Совершенствование лап тяжелых культиваторов с использованием низкоуглеродистых не легированных сталей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.04, кандидат технических наук Романов, Александр Сергеевич

• Романов, Александр Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Романов, Александр Сергеевич

Введение

1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследований

1.1. Конструкция стрельчатых лап культиваторов

1.2. Анализ износа и прочности лап культиваторов.

1.3. Материалы, применяемые для изготовления лап рабочих органов культиваторов

1.4. Цель и задачи исследования.:.

2. Теоретические основы разработки новых лап тяжелых культиваторов

2.1. Анализ прочности серийной лапы тяжелого культиватора.

2.2. Принципиальная схема новой лапы рабочего органа тяжелого культиватора

2.3. Основные параметры новой лапы рабочего органа тяжелого культиватора

2.4. Тяговое сопротивление рабочего органа тяжелого культиватора

2.4.1. Усилия, возникающие при перемещении лапы в почве.

2.4.2. Усилия, возникающие при разрушении почвы рабочей поверхностью лапы.

2.5. Повышение износостойкости новой лапы рабочего органа тяжелого культиватора.

3. Программа и методика проведения экспериментальных исследований и испытаний лап тяжелых культиваторов

3.1. Объект исследований

3.2. Экспериментальные лапы.

3.3. Методика проведения лабораторных исследований

3.3.1. Описание комплекса грунтового канала.

3.3.2. Методика обработки результатов

3.4. Методика проведения лабораторно-полевых исследований.

3.4.1. Проведение сравнительньж исследований и испытаний лап культиваторов

3.4.2. Ресурсные исследования и испытания лап

3.4.3. Агротехническая оценка работы лап.

3.4.4. Энергетическая оценка работы лап

3.5. Методика проведения эксплуатационно-технологических исследований и испытаний лап тяжелых культиваторов

3.6. Методика экономической оценки эффективности применения новых лап тяжелых культиваторов.

3.7. Методика обработки статистических результатов исследований и испытаний лап тяжелых культиваторов.

4. Результаты и анализ лабораторных и лабораторно-полевых испытаний лап тяжелых культиваторов

4.1. Результаты динамометрирования лап

4.2. Результаты крошения почвы лапами тяжелых культиваторов.

4.3. Энергетические показатели агрегата АКНП - 4,0 с новыми лапами (1 вариант) и серийными лапами

4.4. Результаты агрономической оценки работы агрегата АКНП - 4,0 с новыми лапами (1 вариант) и серийными лапами

4.5. Энергетические показатели агрегата АКНП - 4,0 с новыми лапами (2 вариант) и серийными лапами

4.6. Результат агрономической оценки работы агрегата АКНП- 4,0 с новыми лапами (2 вариант) и серийными лапами

5. Результаты эксплуатационно-технологических испытаний новых лап тяжелых культиваторов и их внедрения

5.1. Результаты эксплуатационно-технологических испытаний новых лап.

5.1.1. Анализ результатов эксплуатационно-технологических испытаний новых лап (2 вариант).

5.2. Оценка надежности и износостойкости лап.

5.3. Экономическая оценка лап

5.4. Анализ результатов испытаний лап-на надежность, износостойкость их экономическая оценка.

5.5. Результаты внедрения новых лап тяжелых культиваторов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование лап тяжелых культиваторов с использованием низкоуглеродистых не легированных сталей»

Академик В.П. Горячкин отмечает: ". Вопрос о наиболее экономичном производстве сельскохозяйственных работ возбуждает особые надежды и расчеты на удешевление в первую очередь самой важной, самой дорогой и самой тяжелой работы - пахоты" [1].

