Обоснование новых способов ремонта режущих лезвий культиваторных лап

Одной из причин повышения тягового сопротивления почвообрабатывающего агрегата является снижения остроты режущей кромки лезвия рабочих органов, и как следствие этого, ухудшение крошения почвы, неполное подрезание сорняков. Снижения энергоемкости обработки почвы и выброса в атмосферу продуктов сгорания топлива можно достичь упрочнением режущих кромок твердыми сплавами или применением сменных режущих элементов с прерывистой формой лезвий [1].

Широко распространенный способ упрочнения режущей кромки лезвия износостойкими материалами, такими как сормайт или твердыми сплавами типа Т-620, Т-590, не на всех почвах дает должный эффект. Так, на песчаных почвах происходит очень быстрое самозатачивание лезвия, что приводит к облому тонкого и хрупкого нижнего слоя лезвия, не поддерживаемого основанием. На суглинистых и каменистых черноземах не наблюдается эффекта самозатачивания, что вызывает образование затылочной фаски у лезвия, которая снижает стабильность хода рабочего органа по глубине обработки [2]. При этом не обеспечивается достаточное крошение почвы и перерезание растительных остатков за счет гладкой формы режущей кромки, что снижает качество обработки почвы. В связи с этим возникает необходимость разработки способ упрочнения лезвия для увеличения долговечности, поддержания постоянной более тонкой, чем основание лезвия, толщины его режущей кромки при использовании почвообрабатывающего орудия на всех типах почв, и улучшения качества обработки почвы.

Известный способ упрочения лезвия с нанесением на рабочую поверхность его основы слоя более износоустойчивого материала значительно меньшей толщины, чем основа лезвия имеет следующие недостатки:

1. Невысокая долговечность работы лезвия в абразивной среде, вследствие значительно меньшей толщины слоя износоустойчивого материала, чем толщина основы лезвия, и значительного удаления материала основы при заточке лезвия.

2. Недостаточная острота кромки лезвия.

Обеспечение прочного соединения твердого слоя с основой лезвия, увеличение долговечности работы лезвия и обеспечение достаточной остроты его кромки решается тем, что после нанесения на основу лезвия слоя износоустойчивого материала последние прогреваются до пластического состояния и дополнительно соединяются между собою путем механического ударного воздействия с взаимопроникновением слоев и изменением формы лезвия. При существующем способе упрочения лезвия (рис. 1) на рабочую поверхность 3 основы 1 лезвия наносят износоустойчивый материал 2 слоем значительно меньшей толщины, чем основа 1 лезвия и затачивают кромку лезвия по линии 6.

Рис. 1. Схема существующего способа упрочения лезвий

В предлагаемом способе упрочения лезвия (рис. 2) на рабочую поверхность 3 его основы 1 наносят износоустойчивый материал слоем значительно большей толщины, чем при существующем способе, прогревают переднюю часть 8 основы и дополнительно соединяют между собою основу и слой износоустойчивого материала путем механического ударного воздействия с взаимопроникновением слоев основы 1 и износоустойчивого материала 2 и изменением формы задней плоскости лезвия по линии 7.

Рис. 2. Схема предлагаемого способа упрочения лезвий

При работе лезвий в абразивной среде (рис. 1, 2) происходит износ их кромок к предельному состоянию по линиям 4. Для восстановления остроты кромки лезвия, укрепленного при существующем способе (рис. 4), затачивают ее заднюю плоскость по линии 5, удаляя значительную часть материала основы 1 лезвия между линиями 5 и 6.

Для восстановления остроты кромки лезвия, укрепленного предложенным способом (рис. 2), нагревают его переднюю изношенную часть 9 и изменяют форму задней плоскости лезвия путем механического ударного воздействия на пласт основы 1 и износоустойчивого материала 2, при этом задняя плоскость основы будет ограничена линией 5, а пласт износоустойчивого материала - линией 10. При этом удаление материала основы не происходит, что оказывает содействие значительному увеличению долговечности работы лезвия. Заостренность кромки лезвия, укрепленного предложенным способом (рис. 2), значительно выше заостренности кромки лезвия, укрепленного существующим способом (рис. 3), что дополнительно оказывает содействие снижению тягового сопротивления и улучшению качества работы лезвия.

