close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

bd000103406

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
М А К А Р Е Н К О Алексей Николаевич
ПОВЬППЕНИЕ Э Ф Ф Е К Т И В Н О С Т И К Р О Ш Е Н И Я П О Ч В Ы
СТРЕЛЬЧАТОЙ ЛАПОЙ И Е Е ДОЛГОВЕЧНОСТИ П Р И
ФОРМИРОВАНИИ ГЕОМЕТРИИ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
АРМИРУЮЩЕЙ НАПЛАВКОЙ
Специальность: 05.20.01 - Технологии и средства механизации
сельского хозяйства
05.20.03 - Технологии и средства технического
обслуживания в сельском хозяйстве
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва 2005
Работа вьшолнена в Федеральном государственном образовательном
учреждении высшего профессионального образования «Белгородская
государственная сельскохозяйственная академия» (ФГОУ ВПО БелГСХА)
Научные руководители:
доктор технических наук,
профессор Булавин Станислав Антонович
кандидат технических наук,
доцент Стребков Сергей Васильевич
Официальные оппоненты:
доктор технических наук,
профессор Верещагин Николай Иванович
кандидат технических наук,
профессор Новиков Владимир Савельевич
Ведущая организация - ГНУ «Белгородский научно-исследовательский
институт сельского хозяйства»
Защита диссертации состоится 26 декабря 2005г. в 9.30 на заседании
диссертационного совета Д 220.044.01 при Федеральном государственном
образовате.льном учреждении высшего профессионального образования
«Московский государственный агроинженерный университет им. В. П.
Горячкина» по адресу: 127550, Москва, Тимирязевская ул., 58, ФГОУ ВПО
МГЛУ им. В.П. Горячкина
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.
Автореферат разослан «/^» ^ « г ^ 4 ^
2005 г.
Ученый секретарь диссертационного совета /'
доктор технических наук
/ /
///?Ш*
х
А. Г. Левшин
"^ООС^-Ч
IJnW
S^^bM^^L^
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Для подготовки почвы под посев согласно ГОСТ
26711-89 ее необходимо измельчить на мелкие фракции, уплотнить до опти­
мальных значений и выровнять ее поверхность. Самой сложной и энергоем­
кой задачей в этом цикле работ является измельчение почвы.
Одним из главных недостатков существующих универсальных стрельча­
тых лап с плоскостными деформаторами является некачественное рыхление
почвы, так как боковые грани действуют на разрыхляемый пласт однонаправлено. Интенсификация такого воздействия за счет увеличения крутизны
постановки боковых плоскостей увеличивает деформационный процесс
сдвига. Однако это отрицательно влияет на энергетику процесса.
Степень производимого лапой рыхления определяется величиной угла
крошения и шириной крыла: чем меньше угол и уже крыло лапы, тем меньше
рыхление почвы. Ширину крыла обычно делают уменьшающейся к концу, и
она составляет как минимум 30-50 мм Отсюда можно сделать вывод, что из­
ношенные культиваторные лапы уже недостаточно крошат почву, так как не
отвечают минимально необходимым конструктивным требованиям.
При работе рабочие органы почвообрабатывающих машин постоянно
контактируют с абразивом почвы, что приводит к быстрому их изнашива­
нию. В связи с этим до 80...90% стоимости ремонта почвообрабатывающих
орудий составляют расходы на запасные части. Снизить эти затраты возмож­
но повышением их долговечности.
Одним из направлений решения проблемы повышения качества произ­
водимого крошения во время предпосевной обработки является применение
дополнительных крошащих элементов, получаемых при восстановлении на­
плавкой из твердых износостойких покрытий, позволяющей одновременно
повысить долговечность.
Применение наплавки позволяет увеличить ресурс изношенных и вос­
становленных культиваторньпс лап до ресурса новых, повысить долговеч­
ность новых культиваторньпс лап, а специальные способы нанесения износо­
стойких покрытий изменяют геометрию рабочей поверхности культиваторной лапы и улучшают характеристики рабочего органа. Такой комплексный
подход в сложившихся условиях является перспективным ресурсосберегаю­
щим направлением повышения долговечности культиваторньпс лап с одно­
временным улучшением их агротехнических и прочностных характеристик.
Работа выполнена в соответствии с планом НИР Белгородской ГСХА
2000-2005 гг.
Цель работы. Повьппение эффективности крошения почвы стрельчатой
лапой и ее долговечности при формировании геометрии рабочей поверхности
армирующей наплавкой.