Согласно его трудам, практически все виды рабочих органов почвообрабатывающих орудий сводятся к двух- или трехгранному клину. При взаимодействии клина с почвой происходит уплотнение, скалывание, перемещение сколотых комков по клину. Выполнение технологического процесса обработки почвы известными рабочими органами происходит преимущественно за счет одностороннего сжатия почвы. Как показывает анализ [2], способы обработки почвы, основанные на принципе одноосного сжатия почвы, являются низкоэффективными, т.е. необходимы принципиально новые физико-механические решения обработки почвы.

В настоящее время из-за высоких цен на ГСМ и ограниченности их поставок сельхозтоваропроизводителям все большее внимание уделяется мелкой обработке почвы (глубина обработки - 14.16 см), которая основана на применении тяжелых культиваторов типа КПЭ - 3,8 или их рабочих органов.

Главным элементом рабочего органа культиватора, лимитирующего его работоспособность, является стрельчатая лапа [3]. От срока службы лап зависят показатели надежности и долговечности культиватора, а так же эксплуатационные и технологические показатели - производительность, расход топлива, скорость движения и качество выполнения технологического процесса.

В серийном производстве в настоящее время находятся стрельчатые лапы, которые изготавливаются из сталей марки 55Л или 65Г. Высокие цены на листовую легированную высокоуглеродистую сталь способствуют тому, что необходимо производить поиск новых конструкций лап культиваторов, выполненных из сталей более низкого качества, но при этом лапы должны обеспечивать более высокую или одинаковую работоспособность и качественные показатели выполнения работы в сравнении с известными, выпускаемыми промышленностью, лапами.

В этой связи целью настоящей работы является: разработка новой конструкции лап тяжелых культиваторов типа КПЭ - 3.8, с использованием в качестве материала для их изготовления низкоуглеродистых, не легированных сталей, обеспечивающих устойчивое выполнение технологического процесса культивации в соответствии с агротехническими требованиями и снижение себестоимости их изготовления.

Изложенный в диссертации материал - итог работы автора с 1995 года по настоящее время как соискателя кафедры "Технология металлов и материаловедение" Саратовского государственного агроинженерного университета Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова, выполненной на технической базе отраслевой лаборатории специальных сплавов УНПЦ университета, ООО НПФ "ББ", Поволжской МИС, предприятий и хозяйств Саратовской и Самарской областей.

Исследования выполнялись в соответствии с комплексной региональной программой № 640005200 "Научно-технический прогресс в АПК Поволжского экономического региона на 20 лет до 2010 года" и комплексным планом развития НИР Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Оценка прочности известных лап тяжелых культиваторов.

2. Обоснование формы, основных параметров и износостойкости новых лап тяжелых культиваторов.

3. Результаты экспериментальных исследований и испытаний новых лап и их эксплуатационно-технологическая и технико-экономическая оценка.

Заключение диссертации по теме «Сельскохозяйственные и мелиоративные машины», Романов, Александр Сергеевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Применение в настоящее время высокоуглеродистых легированных сталей марок 65Г, 55Л6 которые имеют высокую стоимость, для тяжелых культиваторов приводит к значительному увеличению их себестоимости.

2. Использование низкоуглеродистых дешевых сталей и новых конструктивных решений открывает возможности для создания новых лап, которые по своим энергетическим и качественным показателям не будут уступать известным лапам тяжелых культиваторов.

3. Анализ работы и прочности известных лап показал возможность создания новой лапы тяжелого культиватора из низкоуглеродистых сталей марок 20 и 30, которые по прочности и выполнению технологических операций не уступают известным лапам за счет изготовления лап в виде части конической поверхности соединенной с хвостовиком.

4. Теоретическими и экспериментальными исследованиями были определены основные параметры новой лапы тяжелого культиватора, которые обеспечивают качественные и энергетические показатели не уступающие показателям известных лап.

- угол раствора лапы 2 у = 80°;

- радиус кривизны конической поверхности у основания II = 0,5. .0,8 м;

- ширина захвата лап В = 410 мм;

- толщина листового материала, из которого изготавливается лапа, 8 = 8. 10 мм.

