14552 (Технологічне забезпечення відновлення дисків сошників зернових сівалок), страница 3

Рис.1.4 Вплив зміни діаметра сошника D на ширину борозенки b (а) та глибину вкладання насіння к (б)

сошника зернової сівалки без капітального ремонту повинна становити 2500. .2700 га, вони звичайно внаслідок значного зношення, відпрацьовують лише половину цієї площі, що викликає необхідність їх заміни або ремонту. Як показав проведений аналіз, причин втрати працездатності дисків може бути декілька.

1.2.2 Аналіз причин зношування дисків сошників

Зношення дисків відбувається під час експлуатації в ґрунті, склад та властивості якого визначають інтенсивність та характер їх спрацювання. Найістотніший вплив при цьому має абразивне спрацювання в поєднанні із ударними навантаженнями. Останні періодично можуть змінюватися від деякого найбільшого значення до найменшого, і в такому випадку має місце циклічна зміна навантаження 138, що може зумовити втомне руйнування.

Дисковий сошник втрачає свою працездатність у випадку, коли розмір щілини між різальними крайками дисків в місці їх сходження на сошнику 5 мм. В основному величина щілини визначається зменшенням зовнішнього діаметра дисків в результаті його спрацювання, що призводить також до поверхневого загортання насіння 16. Наприклад, сошники із допустимою за розміром щілиною в точці сходження дисків, вкладають 95% насіння на необхідну глибину (30. .50 мм) а спрацьовані за зовнішнім діаметром (324. .330 мм) - лише 43% при такій глибині 17. При цьому спостерігається зниження динамічної точки сходження дисків сошника відносно дна борозни, що може призвести до меншої рівномірності посіву зерна та погіршення умов його зростання.

Встановлено 18, що одними із основних причин вибраковування дисків є зношення поверхні дисків за їх зовнішнім діаметром та місця контакту із кільцевою прокладкою. Причиною спрацювання, окрім абразивного зношення, є також корозія.

Аналіз механізму спрацювання диска сошника свідчить, що його природа має механічний, фізичний та хімічний характери 19. Причиною механічного спрацювання є специфічна взаємодія металу з абразивними частинками ґрунтової маси. Останні з великою відносною швидкістю ковзають по поверхні деталі з певним зусиллям, яке залежить від розмірів та густини абразивної маси. Окрім цього, ці частинки вдавлюються в метал диска і спричиняють умови для утворення та розвитку дефектів на його поверхні.

Питання зношування дисків висвітлено в працях Л.С. Ермолова [20,21], В.Н. Ткачева, В.Д. Власенко [19], Д.Б. Бернштейна [22], а також 5,6,23-28.

Випробовування дисків на полях з середньовологими чорноземними ґрунтами, показали, що між інтенсивністю їх спрацювання та площею обробленого ґрунту має місце майже лінійна залежність (табл.1.2) [19].

Стендовими ресурсними випробовуваннями дисків сошників із напрацюванням, яке відповідало 9-річному терміну експлуатації сівалки і становило 1000 год. (еквівалентно обробленій земельній площі 2700 га) [29] встановлено, що інтенсивність спрацювання серійних дисків сошників дорівнювала приблизно 13 мм. на 1000 га. Зміна зовнішнього діаметра диска залежно від терміну експлуатації зображено на рис.1.5 Як бачимо, при середньому темпі спрацювання дисків, їх вибраковують вже після третього заточування, що відповідає обробленню ділянки землі площею 1000. .1200 га.

Таблиця 1.2

Зміна зовнішнього діаметра дисків та глибини вкладання насіння залежно від площі обробленої землі (середньовологі чорноземні ґрунти) 19

Таким чином, відносно невеликий термін експлуатації дисків зумовлює необхідність виготовлення їх у великій кількості, як для запасних частин так і заміни спрацьованих. На підставі аналізу 3,4,10-12,30 можна стверджувати, що на даний час агротехнічна галузь України щорічно потребує до 3 млн. нових дисків, загальною вартістю близько 115 млн грн. Для виготовлення таких дисків необхідно майже 5,4 тис. т листової сталі 65Г.

Рис.1.5 Зміна зовнішнього діаметра серійного диска сошника зернової сівалки залежно від площі напрацювання та терміну експлуатації 29

Отже проблема підвищення зносостійкості та ремонту дисків сошника є актуальною на сьогоднішній день. Важливість цього питання та застосування невідкладних заходів щодо його вирішення відмічено в Державній науково-технічній програмі “Підвищення надійності та довговічності машин і конструкцій", Державній програмі впровадження технологічних комплексів машин і обладнання для агропромислового комплексу на 1998-2005 рр. (п.3.11 12), затвердженої Кабінетом Міністрів України (протокол №5 від 09.02.1998р), а також в Національній програмі розвитку АПК і соціального відродження села на 1999-2010 рр. за напрямком “Ресурсне оновлення виробництва на основі застосування сучасних організаційних та технологічних систем, організація матеріально-технічного постачання” 31.

