Підвищення довговічності лап культиваторів композиційними покриттями перемінного складу (стр. 4 из 5)

Результати досліджень показали, що найбільш рівномірного зносу усіх ділянок леза стрільчастої лапи можливо досягнути за умови використання значної кількості складів шихти зі змінним уздовж леза вмістом наповнювача за встановленим експотенційним законом (3). В умовах виробництва найбільш технологічною є дискретна (порційна) засипка шихти різного складу на окремі ділянки ріжучої кромки леза. На рис.6 представлені прогнози зміни форми леза в варіантах засипки 3-х і 4-х складів наплавлювальної шихти для різних зон наплавлення.

Дослідженнями встановлено, що на рівні прийнятного можна рекомендувати такий варіант зміцнення (рис.6, а): зона 1 – склад А; зона 2 – склад Б; зона 3 – склад В; зона 4 – склад Г. Як видно із побудованих варіантів, при зменшенні кількості складів до 3-х виникає можливість суттєвих перепадів значень зносостійкості леза між суміжними ділянками.

Установлено, що для індукційного наплавлення змінних за кількістю наповнювача кераміко-металевих покрить раціонально використовувати петльовий індуктор, у якого змінюється відстань між витками – від 20 мм на носку і до 25 мм в кінці крила лапи. Це дозволяє створити раціональні, за часом, умови розплавлення суміші «метал-кераміка».

а) б)

Рис.6. Прогнози зміни форм зміцнених лез культиваторних лап при їх зношуванні (1- контур наплавленої лапи; 2 - прогнозована лінія зносу; 3 - контур наплавленного шару). Варіанти засипання порошкової суміші: а) чотири зони наплавлення сумішами А+Б+В+Г; б) три зони наплавлення сумішами А+Б+Г

У п’ятому розділі «Дослідження працездатності лап, які зміцнені композиційними покриттями перемінного складу, в експлуатаційних умовах. Техніко-економічна оцінка ефективності зміцнення» викладені результати експлуатаційних випробовувань зміцнених лап культиваторів, проведено оцінку зміни тягового опору експериментальних лап; розглянуто технологічний процес та оснастка зміцнення культиваторних лап індукційним наплавленням композиційних покрить змінного складу; розрахована економічна ефективність використання розроблених заходів.

Проводились порівняльні польові випробовування серійних лап культиватора та експериментальних лап, які наплавлені шихтою змінного складу. При цьому довжина зон засипки і, відповідно, зон наплавлення вздовж ріжучого леза, починаючи від носка, складала: 0...40 мм-ПГ-УС-25+30% КХНП-20; 40...80 мм-ПГ-УС-25+20% КХНП-20; 80...240 мм-ПГ-УС-25+10% КХНП-20; 240...270 мм-ПГ-УС-25. Для вивчення зміни форми лез після рядової експлуатації були відібрані експериментальні та серійні лапи з напрацюванням 15, 25, 35, 40 і 45 га. Наплавлений зносостійкий шар на носку експериментальних лап спрацьовується після напрацювання не менше 30 га (у серійних – 17...19 га). В той час як у серійних лап лінійний знос носка у 2,2...2,5 рази перевищує знос крила стрільчатої лапи, в експериментальних лап така різниця значно менша (у 1,2...1,3 разів), що свідчить про більш раціональне використання порошкової кераміко-металічної шихти (рис.7).

Рис.7. Лінійні зноси експери-ментальних стрільчатих лап (В=270 мм) при різному напрацюванні у процесі експлуатаційних випробувань: 1 - 25 га; 2 - 35 га; 3 - 40 га; 4 - 45 га

Експлуатаційні випробовування показали, що у серійних лап граничнезначення зносу наплавле-ного шару наноску досягається при напрацюванні 19 га, а в експери-ментальних – після 31 га. Таким чином, індукційне наплавлення композиційних покрить сумішшю порошків ПГ-УС-25 та 30% КХНП-20 збільшує період роботи носка лапи з ефектом самозаточування в 1,63 раза (рис.8).

У реальних виробничих умовах лапи експлуатують до зменшення відстані від першого кріпильного отвору до носка – 130 мм, що відповідає зносу 45 мм. Такий гра-ничний знос носка серійних лап досягається при середньому напрацюванні 29 га, а експериментальних – при 42 га.

Рис. 8. Залежність зносу носка стрільчастих культиваторних лап від напрацювання: 1- серійні лапи; 2- експериментальні лапи; 3- лапи із сталі 65Г (термічна обробка – нормалізація) без наплавлення

Порівняльнимидосліджен-нямизалежностітяговогоопоруекспериментальнихтасерійнихлапвідїхнапрацюваннявстановлено (рис.9), щомакси-мальнийтяговийопірлапи, зміцненоїкомпозиційнимпокрит-тям, післянапрацюванняпонад 20 гадещоменший (на 5...20%), ніжусерійної. Це повязано зі зниженням у серійних лап ефекту самозаточування після напрацю-вання понад 20 га.