Объектом исследования явл[яется культиваторная лапа с дополнитель­
ными крошащими элементами, формируемь 1^^1(}^^](МЛМКдИ>ИАЯ 1
БИБЛИОТЕКА
|
СП«тввЛя»гАйу' 5
•9 Щ ' « Й ( / " ^
2
Предмет исследований ~ закономерности влияния дополнительных
крошащих элементов на агротехнические и эксплуатационные характеристи-'
ки лапы.
Методика исследований включала проведение лабораторных исследо­
ваний: влияние конструктивных параметров культиваторной лапы с допол­
нительными крошащими элементами и режима работы на тяговое сопротив­
ление лапы; оценки износостойкого покрытия, нанесенного наплавочными
электродами Т-590 на сталь марки Ст. 3, на ее физико-механические свойст­
ва. При эксплуатационных исследованиях проведены сравнительные испыта­
ния экспериментальных к>'льтиваторных лап с дополнительными крошащи­
ми элементами. Обработка данных по результатам исследований проводи­
лась с помощью прикладных программ на ЭВМ.
Научная новизна состоит в теоретическом обосновании геометриче­
ских параметров дополнительных крошащих элементов культиваторной па­
пы (патент Р Ф № 2216138) и предложенном способе их формирования изно­
состойким материалом (патент РФ Ш 2184639). Установлены закономерно­
сти изменения тягового сопротивления лапы с дополнительными крошащими
элементами при различных режимах работы и конструктивных параметрах
дополнительного крошащего элемента. Получены результаты сравнительных
эксплуатационных испытаний.
Практическая ценность работы состоит в создании конструкции куль­
тиваторной лапы с дополнительными крошащими элементами и разработке
технологии формирования крошапщх элементов путем нанесения износо­
стойкого покрытия, что улучшает ее агротехнические свойства, увеличивает
долговечность и повышает прочностные характеристики.
Реализация результатов работы. Результаты исследований можно ис­
пользовать как при производстве новых кулътиваторных лап, так и при их
восстановлении.
Материалы исследований внедрены в АОЗТ «Дон» Новооскольского
района Белгородской области и в АОЗТ «Борисовский завод мостовых ме­
таллоконструкций» Борисовского района Белгородской области, а так же ис­
пользуются в учебном процессе БГСХА при изучении дисциплин «Сельско­
хозяйственные машины» и «Надежность и ремонт машин».
На защиту выносятся:
- обоснование параметров допо.пнительного крошащего элемента;
- закономерности изменения тягового сопротивления в зависимости от
конструктивных параметров культиваторной лапы и режимов работы;
- результаты лабораторных исследований экспериментальной культи­
ваторной лапы в почвенном канале и сравнительных полевых испы­
таний;
- технология формирования крошащего элемента износостойким мате­
риалом при наплавке.
Апробапия. Основные положения диссертации были доложены, обсуж­
дены и получили положительную оценку на: международных научнопрактических конференциях и семинарах Белгородской ГСХА, 2000...2005
гг.; Брянской ГСХА, 2002-2003, 2005 гг.; Харьковского ГТУСХ, 2003-2004
гг.; Ульяновской ГСХА, 2003 г.; Саранского МГУ, 2004 г.
Культиваторная лапа с измененной геометрией рабочей поверхности
экспонировалась на выставках в «БЕЛЭКСПОЦЕНТРЕ»
Торговопромышленной палаты Белгородской области (2002 г.), во Всероссийском
Выставочном Центре г. Москва (2002 г., серебряная медаль лауреата выстав­
ки).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликова­
но 14 печатных работ и получено 2 патента на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти
глав, С1шска литературы и приложений. Работа изложена на 116 страницах
машинописного текста, содержит 8 таблиц, 38 рисунков и 10 приложений.
Список литературы включает 112 наименований, в том числе 3 на иностран­
ном языке.
ОСНОВНОЕ С О Д Е Р Ж А Н И Е Р А Б О Т Ы
Во введении обоснована актуальность темы, представлена общая харак­
теристика работы и научные положения, выносимые на защиту.
