ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
КІРОВОГРАДСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ВАСИЛЕНКО ІВАН ФЕДОРОВИЧ
УДК 631.331.5:621.791.9:669.018.25
ПІДВИЩЕННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ ВАЛІВ ПОСІВНИХ МАШИН КОМПОЗИЦІЙНИМИ ПОКРИТТЯМИ
Спеціальність 05.05.11 – Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Кіровоград-2001
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі “Експлуатація та ремонт машин”
Кіровоградського державного технічного університету
Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник: доктор технічних наук,
професор Черновол Михайло Іванович,
Кіровоградський державний технічний університет,
ректор.
Офіційні опоненти:
доктор технічних наук, професор Молодик Микола Володимирович, Національний науковий центр “Інститут механізації та електрифікації сільського господарства”, заступник директора з наукової роботи;
кандидат технічних наук, доцент Осипов Ігор Миколайович, Кіровоградський державний технічний університет, доцент кафедри “Сільськогосподарське машинобудування”.
Провідна установа:
Харківський державний технічний університет сільського господарства, Міністерство аграрної політики України, м. Харків, кафедра “Ремонт машин”.
Захист відбудеться 21 грудня 2001 року о 10-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К .073.01 у Кіровоградському державному технічному університеті за адресою: 25006, м. Кіровоград, просп. Університетський, 8.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Кіровоградського державного технічного університету за адресою: 25006, м. Кіровоград, просп. Університетський, 8.
Автореферат розісланий “___” ______________ 2001 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Каліч В. М
.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Технічний стан сівалок в першу чергу залежить від технічного стану їхніх робочих органів – висівних апаратів, на якість роботи яких значною мірою впливає спрацювання деталей, які виконують обертовий рух. В той же час існуючі вузли тертя є недостатньо пристосованими до реальних умов експлуатації посівної техніки: термін служби, наприклад, валів значно нижчий за термін служби сівалки в цілому. Існує протиріччя між вимогами до якості валів посівних машин (зважаючи на умови експлуатації) та експлуатаційними властивостями матеріалів, з яких їх виготовляють. Оскільки посівні роботи повинні проводитися у стислі строки, для забезпечення безперебійної роботи під час сівби термін служби валів доцільно збільшити, довівши його до терміну служби машин в цілому.
Одним з напрямків вирішення поставленої задачі є розробка методів підвищення довговічності валів посівних машин нанесенням композиційних кераміко-металевих покрить, які ефективно працюють в умовах абразивного зношування.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у відповідності з координаційним планом №17 “Нові конструкційні матеріали та високоефективні технології виробництва” міжвузівських науково-технічних програм на 1997 – 1999 р.р. (наказ Міністерства освіти України №37 від 13.02.96 р., п.1) з пріоритетного напряму розвитку науки і техніки “Екологічно чиста енергетика та ресурсозберігаючі технології”, а також планом науково-дослідних робіт Кіровоградського державного технічного університету за тематикою “Розробка та впровадження нових технологій у виробництво і ремонт сільськогосподарської техніки”.
Мета і задачі досліджень. Метою роботи є підвищення довговічності валів посівних машин технологічними методами зміцнення робочих поверхонь
Для досягнення поставленої мети в роботі визначені такі задачі досліджень:
–
Проаналізувати причини та встановити характерні особливості зношування валів посівних машин.
–
Дослідити динаміку зношування валів та визначити ступінь підвищення довговічності при нанесенні зміцнюючого покриття.
–
Обґрунтувати раціональний склад композиційного матеріалу та режими його нанесення для відновлення поверхонь тертя валів.
–
Дослідити основні фізико-механічні властивості, якісні характеристики, структуру і склад зміцнюючого покрить.
–
Розробити технологічний процес відновлення валів посівних машин композиційними покриттями, оцінити техніко-економічну ефективність розробленої технології відновлення.
Об’єкт дослідження – вали посівних машин.
Предмет дослідження – динаміка спрацювання валів, закономірності процесів зміни їх параметрів, встановлення раціонального складу і технологічних режимів нанесення зміцнюючого шару покриття.
