Файл: Эксплуатационная надежность сельскохозяйственных машин..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 105
Скачиваний: 0
Износ элементов сельскохозяйственных машин представ ляет собой совокупность различных процессов их разрушения, заключающихся в поверхностном передеформировании материала, его микрорезании или хруп ком разрушении. Наличие того или иного вида разруше ния зависит не только от пластичности наплавленного материала, но и от условий работы детали. Все эти фак торы затрудняют выбор материала наплавки основного материала и конструктивных размеров детали. Рассмот рим эти факторы.
Для режущих рабочих органов необходимым усло вием работоспособности лезвий является их самозата чивание, то есть сохранение профиля лезвия во время работы неизменным. Это требование удовлетворяется определенным соотношением толщин наплавленного и основного материалов, соотношением их износостойко стей и удельных давлений, действующих на поверхность кромки лезвия и рабочую грань. Методика расчета и экс периментальной проверки лезвий детально разработана [Х.16], основные положения которой сводятся к следую щему. Расчетом или путем тензометрирования опреде ляют силы, действующие на кромку и рабочую грань, с помощью которых определяют соотношение удельных давлений. По приемлемому для агротехнических требо ваний углу самозатачивания и соотношению удельных давлений определяют соотношение износостойкостей основного и наплавленного материалов (IX.7, Х.16].
Обычно для экспериментальной проверки выбирают несколько вариантов лезвий с соотношением износостой кости, близкой к расчетной. Так, при исследовании само затачивания дисковых ножей свеклоуборочного комбай на КСТ-3 расчетные соотношения износостойкостей основного и наплавленного материалов составляли 2-Р10, которые обеспечивались сталями 40Х, 65Г, Ст. 3, исполь зуемыми в качестве основного материала, и твердыми сплавами сормайт 1, ПС-5, ВЗК, а также инструменталь ными сталями У10А, Х6ВФ и Р9 [Х.1]. Толщина наплав ленного слоя находилась в пределах 0,2-=-0,6 мм с учетом предельно допустимой по агротребованиям толщины лезвия равной 0,7 мм. Исследования самозатачивания и долговечности лезвия проводились в стендовых и экс
плуатационных |
условиях, результаты которых состоят |
в следующем. |
Оптимальное соотношение толщин на |
плавленного и основного материалов равно 0,4, наилуч шие результаты по самозатачиванию и долговечности
202
Рис. 66. Ресурс между переточками tf и суммарный ресурс t n ножей свеклоуборочных машин при испытании их на стенде ( а) и в усло виях эксплуатации (б):
1 — ВЗК толщиной 0,2 мм на Ст. 3; 2 |
— ПС-5-06; |
3 |
— |
ПС-5-0,2; 4 — сор- |
||||
майт 1—0,2; 5 |
— сормайт 1 — 0,6; |
6 — сормайт 1—04; 7 — ПС-5 — 0,4; 8 — |
||||||
У10А — 0,6; 9 |
— закалка, 65Г; |
10 |
— ВЗК — 0,2; |
11 |
— |
Р-9—0,6-^0,8; 12 |
— |
|
ПС-5-04; 13 — сормайт 1 — 0,4; |
14 |
— ВЗК-02 — 40Х; |
15 |
— Х6ВФ — 0,6—0,8; |
||||
16 — 6—9 — 0,6 — 08; 17 — ПС-5 |
— 0,4; 18 — ПС-5—0,6; |
19—сормайт 1—0,4; 20— |
||||||
ВЗК-0,2—Ст. 3, свеклоуборочный комбайн КСТ-3; 'll—ВЗК-0,2—65Г; 22—закалка, |
||||||||
65Г; 23 — сормайт 1 — 0,5—Ст. 3; 24 |
— сормайт 1 — 0,4 — 65Г; 25 — закалка, |
|||||||
|
65Г — СКН-2А; 26 — сормайт 1 — 65Г. |
|
||||||
получены |
на стали 65Г |
с |
наплавкой |
сормайтом |
1 |
(рис. 66, а, б). Следует заметить, что результаты на ста ли 65Г с наплавкой твердого сплава ПС-5 в 1,24-1,5 раза хуже, чем при наплавке сормайтом 1, хотя испытания по износостойкости на машине трения ХЧ-Б свидетельст вовали об обратном [Х.20]. Это объясняется тем, что процесс обрезки свеклы сопровождается значительным колебанием усилий резания, при котором наряду с изно состойкими свойствами большое значение приобретают пластические свойства наплавленного материала. Псев досплав ПС-5 менее пластичен чем сормайт 1, кроме то го, у него ниже прочность соединения с основным мате риалом [Х.20].