В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследований» проведен
анализ механических факторов, влияющих на структурообразование почвы
при почвообработке и механизм влияния рабочего органа на почву, рассмот­
рены операции, выполняемые культиваторной лапой, а так же параметры
культиваторных лап и их силовая характеристика. Здесь же дан обзор наибо­
лее перспективных способов и материалов, необходимых для повышения
долговечности рабочих органов почвообрабатывающих машин. Вопросам
почвообработки и способам повышения долговечности рабочих органов поч­
вообрабатывающих машин посвящены работы Кленина Н.И., Сакуна В.А.,
Горячкина В. П., Сабликова М.В., Листопада Г.Е., Василенко В,В., Корабельского В.И., Синеокова Г.Н., Панова И.М., Ерохина М.Н., Новикова B.C., Тка­
чева В.Н., Черноиванова В.И., Малышева Б.Д., Батищева А.Н., Голубева,
И.Г., Лялякина В.П., Левшина А.Г., Верещагина Н.И., Скороходова А.Н.,
Мордвинцевой А.В., Прохорова Н.Н. и др.
На основании анализа литературных источников и в соответствии с поставлеьшой целью, необходимо решить следующие задачи:
1. Установить зависимости для расчета и определить параметры до­
полнительного крошащего элемента.
2. Разработать конструкцию культиваторной лапы, позволяющую
увеличивать степень крошения, при равных энергозатратах.
3. Разработать технологию нанесения износостойкого покрытия, по­
зволяющую получить дополнительный крошащий элемент и при
этом повысить долговечность культиваторной лапы и ее прочно­
стные характеристики.
4. Выявить закономерности влияния технологических характеристик
(скорости движения, глубины обработки) и геометрических пара-
метров дополнительного крошащего элемента (высоты валика) на
тяговое сопротивление культиваторной лапы.
5. Провести сравнительные эксплуатационные испытания новых
культиваторных лап из стали Ст.З, лап, наплавленных сормайтом
и экспериментальных лап. Дать экономическую оценку наз^нотехнической разработке.
Во второй главе «Обоснование параметров и разработка конструкции
культиваторной лапы с дополнительными крошащими элементами» разрабо­
тана математическая модель движения частицы почвы по рабочей поверхно­
сти культиваторной лапы, а так же предложена конструкция культиваторной
лапы и технология получения дополнительных крошащих элементов.
Рассмотрим движение частицы почвы по рабочей поверхности культи­
ваторной лапы с дополнительными крошащими элементами (рис. 1). Предва­
рительно зададимся некоторыми начальными условиями.
Z
Рис. 1. Схема движения частицы почвы по поверхности крошащего валика
Пусть t - время; г = Ои1=То - начало и конец рабочего процесса, со­
вершаемого рабочим органом (лапой) О (лапа жестко закреплена на стойке,
неподвижной по отношению к корпусу машины);
А - плоскость, являющаяся рабочей поверхностью лапы.
Обозначим h -плоскость микрорельефа поля и будем считать ее гори­
зонтальной.
Для дальнейшего примем следующие допущения:
5
1.
2.
С течением времени t е [0;Т^] движение тела О будем считать
только поступательным.
Если
К = F (f) - скорость движения лапы и
—
i'»
V, = i J F ( 0 ^ ^ TO при f е[0;Го]
(1)
v(t) = F, 1
г
F ( 0 II h\
(2)
Следовательно, подвижную систему координат, жестко связанную с
телом О, можно считать инерциальной при
Oit<T,
(3)
Из выше сказанного следует, что движение частиц почвы (почвенных
агрегатов) по отношению к подвижной системе координат (а именно их пе­
ремещение по рабочей поверхности лапы) описывается такими же уравне­
ниями, как если бы они двигались относительно неподвижной системы.
Пусть почвенный комок т столкнулся во время рабочего процесса с
плоскостью А, продолжает свое движение, перемещаясь по ней чисто посту­
пательно, при этом контактируя с ней одной и той же элементарной площад­
кой dS своей поверхности.
Предполагаем, что касание комка с рабочей поверхностью лапы проис­
ходит при t = О в точке О, которая принадлежит плоскости А, следовательно,
л
а = (к,А),я а = const.
Примем следующие обозначения:
М
- положение центра инерции М площадки dS в момент t = to
Введем неподвижную относительно тела О прямоугольную систему
координат Охуг'ось Оу параллельна плоскости рабочей поверхности А и пер­
пендикулярна направлению движения; ось O^J. А, а луч О* направлен вверх,
следовательно, О^уг - инерциальная система отсчета.
Для моделирования движения частицы почвы по рабочей поверхности
культиваторной лапы с дополнительными крошащими элементами вводим
систему координат в виде естественного трехгранника, для которого будут
справедливы формулы Серре-Френе.
Для сохранения стандартного вида формул будем записывать естест­
венный трехгранник кривой и единичный вектор нормали к плоскости А со­
ответственно в форме (т,п,Ь).