Методи дослідження. Для обґрунтування підвищення працездатності валів в роботі використовувались такі методи:
–
системного і статистичного аналізу;
–
моделювання структури і властивостей покрить методом кластерних компонентів;
–
рентгенівський фазовий та мікрорентгеноспектральний (МРСА), металографічний, дюрометричний аналізи;
–
растрову електронну мікроскопію (РЕМ);
–
визначення оптимальних режимів формування якісних композиційних покрить на основі багатокритеріальної оптимізації.
Наукова новизна одержаних результатів.
1. Вперше досліджена динаміка зношування валів, її вплив на працездатність посівних апаратів, встановлено ступінь підвищення довговічності пар тертя при нанесенні зміцнюючих покрить.
2. Теоретично обґрунтовано параметри і режими нанесення покрить системи “метал-кераміка” з використанням композиційних дротів.
3. На основі методу кластерних компонентів встановлено зв’язок між вмістом керамічного наповнювача, структурою, фізико-механічними та трібологічними властивостями покрить при абразивному зношуванні в умовах роботи посівної техніки.
Практичне значення одержаних результатів. На основі результатів досліджень розроблено технологію відновлення валів посівних машин контактним наварюванням композиційного дроту, що дозволяє підвищити зносостійкість спряжень у 1,80…2,95, середній ресурс – в 2,68…3,23 рази у порівнянні з використанням серійних деталей. Розроблений технологічний процес впроваджений на Маловисківській асоціації “Машино-технічна станція" Кіровоградської області.
Особистий внесок здобувача. Автором проведено аналіз величини та характеру спрацювань валів посівних машин, обґрунтовано можливість їх відновлення нанесенням кераміко-металевих композиційних покрить, використано метод кластерних компонентів для моделювання структури та властивостей композиційних покрить, встановлено оптимальні умови одержання якісних покрить при контактному наварюванні композиційних дротів. Проведено експериментальні дослідження структури та властивостей покрить, а також стендові та експлуатаційні випробування відновлених валів відповідно до поставлених задач. Розроблено технологічні рекомендації до впровадження запропонованої технології відновлення та доведена її економічна ефективність.
Апробації результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи були заслухані й обговорені на науково-технічних конференціях викладачів, аспірантів і співробітників Кіровоградського державного технічного університету (м. Кіровоград, 1997-2001 р.р.); на міжнародних науково-технічних конференціях: присвяченій 75-річчю академіка Ю. М. Петрова (Молдова, м. Кишинів, 1996 р.), “Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації сільськогосподарської техніки”, присвяченій 100-річчю з дня заснування кафедри сільськогосподарського машинобудування (м. Кіровоград, 1997 р.), присвяченій 65-річчю Державного аграрного університету Республіки Молдова (м. Кишинів, 1998 р.), присвяченій 100-річчю з дня народження академіка П.М.Василенка (м. Київ, 2000 р.), “Підвищення надійності відновлюємих машин”, присвяченій 70-річчю Харківського державного технічного університету сільського господарства (м. Харків, 2000 р.), “Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації сільськогосподарської техніки (м. Кіровоград, 2001 р.).
Публікації. За результатами досліджень опубліковано 18 статей, у тому числі 9 статей у наукових фахових виданнях, 3 тези конференцій.
Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, п’яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел, який нараховує 143 найменування, і додатків. Загальний обсяг дисертації складає 215 с.
ЗМІСТ РОБОТИ
Вступ. Обґрунтована актуальність дисертаційної роботи, її новизна, практичне значення, сформульовані мета та задачі дослідження.
Розділ 1. “Характеристика валів посівних машин, умов їх роботи, способів зміцнення та відновлення”. На підставі аналізу літературних джерел вали сільськогосподарських машин класифіковані за видами дефектів та величиною спрацювання, геометричними параметрами, матеріалами, структурою та фізико-механічними властивостями.
Наведено характеристику валів посівних машин. Проаналізовано умови роботи, характер та причини їх відказів.