1.3 Існуючі способи ремонту дисків

Ремонт дискового сошника передбачає: відновлення розміру щілини у місці сходження дисків, який забезпечує відповідність агротехнічним вимогам; заточення різальної крайки за зовнішнім діаметром; правлення зжолоблених дисків; зварювання осей корпуса; складання та заклепуванні “ступиці” до диска; ремонт напрямлювачів зерна, очищувачів, деталей кріплення, а також заміну забракованих деталей на нові та кінцеве складання і фарбування 7.

1.3.1 Способи зміцнення поверхні дисків застосовуються винятково перед

встановленням нових дисків на сошник сівалки: метод термічного оброблення гартуванням з нагріванням струмами високої частоти, запропонований І.Ш. Беллінчером 32; способи хіміко-термічного оброблення - гальванічного хромування та газової цементації дисків 32.

Для підвищення зносостійкості дисків широко застосовуються такі зварювальні процеси, як напилення та наплавлення. Особливості процесу зміцнення та відновлення геометричних розмірів диска шляхом наплавлення висвітлено в працях [33,34,35]. Відомий метод газополуменевого напилення [36] та напилення з використанням кераміко-металічних порошків [29].

Існують і інші способи підвищення зносостійкості дисків сошника зернової сівалки шляхом: контактного наварювання порошкових кераміко-металевих стрічок, що дозволяє підвищити зносостійкість дисків, покращити якість борозноутворення 37; поверхневого електроконтактного приварювання шихти із сталі ШХ15 38, де для забезпечення самозагострення різальної крайки шихта приварюється зі сторони, протилежної куту заточування.

До переваг зварювальних процесів, які застосовуються з метою підвищення зносостійкості дисків сошника зернової сівалки відносяться: висока стійкість поверхні до абразивного спрацювання, можливість відновлення поверхні диска за його товщиною, мінімальне проплавлення основного металу, простота та доступність обладнання та технології, незначна деформація дисків.

1.3.2 Ремонт дисків при їх деформуванні, спрацюванні та жолобленні

Якщо жолоблення дисків по поверхні становить більше 3 мм, їх ремонтують в холодному стані на плиті 7. Зазвичай, виконується ремонт термічно необроблених дисків. У випадку незначного деформування диск сошника встановлюють на плиту і пневмоциліндром притискають її разом з диском до роликів. Останні прокочуються по диску і тим самим правлять його. Одночасно з метою зачистки дисків від іржі передбачені металеві щітки 28.

Для уникнення самовідхилення осей сошника в процесі експлуатації їх зварюють між собою (в середовищі вуглекислого газу або ручним дуговим зварюванням) через спеціальний отвір 7. При перевірці диски сошників вибраковують через те, що на поверхні диска в місці контакту із вставкою утворюється кільцеве спрацювання глибиною до 0,3. .0,4 мм. В результаті цього бокове переміщення диска збільшується і якість висіву погіршується. Такі диски ремонтують способом пластичного деформування зворотної сторони місця спрацювання диска. У випадку кільцевого спрацювання диски ремонтують також встановленням кілець та прокладок, виготовлених з капрону 6. За іншою методикою 7, спрацьовану поверхню диска в зоні роботи підшипника зачищають спеціальним приспособленням. Після цього диск нагрівають в ділянці зношення до 250⁰С, знімають з приспособлення і на спрацьовану поверхню диска накладають капронове кільце та притискають його оправкою.

Найчастіше, з метою економії часу та ресурсів, на станціях технічного обслуговування сільськогосподарської техніки, при зношенні дисків за діаметром виконують заточення їх різальної крайки. Згідно технічних умов на ремонт 23,28, всі диски сівалки можуть бути таких ремонтних розмірів: перший - діаметром 3422 мм, другий - 3362 мм, третій - 3282 мм.

У зібраному сошнику всі диски повинні бути одного ремонтного розміру з перекриттям леза не більше 4 мм, і прокручуватись від руки із зусиллям не більше 50Н та не торкатись корпуса сошника.