Для производных от векторов (т,п,Ь) сопровождающего трехгранни­
ка справедливы формулы Серре-Френе:
% = Кп; ^—Кп;
^—ТЬ,
Т- кручение.
(4)
Система сил состоит из равнодействующей гравитационных сил,
нормальной реакции плоскости А и диссипативной силы.
Выполнив ряд математических преобразований, применяя теорему о
спрямляемости кривой и формулы Френе, получаем систему уравнений, ко­
торая дает полное аналитическое описание движения почвенных частиц по
рабочей поверхности культиваторной лапы с дополнительными крошащими
элементами.
Г V^
<
g smo!cos0.
mV =mg sma-cos0-/K,
V,
(5)
R = mg cos a,
^Фё.
где V - скорость движения частицы; р - радиус кривизны; g - ускорение
свободного падения; а - угол крошения; 9 - угол смежности; m - масса час­
тицы;/- коэффициент трения; R - равнодействующая системы сил.
Решив систему уравнений (5) относительно а получили графическую
зависимость угла крошения а от ухла смежности 9 (рис. 2). Так как угол
смежности в находится в пределах 140... 170 градусов, то угол а будет равен
«25...35 градусов.
во
70
80
Угол крошения, фад.
3
8
18
23
L
_13
1_
J28
Высота дополнительного крошащего злемекга, мм.
Рис. 2. Зависимость ут.ча крошения а от угла смежности 9
При решении системы уравнений (5) использовалась универсальная
подстановка:
\-tg'
2tS-
I + /g^^
l+/g^'
(6)
2
° 2
В результате теоретических исследований усхановлен диапазон высо­
ты дополнительного крошащего элемента (3...8 мм), необходимый для даль­
нейших исследований.
При математическом моделировании процесса движения частицы
почвы по рабочей поверхности модернизированной культиваторной лапы
применялись методы математического анализа, дифференциальной геомет­
рии, интегрального и вариационного исчисления, а так же магематическои
физики.
Предлагаемая культиваторная лапа состоит из лемеха 1 (рис. 3) с ре­
жущей кромкой 2. Вдоль режущей кромки сверху ее выполнен валик 3 из из­
носостойкого материала, который расположен по линии наплавки 4 под уг­
лом <Х\, меньшим или равным уыу раствора лемеха (Хг , для предотвращения
зависания сорняков, согласно условию скольжения стеблей и корней расте­
ний по режущей кромке. Валик получен при наплавке с проплавлением мате­
риала культиваторной лапы в зоне 5, которая расположена по линии наплав­
ки 4. С тыльной стороны режущей кромки лемеха выполнена технологиче­
ская канавка 6, которая расположена вдоль режущей кромки. Технологиче­
ская канавка заплавлена износостойким материалом, который образует изно­
состойкую поверхность. Валик и заплавленная канавка соединены между со­
бой зоной проплавления 5.
Рис. 3. Схема культиваторной лапы
8
При охлаждении от температуры кристаллизации до нормальной темпе­
ратуры создаются сжимающие напряжения, что создает эффект армирования,и получается более прочная cTpyRTj^a основного материала.
В третьей главе «\{етодика проведения исследований» изложены про­
грамма экспериментальных исследований, описание экспериментальных ус­
тановок и оборудования, методика обработки экспериментальных данных
Программа исследований включала исследование влияния конструктив­
ных параметров культиваторной лапы с дополнитепьными крошащими эле­
ментами и режима работы на тяговое сопротивление; исследование износо­
стойкого покрытия, нанесенного наплавочными электродами Т-590 на сталь
марки Ст 3, на физико-механические свойства, а так же проведение сравни­
тельных экспл^'атационных испытаний разработанных культиваторных лап,
лап, наплавленных сормаитом и новых культиваторных лап, изготовленных
из стали Ст 3.
Для исследования влияния конструктивных параметров лапы с изменен­
ной геометрией рабочей поверхности и режима работы на тяговое сопротив­
ление был проведен эксперимент.
При проведении опытов было использовано следующее оборудование:
канал почвенный, металлическая линейка 1 м, блок измерения тягового уси­
лия.
Почвенный канал представляет собой металлический ящик длиной 24 м
и шириной 1,1 м, по верхним кромкам которого установлены рельсы. На
рельсах установлена подвижная тележка, на которую устанавливается рабо­
чий орган. В движение тележка приводится от приводной станции, вклю­
чающей в себя электродвигатель, пятиступенчатый редуктор, сменные звез­
дочки, две цепные передачи, барабан. Скорость движения тележки изменяет­
ся с помощью редуктора, который позволяет получить следующий ряд ско­
ростей: 1,3; 1,6; 2,1; 2,8; 3,5 м'с. В разрыв троса и тележки был помещен про­
межуточный элемент с тензодатчиками (тензозвено), с помощью которого
была получена величина тягового усилия.