Аналізом існуючих способів відновлення встановлено, що для відновлення валів посівних машин доцільно використовувати контактне наварювання. Це практично єдиний спосіб, що дозволяє армувати поверхневий шар деталей керамічними частками без їхнього розплавлення, а отже у повній мірі зберегти корисні властивості матеріалів покрить, які частково втрачаються при розплавленні присадного матеріалу.
Для досягнення високої зносостійкості відновлюваних валів посівних машин необхідні покриття, які б добре працювали в умовах абразивного зношування. У повній мірі цій вимозі до зносостійких матеріалів відповідають лише композиційні матеріали (КМ), які доцільно використовувати у вигляді композиційних покрить (КП). Аналіз опублікованих результатів досліджень дозволяє стверджувати, що для деталей, які працюють в умовах абразивного зношування, найбільше підходять кераміко-металеві КП.
Різні способи контактного наварювання КП досліджували: Бабаєв Й.А., Горбенко К.Г., Поляченко А.В., Хатєєв В.М., Цидипов М.Д., Черновол М.І. та інші. Аналіз способів показав, що для нанесення КП найдоцільніше використовувати композиційний дріт. Це дозволяє уникнути таких недоліків контактного наварювання, як значна трудомісткість підготовчих операцій, низька технологічність, підвищене спрацювання електродів, вибризкування присадного матеріалу із зони наварювання тощо. Досі не досліджено питання відновлення деталей контактним наварюванням кераміко-металевих композиційних дротів.
За матеріалами розділу сформульовані задачі досліджень.
Розділ 2. “Методика досліджень”. Для розв’язання сформульованих задач було складено програму досліджень, вибрано комплекс методик експериментальних та теоретичних досліджень.
З метою проведення аналізу відказів та вивчення динаміки спрацювання пар тертя вели спостереження за посівними машинами у господарствах Кіровоградського району. Вимірювання спрацювання деталей проводили мікрометрами МК 0…25 та МК 50…75, а також нутромірами ИН ...18 та ИН …25. Одержані результати обробляли статистичними методами на ПЕОМ.
Обирався раціональний склад композиційних дротів з розробкою технології їх отримання у лабораторних умовах. Досліджували зміцнення валів дротами такого складу: оболонка – сталь , порошкове осердя – суміш залізного порошку та карбіду хрому (20%, 30%, 40% та 50%). Паралельно проводили дослідження з використанням дроту, в якого порошкове осердя містило композиційний порошок – карбід хрому, плакований нікелем (порошок КХНП-25).
Для контактного наварювання композиційних дротів використовували установку 011-1-02Н. Оптимальні режими нанесення КП визначали з використанням методів багатокритеріальної оптимізації.
Дослідження структури, складу, розподілу елементів та пористості одержаних КП проводили металографічним, рентгеноструктурним, мікроренгеноспектральним аналізами та растровою електронною мікроскопією. Були використані мікроскопи МИМ-8 та “Neophot-21”, растровий електронний мікроскоп JSM-840, установки ДРОН-3 та CAMEBAX SX-50. Дюрометричні дослідження здійснювали на мікротвердомірі японської фірми “Шимазо” з навантаженням на інденторі 0,1 Н. Зносостійкість КП досліджували на машині тертя СМЦ-2 за схемою “ролик-частковий вкладиш” з використанням абразивного матеріалу та без нього. Міцність зчеплення визначали методом зрізу. Дослідження напружень у КП І-го та ІІ-го роду проводили “sin2”-методом на дифрактометрі ДРОН-3.
Ступінь підвищення довговічності відновлених деталей посівних машин оцінювали за результатами стендових та експлуатаційних випробувань.
Розділ 3. “Теоретичне обґрунтування працездатності покрить, нанесених на деталі посівних машин контактним наварюванням композиційних дротів”. Визначальним фактором формування властивостей КП, що працюватиме в умовах абразивного зношування, якщо виходити з внутрішніх зв’язків компонентів, є структура. На відміну від структури твердого тіла (компакта), структура КП багаторівнева і являє собою металеву пружно-пластичну матрицю, у якій рівномірно розподілені частинки керамічного наповнювача, що мають високу твердість (рис. 1).