5. Для обеспечения высокой износостойкости и самозатачивания новая лапа должна иметь верхнюю заточку лезвия с углом 15.20°, наплавленную сормайтом, а снизу должна быть предусмотрена возможность крепления сменного долота с двухсторонней заточкой, изготовленного из стали 65Г или стали 55Л.

-996. Результаты испытаний на Поволжской МИС и широкие хозяйственные испытания новых лап показали, что эти лапы по износостойкости, качественным и энергетическим показателям не уступают известным лапам. Из-за более низкой стоимости и высокой надежности пользуются высоким потребительским спросом у сельхозтоваропроизводителей. Годовой экономический эффект от внедрения новой лапы, вместо известной, составляет на 1 ООО шт. 12 600 рублей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Романов, Александр Сергеевич, 2000 год

1. Горячкин В.П. Собрание сочинений - М,; Колос, 1968 - т.2, - 445 с.

2. Бойков В.М. Механико-технологические обоснование эффективных способов и технологических средств основной обработки почвы. // Автореф. дисс. д-ра техн. наук. Саратов, - 199,8. - 35 с.

3. Синйоков Г. Н., Панов И. М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. М.: Машиностроение, 1997. - 232 с.

4. Агеев Л.Е. Основы расчета оптимальных и допускаемых режимов работы машино-тракторных агрегатов. Л., Колос, 1978.

5. Аристов А.Н., Мулл М.Г. Результаты опытов по определению влияния неравномерности глубины вспашки на потери урожая яровой пшеницы. -Труды ЧИМЭСХ, 1972, вып. 57, с. 5 12.

6. Рекомендации по применению чизелъных орудий. / АгроНИИТЭИИТЭ. -М., 1998.-27 с.

7. Сельскохозяйственная техника: Каталог / Под ред. В.И. Черноиванова. М., 1991,-Т. 1. - 364 с.

8. Краснощеков Н. В. Машины для защиты почв от ветровой эрозии. М.: Россельхозиздат, 1977. - 224 с.

9. Протокол № 08-85-98 (4050012) приемочных испытаний лапы плоскорежущей стрельчатой с хвостовиком для культиватора КПЭ-3,8 / Поволжская МИС,Кинель, 1998, 19 с.

10. Протокол № 82-52-99 (102032) приемочных испытаний лап культиватора КПЭ-3,8 / Поволжская МПС, Кинель^ 1999, 28 с.

11. П.Веденятин Г. В., Киртбая Ю. К., Сергеев М. П. Эксплуатация машино-тракторного парка. М.: Колос, 1968,-с. 343

12. Бубнов В. 3., Кузьмин М. В. Эксплуатация машино-тракторного парка. М.: Колос, 1980, с. 65-102.

13. Имамов И. С. Механико-технологические основы теории деформации почвы рабочими органами почвообрабатывающих и посевных машин // Автореф. дисс. д-ра техн. наук. М., 1992.-54 с.

14. Василенко П. М., Короткевич П. С. О влиянии формы бокового профиля режущих рабочих органов и скорости движения на их тяговое сопротивление. Тракторы и с.-х, машины. 1965, № 8, с. 25-27.

15. Ветров Ю. А., Баландинский В. JI. Машины для специальных земляных работ. Киев, Вища школа, 1980.-192 с.

16. Ветров Ю. А. Резание грунтов землеройными машинами. М.: Машиностроение, 1976, с. 29-81.

17. Васильев С. П., Ермолаев Л. С. Об изнашивающей способности почвы. В кн.: Повышение долговечности рабочих органов почвообрабатывающих машин. М. Машгиз, 1960, с. 130-141.

18. Винокуров В. П. Определение выбраковочных параметров режущих элементов рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий. Тракторы и с.-х. машины, 1976, № 10, с. 23-25.

19. Виноградов В. И. Экспериментальное определение усилия, действующего на лезвие лемеха плуга. В кн.: Повышение долговечности рабочих деталей почвообрабатывающих машин. -М.: Машгиз, с. 91-92.