Запропонована технологія виготовлення стрільчастих лап культиваторів з підвищеним ресурсом відрізняється від існую-чої модернізацією двох операцій: засипки порошкової суміші і безпосередньо наплавлення.

Для реалізації процесу зміцнення культиваторних лап засипання наплавлювальної шихти перемінного по довжині леза складу проводилось розробленим дозуючим пристроєм із семи бункерів (рис.10). Індукційне оплавлення композиційних покрить виконувалося за допомогою розробленого індуктора, у якого змінюється відстань між витками. На ділянці наплавлення носка лапи індуктор мав відстань між витками 20 мм, а до кінця крила ця відстань лінійно зростала до 25 мм.

Рис.9. Динаміка зміни величини тягового опору стрільчастих культиваторних лап від напрацювання: 1- серійна лапа; 2-експеримен-тальна лапа

Рис.10. Пристрій для засипання порошкових сумішей на робочу поверхню культиваторних лап.

Економічний ефект від впровадження розроблених заходів досягається: у сфері виробництва – за рахунок зниження затрат на наплавлювальні матеріали; у сфері експлуатації – за рахунок підвищення ресурсу лапи та зниження експлуатаційних затрат внаслідок зменшення тягового опору.

Очікуваний сумарний економічний ефект у сфері виробництва та у сфері споживання складає близько 3 грн. на одну лапу.

Загальні висновки

В результаті виконаних теоретичних і експериментальних досліджень отримали подальший розвиток наукові основи підвищення ресурсу стрільчастих культиваторних лап шляхом матеріалозберігаючого зміцнення – диференційованим нанесенням кераміко – металевих покрить змінного складу. Серійна технологія індукційного наплавлення не забезпечує досягнення передбаченої довговічності культиваторних лап. За рахунок різниці в інтенсивності зносу різні ділянки ріжучої кромки серійних культиваторних лап зношуються нерівномірно. При вирішенні даної проблеми отримані результати досліджень, основний зміст яких полягає у наступному:

1. Аналіз існуючих заходів щодо підвищення довговічності лап культиваторів показав, що найбільш перспективним напрямком є вдосконалення технології індукційного наплавлення композиційних кераміко –металевих покрить, яка забезпечує певне підвищення зносостійкості лез лап та досягнення явища самозаточування. Однак питання проектування конструкції лапи з композиційним кераміко – металевим покриттям, вибір його складу, особливості нанесення залежно від зносу леза практично не досліджені.

2. На основі теоретичного аналізу процесу зношування стрільчастих лап культиватора встановлена можливість управління рівномірністю зносу лап по довжині леза за рахунок їх зміцнення композиційними кераміко-металевими покриттями перемінного складу.

3.Обґрунтовано, що ефективним складом шихти для індукційного наплавлення лез лап культиваторів є: металева основа – сплав типу сормайт ПГ УС –25, керамічний наповнювач – карбід хрому (вміст у шихті від 0 до 30 об.%, залежно від зони наплавлення по довжині леза). Доведено, що з точки зору бездефектності і пониженої швидкості розчинення, доцільно використовувати як наповнювач карбід хрому, плакований нікелем КХНП-20.

4.Доведено, що найбільшою зносостійкістю, при змінюванні питомого тиску в межах 0,02-0,15 МПа, відзначаються покриття з вмістом наповнювача (плакований нікелем карбід хрому КХНП-20) у шихті 30 об.%.

5. Встановлені умови формування змінних за складом кераміко-металевих покрить по довжині леза культиваторної лапи, виходячи з рівномірності зносу леза (патент України № 50620, Бюл. № 10, 2002 р.); побудована номограма, яка дозволяє визначати раціональний вміст керамічного наповнювача у наплавлювальній шихті по зонах наплавлення лапи.

6.Визначено раціональне розміщення зміцнюючих зон на лезі стрільчастої лапи культиватора за умови формування рівномірного зносу по довжині леза – від носка до периферії крил лапи. Доведено, що найбільш раціональним варіантом наплавлення диференційованого по зонах вздовж леза лапи є: зона 1 (зона носка лапи) – 14 % довжини леза, склад – ПГ-УС-25 + 30% наповнювача КХНП-20; зона 2 (зона, яка прилягає до носка лапи)- 14 % довжини леза, склад – ПГ-УС-25 + 20% наповнювача КХНП-20; зона 3 (умовна середина леза лапи) – 58% довжини леза, склад – ПГ-УС-25 + 10% наповнювача КХНП-20; зона 4 (периферія крил лапи) – 14% довжини леза - склад ПГ-УС-25 без наповнювача, тобто «чистий» сплав типу «сормайт».

7.Експлуатаційними випробуваннями експериментальних лап установлено, що довговічність лап, зміцнених за розробленою технологією, у 1,45 рази вища від серійних і гарантовано забезпечує напрацювання до 32 га ґрунту. Тяговий опір культиваторних лап, зміцнених композиційними покриттями змінного складу, після 30 га напрацювання знижується порівняно з серійними до 20%.