Рис. 1. Схема вузла тертя з нанесеним композиційним покриттям:
1 – вал (матеріал основи); 2 – композиційне покриття; 3 – абразивна частинка; 4 – контртіло; 5 – керамічний наповнювач; 6 – матриця покриття.
Оскільки на властивості КП, одержаного контактним наварюванням композиційних дротів, впливає багато факторів, то використовуються напівемпіричні методи, що базуються на стереометричних моделях порошкового матеріалу.
Встановлені залежності між розмірами, кількістю частинок і параметрами контактування з поверхнею тертя іншої деталі дозволили визначити раціональні розміри фактичних площ контакту кожного з компонентів композиції, а також величини діючих питомих навантажень на цих площинках при їх відносному переміщенні; провести розрахунок сумарної сили тертя на робочій поверхні при різних схемах навантаження і оцінити інтенсивність зношування КМ.
Використовуючи правило суміші для КМ, одержано вираз для оцінки сили тертя для покрить з включеннями більшими 30 мкм:
, (1)
де с – концентрація частинок наповнювача;
м, н – питома сила тертя для матричного матеріалу і зміцнюючої фази при тому ж навантаженні, Н/м2;
q – питоме навантаження, Н/м2;
Аr – фактична площа контакту, яка складається з суми площ одиничних площинок дотику, які розташовані на вершинах нерівностей. Величина діаметру одиничної площинки дотику для реальних умов контакту металевих поверхонь складає (10...20)·10-6 м;
жм, жн – відповідно мікротвердості для матеріалу матриці та наповнювача, Па.
Розглядаючи розміщення наповнювача у КП випадковою подією, можна прийняти для його математичного опису Пуасонівський закон розподілу з густиною . Тоді ймовірність появи частинки радіусу r наповнювача в об’ємі V визначається виразом
, (2)
де – густина розподілу, м-3;
n – кількість частинок у об'ємі V;
– усереднений радіус частинок наповнювача, м.
Важливим для визначення властивостей композиційного матеріалу є середня відстань між частинками наповнювача. В роботі цей параметр знайдено для тривимірного пуасонівського поля:
, (3)
де – гама-функція від 1/3, , .
Отримане рівняння (3) відкриває можливість оптимізації розміщення частинок наповнювача. Вирішення цієї задачі сумісно з урахуванням сили тертя (1) дозволяє визначати співвідношення матриці та наповнювача при проектуванні складу КП з мінімальною силою тертя в контакті з різними матеріалами.
Структуру, властивості (пористість, електропровідність, зносостійкість) та умови отримання якісних КП теоретично обґрунтовано методом кластерних компонентів. Виходячи з технологічних параметрів протікання механічних та електро-теплофізичних процесів під час формування КП контактним наварюванням, одержані аналітичні вирази для визначення потрібної величини технологічних параметрів, а також залежності щільності покриття від тиску на електродах.
Розділ 4. “Експериментальні дослідження динаміки зношування валів, формування та властивостей композиційних покрить”. Аналіз відказів посівних машин показує, що значне місце в їх структурі займають відкази валів, які обумовлюють втрату працездатності посівних секцій і сівалок в цілому.
Розподіл відказів валів механізму передач на туковисівні апарати сівалки ССТ-12Б представлений відносними частотами (емпіричною імовірністю) відказів на гістограмах та полігонах розсіювання масиву експериментальних даних (рис. 2). Статистична обробка результатів показала, що середнє напрацювання на відказ складає 507,4 га при стандартному відхиленні 168 га та коефіцієнті варіації 33,1%. Розподіл відказів найбільше відповідає закону розподілу Вейбула-Гнєденка, величина критерію згоди Колмогорова складає 0,86.
Рис. 2. Гістограма (1), полігон (2) та теоретична крива (3) розсіювання відказів вала ССГ .606 механізму передач.