20. Василенко П.М., Бабий П.Т. Культиваторы (конструкция, теория и расчет). Киев, Изд-во АН УССР. 1961. - 239 с.

21. Земледелие с почвоведением / А.М. Лыков, A.A. Короткое, Г.И. Бездырев, А.Ф. Сафонов. М.: Агропромиздат, 1990.-464 с.

22. Венченков H.A., Попов И.Е., Куценко E.H., Пиранков М.Ф. Механизация обработки почвы. М.: Колос, 1972, с. 229.

23. Винокуров В.Н. Пределы изменения тягового сопротивления плуга при износе лемехов. Тракторы и с.-х. машины. 1976, № 1с. 21-22.

24. Винокуров В.Н. Исследование влияния длины носка лемеха и угла наклона затылочной фаски лезвия на глубину пахоты и тяговое сопротивление. -Тракторы и с.-х. машины, 1973, с. 20-22.

25. Винокуров В.Н., Белян В.А., Кутепов А.И. Результаты исследований изна- 102 шивающей способности почв нечерноземной зоны. Тракторы и с.-х. машины, 1975, № 1, м. 26-28.

26. Винокуров В.Н. Влияние износа плужных лемехов на тяговое сопротивление. Тракторы и с.-х. машины, 1978, № 5, с. 18-21.

27. Летошнев М.И. Сельскохозяйственные машины. М. Л. Сельхозгиз, - 1955. - 764 с.

28. Ларин Г.И. Исследование изнашивания рабочих органов плугов на почвах лесной зоны: Автореферат дисс. к.т.н. М., 1974, с.21.

29. Пронин А.Ф., Ларин Г.И., Быков В.Ф. Износ лемехов и показатели пахоты. -Техника в сельском хозяйстве, 1977, № 4, с. 25 26.

30. Кардашевский C.B., Погорелый Л.В., Фудиман Т.М., Лобко П.Н., Брей В.В. Испытания сельскохозяйственной техники. М.: Машиностроение, 1979. с. 288.

31. Иофинов С.А., Лышко Т.П. Эксплуатация машино-тракторного парка. М.: Колос, 1984. с. 340.

32. Огрызков Е.П., Лежнев Г.Н. Характер, физическая сущность и механизм износа лезвий лемехов. Труды Омского СХИ. Омск.: 1973. Т. 114, с. 74 -76.

33. Князев A.A., Баев Н.К. Исследование влияния неравномерности глубины пахоты на урожайность зерновых культур в условиях Среднего Поволжья. -Труды Челябинского института механизации и электрификации с.-х. Челябинск, ЧИМЭСХ. 1972. вып. 57. с. 13 - 18.

34. Полканов И.П., Гаранин Г.В. Качество механизированных работ в сельском хозяйстве. Ульяновский СХИ. Ульяновск. 1982. с. 318.

35. Кацыгин В.В. Некоторые вопросы теории обработки почвы на повышенных скоростях. Механизация и электрификация соц. с / х., 1961, № 1, с. 9 - 13.

36. Иофинов С.А. Эксплуатация машино-тракторного парка. М.: Колос, 1974. с. 473.

37. Иофинов С.А., Агеев JI.E. Основы технической эксплуатация машино-тракторного парка. М.: Колос, 1972. с. 130.

38. Саакян В.К. Контроль качества механизированных работ в полеводстве. -М.: Колос, 1973. с. 271.

39. Панов И.М. Теория пахотных орудий В.П. Горячкина и современные проблемы механизации обработки почвы. Механизация и электрификация соц. с/х., 1968, № 1,с. 20.23.

40. Желиговский В.А. Элементы теории почвообрабатывающих машин и механической технологии с.-х. материалов. Тбилиси, 1960. с. 147.

41. Кукша Г.М. Испытания сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение, 1964. с. 284.