Режущие элементы рабочих органов почвообрабатывающих машин с поверхностью заострения в поперечном сечении в форме прямой линии имеют недостаточную долговечность работы режущей кромки лезвия.

Задача повышения долговечности работы режущей кромки лезвия за счет изменения формы поверхности его заострения решается тем, что поверхность заострения лезвия режущего элемента в поперечном сечении имеет форму кривой с вогнутостью, направленной в сторону основы лезвия.

Лезвие режущего элемента содержит основу 1, ограниченную верхней 2 и нижней 3 плоскостями, режущую кромку 4, поверхность заострения 5 при криволинейном заострении. Пунктирной линией 6 условно показано поперечное сечение поверхности заострения при прямолинейном заострении (рис. 3).

Долговечность работы лезвия определяется ресурсом или продолжительностью его работы от номинального к предельному состоянию остроты (толщины) его режущей кромки, значение которой, например, для лезвий культиваторных лап составляют: номинальное значение – 1 мм, предельное значение – 3 мм.

Во время работы лезвия вследствие его износа острота а режущей кромки изменяется от номинального (ан) до предельного (агр) состояния.

Рис. 3. Поперечное сечение лезвия

 

Ресурс или наработка лезвия режущего элемента определяется из выражения:

,

где: Lи - величина износа заостренной части лезвия, мм;

Vм - скорость износа заостренной части лезвия, мм/ч.

Из приведенной формулы видно, что чем больше величина износа (Lи) лезвия до наступления предельного состояния его остроты, тем больше ресурс лезвия режущего элемента.

Из рис. 3 видно, что величина износа Lи1 заостренной части лезвия при прямолинейном заострении значительно меньшая, чем величина износа Lи2 обостренной части лезвия при его криволинейном заострении. Для подтверждения этого факта приведены данные сравнительных исследований величин износа заостренной части лезвия культиваторной лапы в зависимости от изменения остроты (толщины) его режущей кромки (табл. 1). Из данных, приведенных в таблицы 1 видно, что максимальная величина износа обостренной части лезвия при разных формах криволинейного заострения составляет 8,5-10,4 мм, а при прямолинейном заострении этот показатель равняется 5,0 мм, что значительно меньше, чем при криволинейном заострении.

Таким образом, заостренная часть лезвия режущего элемента с криволинейной поверхностью заострения в виде вогнутой кривой в поперечном сечении имеет значительно больший ресурс или наработка, а следовательно, и долговечность при изменении остроты (толщины) режущей кромки от номинального до предельного состояния.

Таблица 1.

Сравнительные значения величины износа затылочной поверхности лезвия при разных видах заточки

Уравнение кривых	Кривая по дуге окружности у=	Кривая по степенной функции y=	Кривая по логарифмической спирали y=	Прямая y= 0,5x
Толщина режущей кромки лезвия, а, мм	Величина износа заостренной части лезвия, Lи, мм
1	4,174	2,734	3,816	1
1,5	6,020	5,149	6,671	2
2	7,360	7,226	8,809	3
2,5	8,449	8,991	10,412	4
3,0	9,380	10,467	11,613	5

Выводы:

1. Важное значение для снижения энергоемкости обработки почвы и минимализации воздействия на её структурные агрегаты имеет острота и форма режущей кромки почвообрабатывающих рабочих органов.

2. Использование сменных накладных режущих элементов, образующих лезвие прерывистой формой, позволит постоянно поддерживать остроту лезвий в допустимых пределах.

Список литературы:

1. Бабицький Л. Ф. Біонічні напрями розробки грунтообробних машин. – К.: Урожай, 1998. – 164 с.

2. Синеоков Г. Н., Панов И. М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. – М.: Машиностроение, 1977. – 328 с.

3. Бабицкий Л. Ф., Тарасенко В. И., Куклин В. А. Влияние способов заточки лезвий почвообрабатывающих орудий на долговечность их работы // Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. – № 68 (91). – Луганськ: Видавництво ЛНАУ, 2006. – с. 7-12

Бабицкий Л. Ф., доктор техн. наук, профессор, академик ПТ АН Украины и Нью-Йоркской академии наук Международной академии аграрного образования

Тарасенко В. И., кандидат технических наук, доцент

Чудинова Н. В., ст. преподаватель

Южный филиал НУБиП Украины «Крымский агротехнологический университет»