Испытание при различном сочетании влияющих факторов проводили по
трехуровневому плану второго порядка Бокса-Беккина для трех факторов,
включающему 15 опытов.
Область варьирования скорости движения тележки в канале выбиралась
в диапазоне 1,7- 2,8 м/с, из условия наибольшего приближения к натураль­
ным полевьги условиям, установленным агротехническими требованиями на
культивацию, и возможного диапазона ступенчатого регулирования привод­
ной станции.
Высота валика на натурной модели изменялась в диапазоне 3-8 мм, ис­
ходя из предварительных расчетов, проведенных на основании пол^-ченных
теоретических зависимостей.
Глубина обработки изменялась в диапазоне 6-12 см, исходя из приня­
тых агротехнических требований на культивацию.
проводились лабораторные исследования физико-механических свойств
наплавленного слоя.
Объектом испытания является покрытие, нанесенное способом ручной
электродуговой наплавки наплавочными электродами марки Т590-0-НГ ГП40 (ГОСТ 9466-75) на материал кулътиваторных лап, изготовленных из ста­
ли марки Ст. 3. Наплавку проводили электродами диаметра 4 мм при посто­
янном токе (1=200 А) обратной полярности. Наплавляемый слой проверяли
на сплошность, наличие пор и раковин.
Образцы готовили с одно- и двухслойным последовательным наплавлением. При однослойной наплавке толщина наплавленного слоя составила 3
мм, при двухслойной - 5,.5 мм. Толщина основного металла 8 мм.
После наплавки охлаждение детали проводили на воздухе.
При проведении испытаний на физико-механические свойства использо­
вали разрывные машины Р-5 и Р-50.
Мшфотвердость наплавленного слоя определяли с помощью микро­
твердомера ПМТ-3 при нагрузке 100 г. на микрошлифе образца, вырезанного
из наплавленной детали.
В механической мастерской производили вырезку заготовок и изготов­
ление образцов (рис. 4).
h J
L h
L/2
a
Рис.4. Образец для физико-механических испытаний
Таблица 1. Размеры образцов для физико-механических испытаний
Размеры в мм
Толщина основ­ Ширина рабочей Длина рабочей j Общая длина
ного металла а
части образца b части образца 1
образца L
8
20±0,5
60
L =2 1
Все образны были тщательно осмотрены, замерены, промаркированы.
На образцах не наблюдалось видимых дефектов наплавки (пор, шлаковых
включений, непроваров, подрезов, трещин, грубых рисок от обработки, вы­
водящих образец за требуемый класс чистоты поверхности, изгиба, отступ­
лений по надрезам). Образцы с указанными дефектами выбраковывались и
заменялись новыми.
По каждому виду испытаний было не менее трех образцов.
Маркировку ставили на нерабочих частях образцов (на торцах под за­
хваты).
10
Были проведены сравнительные эксплуатационные испытания культиваторных лап с крошащими элементами, таи, наплавленных сормайтом и
обычных культиваториых лап, изготовленных из стали Сг.З.
При проведении испытаний применяли следующие материалы и обору­
дование' линейка ГОСТ 17435-'72 - для замера глубины обработки: мерная
линейка НСИ - для замера высотъг гребней, набор почвенных решег с диа­
метром отверстий 10, 25, 50, 100 мм - для определения крошения; весы В Т К
МТГУ 64-1-1067 - для определения фракционного состава почвы; рулетка
ТУ-РСФР 17-25-7622-79 - для определения параметров участка; весы РН10Ц13У (ГОСТ-13882-68) - для определения износа весовым методом; штан­
генциркуль 11Щ-11-160-0,05 - для определения линейных размеров.
Крошение почвы определяли по пробам, отбираемым в 4 точках у^гастка,
две по ходу движения, две - в обра-гаом направлении, с площадок 0,25 м' на
глубину обработки не ранее, чем через час после прохода агрегата (согласно
РД 10.4 2-89). Влажность почвы при этом составича 25%. Величину износа
определяли весовым методом и методом замеров основных контро^тируемых
размеров.