42. Лурье А.Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов. JT.: Колос, 1970. с. 376.

43. Кацыгин В.В. О закономерности сопротивления почв сжатию. Механизация и электрификация соц. с / х., 1962, № 4, с. 28.31.

44. Коганов А.Б. Вопросы технологии основных механизированных процессов полеводства Юго-Востока. Труды Саратовского института механизации с.-х. Саратов, 1960, вып. 21. с. 116.123.

45. Корушкин E.H. Зависимость износа лемехов от состава почв, в кн.: Повышение долговечности рабочих деталей почвообрабатывающих машин. М. Машгиз, 1960, с. 116 - 123.

46. Сахаров И.В., Деграф Г.А., Ержанов А.Е. и др. Основы технологии скоростной обработки почвы. Алма-Ата.: Кайнар, 1969, с. 341.

47. Синеоков Г.Н. Проектирование почвообрабатывающих машин. М. Машиностроение, 1965, с. 311.

48. Решетов Д.Н. Работоспособность и надежность деталей машин. М. Высшая школа, 1974, с. 49 - 63.

49. Карягин В.А. Применение высокопрочного чугуна для изготовления лемехов плугов общего назначения. Дисс. к.т.н; СГАУ, Саратов, 1995, 151 с.

50. Севернев М.М. Износ деталей сельскохозяйственных машин. Л.: Колос, 1982, с. 288.

51. Лурье А.Б., Громбчевский A.A. Расчет и конструирование сельскохозяйственных машин. Л. Машиностроение, 1977, 528 с.

52. Синеоков Г.Н. Рабочие органы культиваторов. М: "Сельхозмашина", 1935, № 9, с. 3 - 12.

53. Гурченко П.Н. Механико-технологическое обоснование параметров почвообрабатывающих машин нового поколения для работы в оптимальном диапазоне скоростей. // Автореф. дисс. д-ра техн. наук. М., - 1987. - 45 с.

54. Кострицын А.К. О сопротивлении почвы рабочим органам почвообрабатывающих орудий. / Тр. ВИМ. М, 1964. - Т. 35. - 254 с.

55. Попов И.М. Перспективы развития конструкций почвообрабатываю-щих машин и орудий // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1987.-№3,-с. 13-16.

56. Рахштадт А.Г. Справочник металлиста. М. Машиностроение, 1976, - 717 с.

57. Федосьев А.Г. Сопротивление материалов. М: Наука, 1970, 544 с.

58. Иванов Н.И. Сопротивление материалов. М: Гостехиздат, 1942, 646 с.

59. Н.С. Ачеркян. Справочник металлиста. Т. 1. М. Машиностроение, 1965, -1007 с.

60. Бойков В.М. Новые способы и технические средства основной обработки почвы. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1998. - 56 с.

61. Кулек А., Кунерс X. Современная земледельческая механика. / Пер. с англ. А.Э:Габриэляна. М: Агропромиздат, 1986.- 349 с.

62. Зеленин А.Н. Физические основы теории резания грунтов. М: Машиностроение, 1950. - 354 с.

63. Федоров Д.И. Рабочие органы землеройных машин. М: Машиностроение, 1989,- 368 с.

64. Зеленин А.Н. Основы разрушения грунтов механическими способами. М: Машиностроение, 1968. - 375 с.- 10565. Механизация защиты почв от водной эрозии в Нечерноземной полосе / Под ред. А.Т. Вагина. Л., Колос. 1977. - 272 с.

65. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М.: 1965. -608 с.

66. Крагельский И.В. Трение и износ. М.: Машгиз, 1962. - 367 с.

67. Хрущев М.М., Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. М.: Наука, 1970. -252 с.

68. Панкин A.B. Обработка металлов резанием. М.: Машгиз, 1961. - 394 с.

69. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979. - 416 с.

70. Веденятин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработка опытных данных. М.: Колос, 1965. - 135 с.-106