Для інших валів сівалок ССТ-12Б, СУПН-8 та СЗ-3,6 розподіли відказів мають характер, подібний до наведеного. Аналізом дефектів валів посівних машин встановлено, що відкази виникають в основному внаслідок абразивного зношування посадочних місць підшипників ковзання.
Також досліджувались спрацювання та зносостійкість пар тертя у залежності від напрацювання посівних машин. Динаміка спрацювання деталей наведена на рис. .
Рис. 3. Динаміка зношування спряження серійного (а) та зміцненого (б) вала з втулкою підшипника ковзання:
1 – спрацювання вала ССГ .606; 2 – спрацювання втулки ССГ .003; 3 – зазор у з’єднанні; 4 – граничне спрацювання вала ССГ .606; Qсер – напрацювання на відказ серійного вала;Qвідн – напрацювання на відказ відновленого вала.
Статистичними дослідженнями встановлено, що величина зносу серійних валів при напрацюванні сівалками 600 га знаходиться у межах 0,1…0,55 мм, а спрацювання спряжених з ними втулок складає 0,02…0,2 мм.
За результатами експериментальних досліджень з використанням математичного планування експерименту були вибрані такі режими нанесення КП на відновлювані поверхні валів: величина зварювального струму – 8 кА; тиск на електродах – 0,2 МПа; тривалість імпульсу струму – 0,07 c; тривалість паузи – 0,04 с, що відповідає даним теоретичних досліджень.
Дослідження мікроструктури та мікротвердості КП показали, що при використанні плакованої кераміки розподіл керамічного наповнювача є рівномірнішим, а щільність покриття вищою. Мікротвердість матеріалу матриці знаходиться у межах 2…6 ГПа, мікротвердість частинок наповнювача складає 16…18 ГПа, виявлено також зони з мікротвердістю від 6 до 16 ГПа, що свідчить про наявність у покритті продуктів взаємодії матриці та наповнювача.
Зносостійкість покрить з плакованою керамікою є вищою у 2,5…3 рази, ніж при використанні “голого” наповнювача. Максимального значення зносостійкість досягає при 40%-му вмісті керамічного наповнювача, плакованого нікелем. Величина внутрішніх напружень менша у покрить з плакованим наповнювачем. Таким чином, при відновленні валів посівних машин доцільно використовувати композиційні дроти, що містять плаковану кераміку.
Розділ 5. “Перевірка працездатності композиційних кераміко-металевих покрить у вузлах посівних машин та техніко-економічні показники”. Аналізом результатів стендових випробувань виявлено, що стійкість до спрацювання валів сівалок, відновлених КП, у 2,05…3,29 рази вище за зносостійкість серійних валів. Зносостійкість спряжених підшипників ковзання при роботі з валами, відновленими КП з використанням плакованої кераміки, нижче на 3…9%.
За результатами експлуатаційних випробувань спрацювання спряжень з валами, вкритими КП, менше у 1,8…2,2 рази спрацювання серійних спряжень.
Середній ресурс валів, відновлених КП, у 2,68…3,23 разу більше, ніж ресурс серійних деталей. Середній ресурс деяких деталей наведений у табл.1.
Таблиця 1
Ресурс валів посівних машин
Порядковий номер | Марка посівної машини | Позначення деталі | Назва деталі та місце розташування | Середній ресурс серійної деталі, га | Середній ресурс відновленої деталі, га | Відповідність ресурсу сівалки, років (чисельник– серійні деталі, знаменник– відновлені)
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7
1 | ССТ-12Б | ССГ 00.601 | Вал-шестерня висівного апарату | 668 | 1803 | 3,0
8,2
2 | ССТ-12Б | Н126.04.602 | Вісь 40-зубої зубчатки висівного апарату | 674 | 1820 | 3,1
8,3
3 | ССТ-12Б | Н126.04.603 | Вісь 90-зубої зубчатки висівного апарату | 540 | 1458 | 2,4
6,6
4 | СУПН-8 | СУПА 00.240 | Вісь підшипника ковзання нижнього поводка | 870 | 2695 | 4.3
13,5
5 | СУПН-8 | СУПА 00.652 | Вал висівного апарату | 610 | 1890 | 3,0
9,4
У розділі наведено рекомендації щодо впровадження розробленого техпроцесу відновлення валів посівних машин у виробництво, наведено номенклатуру деталей сільськогосподарських машин, які доцільно відновлювати досліджуваним способом.
