Стендові випробування різальних елементів з криволінійним профілем та локальним зміцненням леза

Abstract

В роботі наведено результати експериментальних досліджень, що присвячені проблемі підвищення довговічності ґрунтообробних робочих органів шляхом управління зносостійкістю за рахунок обґрунтування форми і параметрів локального зміцнення леза. Аналіз існуючих методів підвищення довговічності ґрунтообробних знарядь показав, що форма і параметри локального зміцнення впливають на швидкість зношування та енерговитрати при виконанні процесу. Стендовими дослідженнями на зношування дослідних зразків різальних елементів культиваторних лап з криволінійним профілем та локальним зміцненням по довжині леза, що проведено для максимального значення шляху тертя, яке при випробуваннях складало S  40 км, встановлено, що із збільшенням кута розхилу та швидкості руху збільшується і швидкість зношування поверхні локально зміцненого леза лапи культиватора. Залежності впливу напрацювання на середні значення абсолютного зносу поверхні локально зміцненого леза лапи культиватора при швидкості руху V = 0,5; 1,5; 2,5 м/с мають лінійний характер, на що вказує високий коефіцієнт детермінації 2 R (0,9997; 0,9995 і 0,9996, відповідно). Статистична оцінка за критерієм Фішера F = 1,65 < F табл(0,05;12;14) = 2,53) показує, що отримані залежності між собою корелюють і є адекватними. Збільшення кута розхилу γ та швидкості руху V зумовлює і збільшення швидкості зношування поверхні локально зміцненого леза. Порівняння теоретичної і експериментальної залежностей швидкості зношування поверхні локально зміцненого леза  tIυ від кута розхилу γ дозволяє зробити висновок про однаковий характер отриманих кривих. Статистична оцінка за критерієм Фішера F = 2,42 < F табл(0,05;12;14) = 2,53) показав, що отримані залежності між собою корелюють і є адекватними. Найбільший вплив на величину тягового опору досліджуваних робочих органів має глибина обробітку ґрунту. Встановлено, що середні значення тягового опору розробленої лапи при швидкості руху V = 1,0 м/с та зміні глибини обробітку в межах h = 0,06…0,12 м порівняно із серійною лапою є меншим в 1,12 рази або на 16,1%. Середні витрати на тертя експериментального робочого органу при глибині обробітку h = 0,12 м та зміні швидкості руху в V = 0,50…1,0 м/с зменшуються порівняно із серійним робочим органом в 1,1 рази або на 9,1%. Проведені дослідження свідчать про те, що швидкістю зношування і тяговим опором можна управляти, змінюючи форму і параметри локального зміцнення леза культиваторних лап.

В работе представлены результаты экспериментальных исследований направленные на изучение проблемы долговечности почвообрабатывающих рабочих органов путём управления износостойкостью за счёт обоснования формы и параметров локального упрочнения лезвия. Анализ существующих методов повышения долговечности почвообрабатывающих органов показал, что форма и параметры локального упрочнения влияют на скорость изнашивания и энергозатраты при выполнении технологического процесса. Стендовыми исследованиями на изнашивание исследуемых образцов режущих элементов культиваторных лап с криволинейным профилем и локальным упрочнением по длине лезвия, были проведены для максимального значения пути трения, при испытаниях составило S  40 км, установлено, что с увеличением угла расширения и скорости движения увеличивается скорость изнашивания поверхности локально упрочненного лезвия лапы культиватора. Зависимость влияния наработки на средние значения абсолютного износа поверхности локально упрочненного лезвия лапы культиватора при скорости движения V = 0,5; 1,5; 2,5 м/с, имеют линейный характер, который подтверждён коэффициентом детерминации 2 R (0,9997; 0,9995 и 0,9996). Статистическая оценка по критерию Фишера F = 1,65 < F табл(0,05;12;14) = 2,53) показывает что полученные значения между собой коррелируются и соответственно адекватны. Увеличение угла расширения γ и скорости движения V обусловлено увеличением скорости изнашивания локального упрочнения лезвия. Сравнение теоретических и экспериментальных зависимостей скорости изнашивания локально упрочнённого лезвия  tIυ от угла расширения γ позволяет сделать выводы про тождественный характер полученных кривых. Статистическая оценка по критерию Фишера F = 2,42 < F табл(0,05;12;14) = 2,53) показала, что полученные закономерности между собой коррелируются и соответственно адекватны. Наибольшее влияние на величину тягового сопротивления исследуемых рабочих органов имеет глубина обработки почвы. Установлено, что средние значения тягового сопротивления разработанной культиваторной лапы при скорости движения V = 1,0 м/с и варьировании глубины обработки в границах h = 0,06…0,12 м в сравнении с серийной лапой культиватора имеют меньшее значение в 1,12 раза или на 16,1%. Средние затраты на трение разработанной культиваторной лапы при глубине обработки h = 0,12 м и изменении скорости движения в границах V = 0,50…1,0 м/с уменьшаются относительно серийной лапой культиватора в 1,1 раза или на 9,1%. Проведенные исследования позволяют сделать вывод про возможность управления скоростью изнашивания и тяговым сопротивлением, изменяя износостойкость, форму и параметры локального упрочнения лезвия культиваторной лапы.

The paper presents the results of experimental studies aimed at studying the problem of durability of tillage working bodies by controlling wear resistance by substantiating the shape and parameters of local hardening of the blade. An analysis of existing methods to increase the durability of tillage organs showed that the shape and parameters of local hardening affect the wear rate and energy consumption during the process. Bench studies on the wear of the studied samples of cutting elements of cultivator paws with a curved profile and local hardening along the length of the blade were carried out for the maximum value of the friction path, during the tests it was S = 40 km, it was found that with an increase in the expansion angle and speed of movement, the wear rate of the surface of the locally hardened blade increases cultivator paws. The dependence of the operating time on the average values of the absolute wear of the surface of the locally hardened blade of the cultivator paw at a speed of movement V = 0,5; 1,5; 2,5 m/s, have a linear character, which is confirmed by the coefficient of determination 2 R (0,9997; 0,9995 and 0,9996). Statistical evaluation by the Fisher criterion F = 1,65 < F tab (0,05; 12; 14) = 2,53) shows that the obtained values are correlated with each other and are accordingly adequate. The increase in the expansion angle γ and the speed of movement V is due to the increase in the wear rate of the local hardening of the blade. A comparison of the theoretical and experimental dependences of the wear rate of a locally hardened blade  tIυ on the expansion angle γ allows us to draw conclusions about the identical nature of the obtained curves. Statistical evaluation by the Fisher criterion F = 2,42 < F tab (0,05; 12; 14) = 2,53) showed that the obtained patterns are correlated with each other and are accordingly adequate. The greatest influence on the magnitude of traction resistance of the investigated working bodies has the depth of tillage. It was found that the average values of the traction resistance of the developed cultivator paws at a speed of movement V = 1,0 m/s and varying the working depth within the boundaries h = 0,06 ... 0,12 m in comparison with the serial paw of the cultivator have a lower value of 1,12 times or by 16,1%. The average friction costs of the developed cultivator paws with a processing depth h = 0,12 m and a change in the speed of movement within the boundaries V = 0,50 ... 1,0 m/s decrease relative to the serial cultivator paw 1,1 times or 9,1%. The conducted studies allow us to conclude that it is possible to control the wear rate and traction resistance by changing the wear resistance, shape and parameters of local hardening of the blade of the cultivator leg.