Дипломная работа: Технологічне забезпечення відновлення дисків сошників зернових сівалок

Під час експлуатації в середовищі ґрунту у дискового сошника можуть виникати такі характерні дефекти [7]: щілина в місці сходження дисків більша за 5мм; зношення диска за діаметром більше за допустимий розмір; затуплення та зминання леза (крайки); зношення підшипників та внутрішньої поверхні ступиць під підшипники; руйнування зварних швів осей; зношення очищувачів зернонапрямних каналів; пошкодження різі осей, гайок, болтів; тріщини та вигинання деталей; жолоблення дисків; зношення дисків в місці контакту із вкладкою; пошкодження лакофарбових покрить. Основні вимоги до процесу сівби, які забезпечують високе польове сходження рослин, наступні [14,15]: рівномірне розміщення насіння з метою досягнення оптимальної площі живлення і найкращих умов освітлення; якісне загортання насіння ґрунтом на однакову глибину для забезпечення одночасного проростання та рівномірного розвитку рослин (за даними досліджень професора Г.Й. Хееге [14], при відхиленні глибини загортання насіння на 6мм. відносно середнього значення глибини сівби польова схожість становить 80%, якщо ж відхилення буде 18 мм., вона зменшується приблизно до 54% ); створення сошником сівалки ущільненої посівної борозенки тощо.

У сівалках СЗ-3,6 чи СЗУ-3,6, внаслідок зношення дисків, має місце деяке відхилення за глибиною сівби. Так, згідно конструкторських вимог, 80% насіння повинно бути у шарі ґрунту 30. .50 мм. Фактично, існуючі типи сівалок загортають тільки 55. .70% насіння в такому шарі. Решта розміщується або глибше, або мілкіше. Якщо дискова сівалка відрегульована на глибину 30. .40 мм., фактично, вона може коливатися від 0 до 100 мм. Також, відхилення вкладання зерен пшениці від оптимальної на 25. .30 мм. призводить до зменшення врожайності на 25. .30% [9].

Згідно з [50], робочий процес диска сошника складається з трьох фаз: утворення борозенки, вкладання у неї насіння та часткове або повне загортання цього насіння. Форма й розміри борозенки істотно залежать від взаємного розміщення дисків сошника та їх геометричних розмірів, серед яких визначальним є робочий діаметр дисків та кут сходження.

У зв'язку з цим важливим є загортання всього насіння на однакову глибину, що дає змогу забезпечити рівномірний розвиток кожної рослини. Також одним із основних факторів, які впливають на врожайність, є відповідність конструктивних елементів сошників агротехнічним нормам висіву сільськогосподарських культур. Особливо це стосується сошників дискового типу і, зокрема, геометричних параметрів самих дисків. Не дивлячись на те, що площа напрацювання дисків

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 ]

Площа обробленої землі, га	Зношення дисків за діаметром, мм	Глибина вкладання насіння, см
50	1,6	10
100	2,55	8,5
150	3,2	7
200	3,5	6,5
250	3,8	6
300	4,12	5,6

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: висок?