Економічний ефект від запропонованої технології при відновлені усіх валів і осей пар тертя однієї сівалки ССТ-12Б (загальна кількість 66) складає 278,30 грн.
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
1.
Проведеним аналізом літературних джерел і даних щодо стану надійності сільськогосподарської техніки показано, що вали висівних апаратів сівалок СЗ-3,6, ССТ-12-Б, СУПН-8 та ін. не витримують запланованого ресурсу роботи сівалок через жорсткі умови експлуатації та недостатню якість матеріалів, з яких вони виготовляються, а отже потребують зміцнення при відновленні.
2.
На основі сучасних уявлень теорії тертя та зносу доведено доцільність використання при відновленні деталей сільськогосподарських машин, що працюють в умовах інтенсивного абразивного зношування, композиційних кераміко-металевих покрить, нанесених контактним наварюванням.
3.
Теоретично, методом кластерних компонентів, обґрунтована і експериментально доведена можливість оптимізації розміщення частинок наповнювача у покритті (вираз 3), що з урахуванням аналітичного виразу (1) для оцінки сили тертя покрить дозволяє проектувати склад КП з необхідним комплексом властивостей. Виходячи з умов протікання механічних та електро-теплофізичних процесів, отримані аналітичні вирази технологічних параметрів формування якісного КП, які узгоджуються з результатами експериментів з використанням методів багатокритеріальної оптимізації. Доведена доцільність плакування частинок керамічного наповнювача електропровідним матеріалом.
4.
Статистичний аналіз спрацювання деталей робочих органів посівних машин СЗ-3,6, ССТ-12Б, СУПН-8 показав, що найбільшого спрацювання зазнають вали та осі (0,1…0,55 мм проти 0,02…0,2 мм у втулок при напрацюванні 600 га), а тому їх доцільно зміцнювати при відновленні.
5.
Дослідження структури КП металографічним методом, а також РЕМ і МРСА показало, що неплаковані частинки карбіду хрому досить рівномірно розташовані у матриці КП, але виявлені випадки їх безпосереднього контакту, який не виявлено у покриттях, зміцнених плакованою керамікою, завдяки наявності прошарку нікелю. Мікроструктура перехідної зони “оболонка дроту – деталь” не має дефектів, які б привели до відшаровування нанесеного покриття. Дані дослідження структури КП узгоджуються з даними дюрометричних досліджень.
6.
Експериментально визначено, що величина пористості досліджуваних покрить знаходиться у межах 7…15%, при цьому пористість КП з плакованим наповнювачем при даному його вмісті є меншою за пористість покриття з неплакованою керамікою. Отримані результати співпадають з проведеними теоретичними оцінками.
7.
Випробування на зносостійкість зразків за схемою “ролик-колодка” показали, що використання композиційного порошку (карбіду хрому, плакованого нікелем) підвищує зносостійкість в 1,2…1,5 рази у порівнянні з КП складу [Fe–Cr3C2]. Встановлено, що максимальну зносостійкість мають покриття з таким вмістом карбідів: 30 об’ємних відсотків осердя дроту для КП з неплакованим наповнювачем і 40% – для КП з наповнювачем, плакованим нікелем. За теоретичними оцінками величина сили тертя є мінімальною при наведених концентраціях кераміки і навантаженні 3,5 МПа. Зносостійкість спряження “КП [Fe–Cr3C2] – СЧ 18” підвищилась у 4,3 рази; спряження “КП [Fe–Niп–Cr3C2] – СЧ18” – у 5,1 рази; спряження “КП [Fe–Cr3C2] – залізографіт ЖГр.1” – у 2,4 рази, спряження “КП [Fe–Niп–Cr3C2] – залізографіт ЖГр.1” – у 3,1 рази у порівнянні зі спряженнями, у яких замість роликів з нанесеним КП використовувались ролики із загартованої сталі .