Основними перевагами існуючих методик ремонту дисків є економічність процесів, короткий час ремонтних робіт, незначна затрата матеріальних та людських ресурсів тощо. Однак, коли зовнішній діаметр дисків не відповідає одному з трьох ремонтних розмірів, необхідно застосовувати інші методи ремонту, які б передбачали відновлення тієї частини, що зносилась.

1.3.3 Відновлення початкових розмірів у випадку, коли зовнішній діаметр диска не відповідає агротехнічним вимогам 7,39

Якщо робочий діаметр диска сошника зернової сівалки 325 мм, найбільш доцільними є способи ремонту, які передбачають застосування способів зварювання із коловим швом компенсуючого кільця для відновлення цього діаметра.

1.3.3.1 Приварювання в середовищі захисного газу у коловому напрямку до диска компенсованої або ремонтної частини, виконаної у вигляді складального кільця із зігнутими "на ребро" сегментами [30]. З метою компенсації розміру спрацьованої частини за діаметром, із стальної смуги (сталь 65Г) методом згинання “на ребро" виготовлялись сектори “ремонтного кільця”. Для забезпечення необхідних фізико-механічних властивостей сектори піддають термічній обробці (гартування +відпуск), що дещо ускладнює технологічний процес та підвищує собівартість відремонтованого диска. З метою часткового зниження залишкових напружень 41-43, що виникають під час зварювання, а також запобігання утворенню холодних тріщин, диски після зварювання піддають високому відпуску при температурі 600⁰С.

1.3.3.2 Приварювання секторів до диска вольфрамовим електродом в середовищі аргону магнітокерованою дугою з накладанням поперечного магнітного поля 40. Обточений диск та сектори, що компенсують зношену частину діаметра, виготовляли із спрацьованих дисків після їх відпалу. Як і в попередньому технологічному процесі, з метою уникнення тріщин та деформацій, диски піддавались відпуску безпосередньо після зварювання. Окрім того, попередній відпал дисків зумовлює застосування кінцевої термічної обробки після зварювання 133, що істотно знижує економічну ефективність ремонту.

1.3.3.3 Відновлення робочої поверхні дисків за діаметром методом контактного шовного зварювання внапусток з подальшим зміцненням ділянки зварювання порошковими матеріалами на основі сормайта 17,33. Технологічний процес передбачає виготовлення обточеного диска та секторів, із зношених дисків. Для утворення якісного з'єднання передбачена розробка крайок деталей для зварювання внапусток, що ускладнює підготовку до зварювання. З метою зміцнення поверхні, а також самозагострення леза дисків застосовують індукційне наплавлення шихти. Така операція, хоча і забезпечує високу стійкість поверхні до абразивного спрацювання, в повній мірі не дає змоги запобігти втомному руйнуванню з'єднання дисків під час експлуатації в ґрунті, і додатково підвищує собівартість ремонту. Аналіз існуючих техпроцесів ремонту дисків свідчить, що лише із застосуванням способів зварювання 17,30,33,40 та в окремих випадках додаткового наплавлення 17,33 можна відновити зношену за зовнішнім діаметром ділянку диска.

1.4 Пріоритетні напрямки підвищення довговічності дисків з відновленням їх зовнішнього діаметра

Одним із перспективних методів, які дають змогу відновити зношену частину диска до номінального зовнішнього діаметра є метод навивання металевої стрічки із сталі 65Г в холодному стані, який розроблений Гевко Б.М. та Рогатинським Р.М. Для цього можна використовувати спеціалізований пристрій із різними за типом і формою насадками.

Основними труднощами під час реалізації проаналізованих вище способів ремонту є необхідність забезпечити рівноміцність зварного з'єднання та стійкість відремонтованого диска до абразивного зношення і знакозмінного втомного руйнування. Такі проблеми викликаються насамперед фізико-хімічними процесами, що мають місце в зоні зварювання і супроводжуються зміною структури та властивостей сталі 65Г 46,59. В результаті виникають значного рівня залишкові напруження, які істотно впливають на довговічність диска. Так, залишкові напруження розтягу знижують зносостійкість деталі при експлуатації в абразивному та корозійному середовищах, в той час як напруження стиску підвищують її [149-151]. В зв’язку з цим актуальним завданням є вивчення та оптимізація величину залишкових напружень під час розробки методу ремонту дисків. На даний час відсутні способи, які дозволили б неруйнівним шляхом визначити залишкові напруження у тонколистових дискових деталях, виготовлених із сталі, яка при зварюванні схильна до утворення структур гартування. Отже, важливою є науково-технічна задача, що полягає у розробці методики неруйнівного визначення залишкового напружено-деформованого стану у тонколистових дискових деталях.