Для увеличения пластических свойств твердых спла вов и, тем самым, их долговечности в последнее время разработаны эффективные мероприятия. Среди нид сле дует отметить способ горячей пластической деформации предварительно наплавленного твердого сплава, разра ботанный в ВИСХОМе под руководством проф. Резни ка Н. Е. [Х.7]. Этот способ позволяет увеличить в 1,5— 2,0 раза ударную стойкость лезвий, наплавленных
7* |
203 |
сормайтом 1, сормайтом 1 + Релит, а следовательно, и износостойкость. Для лезвий, наплавленных сплавом УС-25 и В-15, такой метод неэффективен.
Псевдосплавы ПС-4, ПС-5, ПС-6 имеют повышенное содержание феррохрома, который с увеличением изно состойкости (при испытании на машине ХЧ-Б без учета реальной формы детали и нагрузок) придает материалу повышенную хрупкость. Такие сплавы находят широкое применение при наплавке деталей, не подвергающихся значительным растягивающим (при изгибе) напряже ниям. Характерной деталью для этого случая является полевая доска плуга. Опыты Ниловского [Х.13] показали, что повысить износостойкость полевых досок возможно увеличением феррохрома в сплаве.
Методика исследований износостойкости наплавок и выбор параметров наплавленного и основного материа лов при других способах наплавки (трением, плакирова нием) практически ничем не отличается. Следует пом нить, что эти методы способствуют более прочному соединению наплавленного и основного металлов, а так же позволяют применять для наплавки более пластич ные материалы. К тому же технология наплавки значи тельно проще и качество наплавленного слоя отличается равномерностью по толщине и износостойкости. Приме нение этих методов опробовано на сегментах зерноубо рочных машин и дисковых лущильниках (Х.20]. Испыта ния показали эффективность наплавленных сегментов и лущильников примерно в 1,5-^-2,0 раза.
В заключение отметим, что внедрению методов упроч нения должны предшествовать тщательные исследования по выбору параметров детали, изучение условий эксплуа тации и экспериментальная проверка износостойкости.
3. Методы обеспечения надежности машин при их эксплуатации
Выполняя правила эксплуатации по техническому обслуживанию и хранению машин, можно продлить их срок службы и поддержать надежность на заданном уровне. Однако этим не исчерпывается влияние эксплуа тации на надежность машин. Установлено (гл. VI), что надежность машины увеличивается с уменьшением сред
204
него значения возникающих при ее работе усилий, а также при сокращении их рассеивания. Снизить нагруженность мобильных машин можно, наряду с конструк тивными методами, путем совершенствования агротехни ки, применения современных способов обслуживания и диагностики машин.
Совершенствование агротехники, например, для свек лоуборочного комбайна означает однородность корнепло дов, равномерность их расположения по длине рядка и глубине залегания, в минимальном отклонении от оси рядка.
Различие в расположении корнеплодов приводит к необходимости установки на свеклоуборочных машинах механизма копирования и управления по рядкам. Нагруженность этих механизмов зависит, в первую очередь, от неравномерности расположения корнеплодов. При менение для посадки шлифованных, дражированных и калиброванных семян в значительной степени способст вует снижению неравномерности расположения корне плодов. Однако полная реализация преимуществ назван ных семян возможна при наличии посадочных машин с высокой технологической надежностью.
Неравномерность поступления в машину обрабаты ваемого сельскохозяйственного продукта, обусловленная различием в урожайности, оказывает значительное влия ние на нагруженность машины. Исследованиями [Х.4] установлено, что равномерная подача хлебной массы в молотильное устройство зерноуборочного комбайна су щественно снижает динамические нагрузки, а также улучшает процесс отделения зерна от колоса и благо приятствует сепарации вороха. Равномерность подачи имеет большое значение для северных районов, где уборка хлебов производится при повышенной влажности. В этом случае даже незначительное повышение нерав номерности поступления хлебной массы приводит к за биванию рабочих органов комбайна. С целью устранения забиваний в настоящее время разрабатываются спе циальные автоматические устройства (автотехнолог), позволяющие при повышении подачи хлебной массы уменьшать скорость движения машины.