Замеры основных геометрических размеров кулыиваторных лап про­
изводились по схеме, представленной на рис. 5.
iUfxna вапкэ
Рис. 5. Основные контролируе;.ше геометрические параметры
Обработку результатов экспериментов проводили с помощью методов и
формул математической стагистики с использованием прикладных программ
ПК.
В четвертой главе «Результаты исследований и их ана.лиз» представле­
ны экспериментальные данные исследования разработанной культиваторной
лапы с дополнительными крошащими элементами и проведен их анализ.
11
После обработки экспериментальных данных, полученных при испыта­
нии натурной модели, зависимость тягового сопротивления от глубины обра­
ботки, скорости движения и высоты крошащего валика имеет вид:
J? = -1.74la^-0.64/j^-32.922F410.7327 « + 170.6577 +
+11.393/) + 33,925а - 230.483
(7)
где а - глубина обработки, см; h - высота крошащего валика, мм; V скорость движения, м/с.
Графическое отображение частных зависимостей, вытекающих из (7),
представлены на рис. 6, 7, 8.
Х'^^^°>^
б)
Рис. 6. Тяговое сопротивление при различной высоте крошащего валика:
а) - 3 мм; б) - 8 мм.
б)
Рис. 7. Тяговое сопротивление при различной глубине обработки:
а) - 6 см; б) -12 см.
12
Рис. 8. Тяговое сопротивление при различной скорости движения:
а)-1,7 м/с; б)-2,8 м/с.
Анализирз'я диаграммы можно сказать, что наибольшее влияние на тя­
говое сопротивление оказывают глубина обработки и скорость движения.
Высота крошащего валика мало влияет на тяговое сопротивление.
Содержание в почве фракций размером 1-25 мм при обработтсе обычной
лапой 73%; при обработке лапой с дополнительными крошащими элемента­
ми 88%.
Срок службы рабочих органов почвообрабатывающих машин опреде­
ляется их долговечностью, которая в свою очередь зависит от твердости по­
верхности, непосредственно соприкасающейся с абразивными частицами
почвы.
Установлено, что средняя микротвердость наплавленного слоя при од­
нослойной наплавке составляет 930 кг/мм^ и 1231 кг/мм^ - при двухслойной.
Микротвердость основного материала, стали Ст. 3 составляет 197 кг/мм^. Та­
ким образом, твердость наплавленного слоя режущей кромки рабочих орга­
нов почвообрабатывающих машин после наплавки возрастает в 4,7...6,2 раза.
На рис.9 представлено изменение микротвердости по глубине наплавленного
слоя. С увеличеггаем твердости поверхностного слоя, контактирующего с аб­
разивным зерном, снижаются потери на преодоление трения.
Предел прочности при растяжении у образцов с покрытием, нанесенным
способом ручной электродутовой наплавки наплавочными электродами мар­
ки Т590-0-НГ Г-П40 (ГОСТ 9466-75) на материал культиваторных лап, изго­
товленных из стали марки Ст. 3 составил в среднем 403 МПа, при его значе­
нии у стали Ст. 3 - 340 МПа. Предел прочности при изгибе составил 15,9
МПа (случаев деформации при работе лап не наблюдалось).
В результате сравнительных полевых испытаний получены данные по
весовому и линейному износу. Анализируя их можно сказать, что наиболь­
шему износу по массе подверглись новые культиваторные лапы из стали
марки Ст.З. Их средний износ на 44% (27 г) больше чем у опытных лап, на­
плавленных электродами Т-590 и на 63% (34 г) больше чем у лап, наплавлен­
ных сормайтом.
13
-0,вв
-0,ie
-0,1
-O.oe
-0,02
о
0,02
0,в
Расетоянив от границы слоя и основного маталла, мм.
2,5
5
Рис. 9. Изменение микротвердости по толщине наплавленного слоя
Однако, износ лап, наплавленных электродами Т-590 больше на 13% (7
г) чем лап, наплавленных сормайтом. Это объясняется тем, что нахшавленный материал имеет большую плотность и при меньшем объемном износе
большую массу.
Экспериментальные культиваторные лапы имеют меньший линейный
износ (рис. 10), чем новые культиваторные лапы из стали Ст.З, и лапы, на­
плавленные сормайтом по всем параметрам: средний износ крыла в средней
части - на 2,1 мм; средний износ носка по длине - на 7,3 мм; средний износ
носка по толщине - на 1,29 мм. При этом наработка на 1 лапу составила 10
га.
В пятой главе '<Экономическая эффективность применения способа на­
плавки износостойкого покрытия» проведен экономический расчет целесо­
образности восстановления, себестоимости восстановления и экономической
эффективности от повышения долговечности.
