Influence of reinforcement of ploughshares surface on their thickness wear

Full Text

Введение Непрерывный непосредственный контакт деталей рабочих органов плуга с абразивной средой приводит к их интенсивному изнашиванию. Наибольшее воздействие почвенный слой оказывает на плужный лемех. На его поверхности можно выделить две основные зоны износа - носовую часть и лезвие. Носок лемеха подвержен наибольшему давлению почвенной массы, что вызывает наиболее активное изнашивание на данном участке [1-3]. В связи с этим есть потребность в создании условий, ведущих к увеличению срока службы детали. Оценку износа лемеха принято проводить по пяти геометрическим параметрам: его ширине в различных плоскостях, потере размеров носка, ширине и глубине лучевидного износа, изгибу [1]. Один из методов, способствующих снижению износа деталей рабочих органов почвообрабатывающих машин, - наплавочное армирование. Разработан ряд технологических приемов наплавочного армирования, повышающих долговечность этих деталей [4, 5]. Однако в предшествующих работах не были рассмотрены процесс изнашивания лемеха по толщине и влияние армирования его поверхности на интенсивность данного процесса. Цель исследования Необходимо выяснить рациональность использования приемов армирования при упрочнении рабочих органов почвообрабатывающих машин (на примере плужных лемехов), изучить процесс изнашивания наплавочных валиков в период эксплуатации и влияние наплавочного армирования на износ лемеха по толщине. Материалы и методы Проведены эксперименты по определению влияния разных вариантов армирования на процесс изнашивания лемехов по толщине. Объектом исследования стали лемеха в заводском исполнении и лемеха, подвергнутые упрочнению по трем технологическим вариантам: 1) армирование лемеха по всей площади рабочей поверхности (рис. 1, а); 2) армирование носка лемеха подковообразными валиками (рис. 1, б); 3) армирование областей наиболее вероятного износа лемеха (рис. 1, в). Определяли износ валиков по высоте и износ лемеха между ними по толщине. Износ валиков Δri определяли как разность между их начальной высотой riн и высотой после определенной наработки riк (рис. 2). Измерения проводили в точках пересечения линии, которая проходит через первое крепежное отверстие, исполняющее роль базы, и угол, образованный полевым обрезом и лезвием лемеха (рис. 3). Высоту армирующих валиков ri измеряли штангенциркулем ШЦ-I-0,05. Износ носовой части лемеха по толщине Δli (потери толщины между валиками) вычисляли как разность между начальным liн и конечным liк размерами. Измерения проводили по той же линии, что и замеры высоты валиков (см. рис. 3). Точки измерения располагались на одинаковом расстоянии от контуров соседних валиков (см. рис. 2). Результаты и их обсуждение Рассмотрим специфику изменения таких критериев износа, как высота армирующих валиков Δri, толщина лемеха между ними Δli и толщина лемеха без технологических воздействий Δbi. Нарастание износа армирующих валиков носит примерно прямолинейный характер (рис. 4, в качестве примера приведен график для технологии 3, валик 3). Истирание упрочняющих валиков происходит неравномерно по длине носка (рис. 5). В нижней части носка полное истирание достигается при наработке от 1,75 до 4 га (валик, наиболее близкий к низу носка). В области, близкой к верхней плоскости лемеха, армирующие валики истираются после вспашки 14,6-18,1 га. Это объясняется убыванием давления почвы от лезвийной части носка к верхней стыковочной области. Нижняя часть подвержена воздействию бóльших нагрузок, чем верхняя. Кроме того, необходимо учитывать и веерное перемещение почвы [6]. Интенсивность изнашивания i падает по мере истирания валиков (рис. 6), что связано с работой образовавшейся композиционной поверхности. Она образуется после истирания наплавленного валика вровень с рабочей поверхностью (на рис. 4 показано утолщенной линией). Максимальная твердость наблюдается в зоне термического влияния. Такая зона возникает благодаря термическим воздействиям в ходе наплавки, приводящим к образованию твердых структур. Композиционная поверхность способствует увеличению сопротивления абразивному изнашиванию. Это объясняется тем, что в зоне армирующих валиков образуются следы, имеющие большую твердость [7]. Теперь рассмотрим динамику износа лемеха по толщине между армирующими валиками в сравнении с лемехом в состоянии поставки. Как следует из таблицы, у лемехов после армирования значения износа по толщине фактически в 1,5-2 раза ниже, чем у лемехов заводского исполнения. Изменение толщины лемеха Расстояние от носка до сечения Потеря толщины лемеха между валиками Потеря толщины лемеха в состоянии поставки Технология 1 Технология 2 Технология 3 45 2,3 4,4 2,1 - 85/80 2,8 3,1 3,2 4,8 120 3,1 3,5 3,7 5 150 1,2 1,6 1,2 5,7 185 3,1 2 3,5 4 Замедление износа поверхности лемеха при наличии армирующих валиков можно объяснить следующим. При движении почвенной массы по рифленой поверхности (рис. 7) снижается плотность контактирования абразивных частиц непосредственно с телом детали. Рифли создают условия для возникновения псевдосжиженного слоя между ними и попадания меньшего количества частиц почвы в область контактирования. Вывод Наличие армирующих валиков существенно тормозит абразивное изнашивание лемеха. Эффект повышения износостойкости связан с созданием рифлями условий для контактирования меньшего количества абразивных частиц с рабочей поверхностью лемеха и их меньшего давления. Также интенсивность изнашивания снижается с увеличением наработки, что связано с прирабатыванием поверхности и созданием композиционной поверхности.

About the authors

N. Yu Kozhukhova

Bryansk State Agrarian University

Email: spo@bgsha.com
PhD in Engineering Kokino, Bryansk region, Russia

N. V Sinyaya

Bryansk State Agrarian University

Email: spo@bgsha.com
PhD in Engineering Kokino, Bryansk region, Russia

References

Supplementary files