8.
Рентгенографічним методом установлено, що величина макронапружень КП незначна (до 40 МПа) і залежить від вмісту наповнювача у КД. Отримані дані про мікронапруження свідчать про те, що їхня величина у КП майже не відрізняється від мікронапружень основи. Наявність на наповнювачі плакуючого шару зменшує величину напружень.
9.
Для досягнення максимальної зносостійкості, а також високих фізико-механічних та експлуатаційних властивостей відновлених валів посівних машин доцільно використовувати КД складу: оболонка – сталь 08; порошкове осердя – 40% карбіду хрому, плакованого нікелем, та залізний порошок.
10.
Проведені стендові та експлуатаційні випробування відновлених валів посівних машин показали, що зношування спряжень робочих органів при використанні відновлених деталей менше у 1,80…2,95 рази, ніж при використанні серійних деталей. Величина середнього ресурсу валів відповідно збільшується у 2,68…3,23 рази.
11.
Розроблено технологічний процес відновлення валів посівних машин КП, який також можна рекомендувати для широкої номенклатури деталей типу “вал” сільськогосподарських машин. Економічний ефект від використання запропонованої технології для відновлення усіх валів однієї сівалки ССТ-12Б складає 278,30 грн.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
За темою дисертаційної роботи опубліковано 18 праць, основні результати викладені у наступних:
1.
Василенко І.Ф. Відновлення деталей машин контактним наварюванням порошкового дроту// Збірник наукових праць “Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації сільськогосподарської техніки”.– Кіровоград: КІСМ.– 1997.– С. 190-191.
2.
Василенко Ф.И., Василенко И.Ф., Унгурян О.Б. Повышение безотказности деталей зерновых сеялок// Збірник наукових праць “Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації сільськогосподарської техніки”.– Кіровоград: КІСМ.– 1997.– С.192-193.
3.
Черновол М.І., Василенко І.Ф. Використання для контактного наварювання комбінованих матеріалів// Збірник наукових праць Кіровоградського інституту сільськогосподарського машинобудування /Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація.– Кіровоград: КІСМ.– 1998.– С. 86-90.
4.
Ф.И. Василенко, И.Ф. Василенко, О.Б. Унгурян. Износостойкость деталей машин, восстановленных композиционными материалами// Збірник наукових праць Кіровоградського інституту сільськогосподарського машинобудування.– Кіровоград: КІСМ.– 1998.– Вип.2.– С. 68-72.
5.
І.Ф. Василенко. Відновлення деталей сільськогосподарської техніки контактним наварюванням сталевих дротів і стрічок та порошків// Збірник наукових праць Кіровоградського інституту сільськогосподарського машинобудування.– Кіровоград: КІСМ.– 1998.– Вип.2.– С. 81-84.
6.
І.Ф. Василенко, В.В. Аулін. Аналітичне визначення режимів контактного наварювання порошкового дроту// Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин/ Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник.– Кіровоград: КДТУ.– 2000.– Вип. 29.– С. 63-68.
7.
Василенко І.Ф. Моделювання покриттів, отриманих контактним наварюванням композиційних дротів, методом кластерних компонентів// Збірник наукових праць Національного аграрного університету/ Механізація сільсько-господарського виробництва.– К.: НАУ.– 2000.– Т.VIII.– С. 236-241.
8.
Василенко І.Ф. Зносостійкість покрить, отриманих контактним наварюванням композиційного дроту// Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства/ Підвищення надійності відновлюємих деталей машин.– Харків: ХДТУСГ.– 2000.– Вип. 4.– С. 66-69.
9.
Черновол М. І., Василенко І. Ф. Аналіз величини та характеру спрацювання валів посівних машин// Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин/ Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник.– Кіровоград: КДТУ.– 2001.– Вип. 30.– С. 105-111.
АНОТАЦІЯ
Василенко І. Ф. Підвищення довговічності валів посівних машин композиційними покриттями.– Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 – “Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва”.– Кіровоградський державний технічний університет, Кіровоград, 2001 р.
