82 53,12 319,5

Износ 3,96 4,5 3 3,5 4,01 3,79 3,94 5,7 3 4,21

Из нос, в % к эталону 69,1 107,6 61,1 95,2 66,1 93,6 - -

Порядковый номер по мере увеличения износа 13 25 8 22 11 21

относительно эталона

№ опыта Опыт №9

Обозначение но жа 4111 3121 2113 Э 9

Показатель в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр

До 59,28 328,5 9 58,62 303,3 3 59,4 3 31,48 59 330,1

После 55,5 3 23,52 51,36 298,23 54,94 3 26,51 5 3,37 3 24,4

Износ 3,78 5,07 7,26 5,1 4,46 4,97 5,63 5,6 9

Износ, в % к эталону 67,1 89,1 129,0 8 9,6 79,2 87,3 - -

Порядковый но мер по мере увеличения износа относительно эталона 12 18 24 19 18 17

№ опыта Опыт №10

Обозначение ножа 2121 1221 2123 Э10

Показатель в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр в, мм т, гр

До 5 8,92 3 07,6 58,06 302,86 59,48 304,15 59,77 330

После 52,73 294,8 5 5,36 298,46 56,66 3 00,31 5 5,46 3 24,3

Износ 6,19 12,8 2,7 4,4 2,82 3,84 4,3 1 5,64

Из нос, в % к эталону 143,6 227,0 62,6 78,0 6 5,4 68,1 - -

Порядковый номер по мере увеличения износа относительно эталона 26 30 9 12 10 6

т^ ф Ф ®

!#<5 Н'5 *Ш ДО "22

Ли !1 1 [ИД • * • • • • • • •

•м им тъ шп где . од

Евши й

• • • •

Э± Э2 ЭЗ

• • • •

э? эв Э9

Рис. 3. Общий вид ножей после 12 минут работы на стенде (расположение в вертикальных рядах слева направо согласно номера опыта по табл. 1). Опытные ножи - неокрашенные, эталонные -

чер ного цвета.

Выв оды

1. Испытанные на стенде опытные ножи ИРС, предоставленные ФНАЦ ВИМ, по линейному износу относительно линейного износа эталонов расположены в следующем порядке (в пор ядке увеличения износа):

1113; 11 12; 1213; 1212; 1211; 1121; 2112; 2221; 1221; 2123; 2222; 4111; 1122; 3122; 2213; 4113; 4112; 2113; 2122; 4114; 3111; 2111; 2212; 3121; 1111; 2121; 1114; 4115; 2211; 1115.

2. Испытанные на стенде опытные ножи ИРС, предоставленные ФНАЦ ВИМ, по весовому износу относительно весо вого износа этал онов расположены в след ующем порядке (в пор ядке увеличения износа):

1212; 11 12; 1121; 3111; 1213; 2123; 1211; 1113; 2122; 21 11; 4112; 1221; 4113; 41 15; 2213; 4111; 3121; 1115; 2222; 2221; 1111; 4114; 1122; 3122; 2112; 1114;2212; 2121.

Начальник бю ро эксперим. исслед ований ДН Инженер п о испытаниям

С.В. Злеинко М.В. Годиунов

Материал Характеристи ка мате риала Модуль дефор маци и Е в кгс/м м2 Коэффициен т Пуассона Ц Коэффициент трения материалов п о стали Г Разрушающ ее контактное напряжение 5р в кгс/мм2 Критическое усилие Ркр в кгс Коэфф ици ент износного действия обрабатыв аемого материала на лезвие

Статически й Динами чески й Расчетно е Экспериментально е

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Кукуруза Стебель слой 3,3-3,5 3,45-3,71 0,007750,0374 0,03 94-0,071 0,52-0,54 0,41-0,47 1,41-1,81 1,62-1,97 8,11-10,3 8,05-10,1 7,2-8,0 8,1-9,3 0,1220,127

Солома пшенична я Стебель слой 26-29 27-31 0,0026-0,056 0,004-0,061 0,3 3-0,39 0,26-0,28 2,05-2,91 2,3-3,05 9.7-11,5 9.8-12,1 9,35-10,4 10,5-11,8 0,22-0,235

Подсол-неч ник Стебель слой 4,0-4,5 4,21-4,6 0,0011-0,068 0,0269-0,04 0,76-0,80 0,52-0,54 1,73-1,98 1,8-2,1 8,7-10,26 7,3-11,2 8,1-9,3 8,86-10,05 0,1410,148

Пше ница озимая Стебель слой 5-7 6-8 0,008-0,09 0,03-0,155 0,3 7-0,4 0,49-0,53 0,98-1,1 1,1-1,3 4,83-5,4 5,3-6,41 5,15-6,4 5,7-6,8 0,11-0,16

Вико-ов ес Слой 3,6-3,8 0,085-0,116 0,3 3-0,35 0,28-0,31 0,9-1,15 4,7-5,81 1,95-5,4 0,08-0,095

Рожь Стебель Слой 5,5-6,8 6,0-8,2 0,0084-,079 0,032-0,162 0,3 6-0,39 0,47-0,5 1,05-1,3 1,15-1,42 4,91-5,65 6,15-6,98 5,8-6,5 6,3-7.4 0,0910,105