Экономическая целесообразность восстановления определялась из ус­
ловия снижения затрат на единицу наработки, т.е. предельное значение кри­
терия эффективности Кэ должно быть больше действительного критерия эф­
фективности ремонта Кр
Кэ^К,.
(8)
14
И, мм
Ширина крыга. в Ширина крыла з
средней
средней
часп|(левого)
частн(лравого)
Расга1яийе от
носка ао
отзерстия
Толщина Hoci^a
0Новая из стали С т З ШСормайт аТ-590
Рис. 10. Результаты испытаний на износостойкость
После соответствующих подстановок получим:
Цн ~ ^^ост у ^locT + Сд + Е • Ку - С20СТ
(9)
где Цн - цена новой детали, руб ; Сост - остаточная стоимость детали после
выработки доремонтного ресурса, руб.; Св - себестоимость восстановления
детали, руб.; С юс г - остаточная стоимость изношенной детали, руб.; Сгост остаточная стоимость восстановттенной детали после ее использования, руб.;
Тц и Тв -ресурс соответственно новой детали до ремонта и восстановленной,
га; Ку - удельные капитальные вложения; Е - нормативный коэффициент эф­
фективности капитальных вложений.
При цене новой детали 97,5 руб. себестоимость восстановления состав­
ляет 28,17 руб. Экономический эффект рассчитыаачся из условия что изно­
шенная деталь сдается в металлолом, а взамен ее станет новая и составил
58,96 руб. на одну лапу. Срок ок^тлаемости 1,53 года.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Основываясь на .методы математического анализа, дифференциаль­
ной геометрии, интеграчьяого и вариационного исчисления, а так же матема­
тической физики разработана методика расчета и установлены теоретические
зависимости, позволившие определить диапазон высоты дополнительного
крошащего элемента для исследований, который составил 3... 8 мм.
2. Разработана конструкция культиваторной лапы с измененной гео­
метрией рабочей поверхности, на которой выполнены дополнительные кро­
шащие элементы, позволяющие увеличить степень крошения почвы в сред­
нем на 15... 17%.
3. Разработана технология получения дополнительных крошащих эле­
ментов нанесением износостойкого покрытия электродами марки Т-590 на
материал культиваторных лап, изготовленных из стали марки Ст.З, позво-
15
ляющая увеличить твердость наплавленного слоя режущей кромки в 4,6...6,2
раза.
4. Установлена зависимость тягового сопротивления культиваторной
лапы от скорости движения, глубины обработки и высоты дополнительного
крошащего элемента.
5. Установлено, что использование технологии армирующей наплавки
позволяет повысить износостойкость экспериментальных культиваторных
лап, наплавленных электродами марки Т-590 в 1,5 раза, по сравнению с ла­
пами, наплавленными сормайтом и в 4,2 раза, по сравнению с обычными
культиваторными лапами, изготовленными из стали Ст.З. При этом наработ­
ка в га на 1 лапу до предельного состояния у экспериментальных лап больше
в 4 раза, чем у обычных культиваторных лап.
6. Фактический расход топлива при предпосевной культивации с ис­
пользованием культиваторных лап с дополнительными крошащими элемен­
тами составил в среднем 4,3 л/га, что на 0,6 л/га меньше (за счет остроты лез­
вия) чем при использовании новых культиваторных лап из стали Ст.З.
7. Применение способа нанесения износостойкого покрытия позволя­
ет увеличить долговечность культиваторных лап как после ремонта так и но­
вых и получить за счет этого расчетный экономический эффект в размере
58,96 руб. на 1 культиваторную лапу.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих ра­
ботах:
1. Стребков С В . , Макаренко А.Н. Технология армирующей наплавки. /
Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути
их решения. Материалы V международной научно-производственной конфе­
ренции. - Белгород, 2001. -С.146.
2. Булавин С.А., Стребков С. В., Макаренко А.Н. Предпосылки к совер­
шенствованию рабочих органов почвообрабатывающих машин с использова­
нием технологии армирования при наплавке. / Депонированная статья №102
ВС-2001. Вьтуск 4.3, БД «Агрос» №0329600034 в НТЦ «Информрегистр»
(НИИТЭИагропром), 2001
3. Булавин С.А., Стребков С. В., Макаренко А.Н. Повышение долговеч­
ности культиваторных лап при наплавке. / Конструирование, использование
и надежность машин сельскохозяйственного назначения. Сборник нау-чньпс
работ. - Брянск, 2002 - С.181-185.