Значительное влияние на нагруженность машины ока зывает почва, ее состав.
Почва характеризуется определенным составом, ме ханическими характеристиками, твердостью и влаж ностью. Расположение почвы в пространстве характери
205
зует ее микро- и макрорельеф. В качестве примера влия ния характеристик почвы на нагруженность рабочих органов рассмотрим тяговое сопротивление плуга, кото рое хорошо описывается рациональной формулой Го рячкина [Х.5].
Р = fG + Kab + тЬог, |
(10.1) |
где а — глубина; Ь — ширина пахоты; и — скорость дви жения; G — вес плуга; f — коэффициент трения плуга о почву; К — коэффициент, характеризующий деформа цию пласта; е — скоростной коэффициент.
Из формулы видно, что свойства почвы учитываются коэффициентами f, /Сие. Эксперименты Горячкина по казали, что с увеличением влажности почвы коэффициен ты сначала снижаются, а затем увеличиваются вследст вие залипания отвала плуга. Коэффициент К имеет ши рокое колебание в зависимости от плотности почвы (примерно от 1—3), которая делится на три вида: рых лая, средняя и плотная. Третий член в формуле силы тяги зависит от скорости движения. При скорости движения плуга около 3 м/с все три члена имеют примерно одина ковое значение. Каким же образом снизить нагружен ность плуга? Один из путей состоит в создании структур ности почвы. Как известно, структурная почва имеет меньшее удельное сопротивление и требует для разруше ния меньшие затраты энергии. Структурная почва созда ется в течение длительного периода путем применения агротехнических приемов и соблюдения севооборотов. Такие мероприятия, как посев многолетних трав, способ ствуют созданию структурности почвы. Заметим, что со здание культурной почвы предполагает удаление с полей камней, металлических предметов, приводящих к полом кам сельскохозяйственных машин.
Если создание структурной почвы требует многолет ней работы, то улучшение ее микрорельефа возможно осуществить при наличии технических средств значи тельно быстрее. Это мероприятие оказывает существен ное влияние на снижение нагруженное™ машины [Х.11].
Таким образом, агротехническими мероприятиями по улучшению полей можно значительно повысить надеж ность машины. Такие агротехнические мероприятия осо бенно необходимы при увеличении рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов.
Из формулы 3.19 следует, что коэффициент готовно сти машины можно повысить путем снижения времени
206
|
|
|
|
Рис. 67. Зависимость ко |
||||||||
|
|
|
|
эффициента |
готовности |
|||||||
|
|
|
|
от |
времени |
восстановле |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ния: |
|
|
|
|
Кг„ |
|
|
1 |
1 — номинальное |
значение |
|||||||
|
|
К |
г.н |
= 0 ,9 1 ; |
2 — К ’ |
|
= |
|||||
|
|
|
|
|
0,83(21 ■ |
г.н |
|
|||||
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Km |
|
У |
|
восстановления |
от |
|||||||
|
|
казавших |
деталей. |
|||||||||
|
|
|
||||||||||
0,8 |
|
|
|
Коэффициент |
готов |
|||||||
|
|
|
|
ности |
— |
комплекс |
||||||
|
|
|
|
ный показатель, ко |
||||||||
0,2 |
|
1,0 |
|
торый |
оценивает на |
|||||||
0,0 |
1,4 |
дежность |
не |
только |
||||||||
|
|
|
|
конструкции |
маши |
ны, но и ремонтной службы хозяйства. Действительно, в разных хозяйствах по уровню развития ремонтных средств одни и те же отказы машины устраняются за раз ное время. Поэтому четкая организация ремонтной служ бы может значительно повысить надежность машины. Расчеты показывают, что снижение или увеличение вре мени восстановления в долях от номинального значения (х), приводит к значительному изменению коэффициента готовности. Формулу 3.19 можно преобразовать к виду
1 |
|
Кг = |
( 10. 2) |
1 + X |
|
К |
|
где Кг.н — достигнутое значение |
коэффициента готовно |
сти при определенном времени восстановления. При х равном единице Кг = Кг. н.
Графическая интерпретация формулы (10.2) показана на рис. 67, из которого видно значение ремонтной служ бы, особенно при низком номинальном значении коэффи циента готовности.