В дисертації розглянуто питання працездатності та відновлення валів посівних машин композиційними покриттями. Основною метою досліджень було підвищення довговічності валів посівних машин, що працюють в умовах абразивного зношування, нанесенням кераміко-металевих композиційних покрить. Поставлена мета була досягнута завдяки теоретичному дослідженню працездатності та умов формування якісних композиційних покрить при контактному наварюванні композиційних дротів. Експериментальними дослідженнями динаміки спрацювання було доведено, що вали посівних машин зношуються інтенсивніше, ніж спряжені з ними втулки. Дослідження фізико-механічних та експлуатаційних властивостей показали, що при відновленні валів доцільно використовувати композиційні дроти, що містять залізний порошок, а також карбід хрому, плакований нікелем, що дозволить підвищити їхню зносостійкість та ресурс. Розроблений технологічний процес відновлення впроваджено у Маловисковській асоціації “Машино-технічна станція” Кіровоградської області.
Ключові слова: посівні машини, композиційні покриття, композиційні дроти, контактне наварювання, спрацювання, довговічність, зносостійкість, ресурс.
SUMMARY
Vasilenko I. F. Prolongation of Operating Period of Sowing Machine Shafts by Composite Coatings.– Manuscript.
Dissertation for the degree of candidate of engineering sciences in speciality 05.05.11 – "Machines and instruments for mechanisation of form production". – Kirovograd State Technical University, Kirovograd, 2001.
The paper considers problems of serviceability and restoration of sowing machine shafts by composite coatings. The basic target of the research was to prolong the operating period of sowing machine shafts operating under abrasive wear by applying ceramic-metal composite coatings. The given task was solved by theoretical study of serviceability and conditions of forming composite coatings by contact facing with composite wires. Experimental study of dynamic wear proved that sowing machine shafts display quicher wear than mated bushings. Study of physico-mechanical and operation characteristics displayed that it is expedient to use for shafts restoration composite wires containing iron powder, carbide-chromium nickel-cladded which improves their wear resistance and guaranteed life.
The developed technological process of shafts restoration was introduced at Mala Vyska Association "Machine-Technical Station" in Kirovograd region, Ukraine.
Key words: sowing machines, composite coatings, composite wires, contact facing, wear, operating period, wear resistance, guaranteed life.
АННОТАЦИЯ
Василенко И. Ф. Повышение долговечности валов посевных машин композиционными покрытиями.– Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 – “Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства”.– Кировоградский государственный технический университет, Кировоград, 2001 г.
В диссертации рассмотрены вопросы работоспособности и восстановления валов посевных машин композиционными покрытиями. Анализ отказов посевных машин, которые сейчас наиболее распространены в хозяйствах, показал, что значительное количество отказов сеялок связано с износами валов. Одной из причин этого является недостаточное качество материалов, из которых изготовляются валы.
При наблюдении за работой посевных машин в условиях рядовой эксплуатации фиксировались параметрические отказы валов. По результатам статистической обработки средний ресурс валов оказался значительно ниже срока службы машины в целом.
Исследование динамики изнашивания пар трения посевных машин показало, что увеличение зазоров в соединениях во время работы происходит в основном за счет изнашивания валов.
Основной целью исследований было повышение долговечности валов посевных машин технологическими методами упрочнения рабочих поверхностей. Поставленная цель была достигнута благодаря теоретическому исследованию работоспособности и условий формирования качественных композиционных покрытий при контактном наваривании композиционных проволок. Исследования физико-механических и эксплуатационных свойств показали, что при восстановлении валов посевных машин целесообразно использовать композиционные проволоки, которые содержат железный порошок, а также карбид хрома, плакированный никелем, что разрешит повысить их износостойкость и ресурс. Разработанный технологический процесс восстановления внедрен в Маловысковской ассоциации “Машино-техническая станция” Кировоградской области.
Ключевые слова: посевные машины, композиционные покрытия, композиционные проволоки, контактное наваривание, износ, долговечность, износостойкость, ресурс.