4. Булавин С.А., Стребков С. В., Макаренко А.Н. Культиваторная лапа с
крошащими элементами. / Проблемы сельскохозяйственного производства на
современном этапе и пуги их решения. Материалы V I международной науч­
но-производственной конференции. -Ч.П. Механизация, экономика. Белгород: Издательство Белгородской ГСХА, 2002. - С.8
5. Булавин С.А., Стребков С В . , Макаренко А.Н., Горбатов С.А. Способ
наплавки износостойких покрытий / Патент РФ № 2184639. Бюл № 19. 2002г.
6. Стребков С. В., Булавин С.А., Макаренко А.Н. Образование криволи­
нейной поверхности для эффективного крошения культиваторной лапой. /
16
Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственно­
го назначения. Сборник научных работ. - Брянск, 2003 - С.21
7. Стребков С. В., Булавин С.А., Макаренко А.Н. К обоснованию пара­
метров культиваторной лапы с крошащими элементами. / Проблемы сельско­
хозяйственного производства на современном этапе и пути их решения. М а ­
териалы V I I международной научно-производственной конферешдии. -Ч.П. Белгород: Издательство Белгородской Г С Х А , 2003. - С. 13
8. Сгребков С, В., Макаренко А..Н. Кульгиваторная лапа с улучшенными
агротехническими свойствами, пол^-ченная с помощью технологии упрочне­
ния / Инновационные технологии в аграрном образовании, науке и А П К
России. Материалы всероссийской научно-производственной конференции.
Часть I I I . У.тьяновск: Издательство Ульяновской Г С Х А , 2003. С. 278-281
9. Стребков С В , Булавин С.А., Макаренко А.Н., Горбатов С.А. Культиваторная лапа /Патент Р Ф № 2216138 Бюл. № 32. 2003 г.
10. Стребков С. В., Булавин С.А., Макаренко А . Н . Повышение эффек­
тивности крошения почвы культиваторной лапой. / Проблемы сельскохозяй­
ственного производства на современном этапе и пути их решения. Материа­
лы международной научно-производственной конференции, посвященной
25-летию образования Белгородской государственной сельскохозяйственной
академии -Белгород 2003.- Изд. Б е л Г С Х А , -С. 118
11. Стребков С. В., Макаренко А.Н. Формирование прочностных харак­
теристик рабочего органа при наплавке. I Повышение эффективности функ­
ционирования механических и энергетических систем: Междун. науч. -техн.
конф./(г. Саранск, 2''-29 окт. 2004 г.) Сб. науч. тр. М Г У Тип. «Крас. Окт.»,
2004. С 190-193
12. Макаренко А . Н , Сгребков С В., Булавин С.А. Лабораторные испы­
тания лапы с крошащими элементами в почвенном канале. / Проблемы сель­
скохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения.
Материалы I X мелчцународной научно-производственной конференции Ч.П. -Белгород: Издательство Б е л Г С Х А , 2005. - С.157-158
13. Макаренко А.Н., Стребков С В . , Булавин С.А. Повышение эффек­
тивности крошения почвы культиваторной лапой с дополнительньпии кро­
шащими элементами, получаемыми по технологии армирования при наплав­
ке. / Повышение эффективности использования ресурсов при производстве
сельскохозяйствегшой продукции. Сборник научных докладов X I I I междуна­
родной научно-пракгической конференции «Новые те.хнологии и техника для
ресурсосбережения и повышения производительности труда в сельскохозяй­
ственном производстве». -М.: «Изд-во В И М » , 2005. С.219-224
14. Булавин С.А., Стребков С В . , Макаренко А.Н.. Толсюпятов С Н .
Аналитическое описание движения почвенных частиц по рабочей поверхно­
сти модернизированной культиваторной лапы. / Бюллетень Haj-HKbix работ.
Выпуск 2. -Белгород. -Изд Б е л Г С Х А , 2005. С.97-104
Подписано к печати i^.H. 05
Формат 60x84 1/16
Бумага офсетная. Печать офсетная.
Уч.-изд. л. 1,0
Тираж 100 ■»кз.
Заказ i<«33S
Федеральное государственное
образовательное учреждение
высшего профессионального
образования «Московский
государственный агроинженерныи
университет имени В.П. Горячкина
Отпечатано в лаборатории
оперативной полифафии
ФГОУ ВПО МГАУ
127550, Москва, Тимирязевская, 58
»231бг
РНБ Русский фонд
2006-4
24754
Г
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
893 Кб
Теги
bd000103406
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа