Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Термоупрочнение поверхности плужных лемехов методом шаговой наплавки с применением электродов для сварки углеродистых сталей

Диссертация: Термоупрочнение поверхности плужных лемехов методом шаговой наплавки с применением электродов для сварки углеродистых сталей
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В результате ускоренного абразивного изнашивания поверхности, опережающего изнашивания и деформации носовой части лемеха и затупления режущей кромки увеличивается тяговое сопротивление пахотного агрегата, возрастает расход топлива, снижается равномерность вспашки по глубине, влияющая на урожайность сельскохозяйственных культур. Формирование геометрических и прочностных характеристик поверхности… Читать ещё >

Термоупрочнение поверхности плужных лемехов методом шаговой наплавки с применением электродов для сварки углеродистых сталей (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Состояние вопроса и задачи исследования
    • 1. 1. Конструктивно — технологическая характеристика плужных лемехов, особенности изнашивания рабочих поверхностей, критерии функционального применения
    • 1. 2. Технологические методы повышения прочности и износостойкости лемехов при их производстве и восстановлении

Актуальность темы

Развитие современной почвообрабатывающей техники характеризуется совершенствованием эксплуатационных показателей машин путем применения новых материалов, обладающих особыми свойствами, оптимизацией режимов работы агрегатов, повышением их долговечности и производительности.

Повышению долговечности рабочих органов почвообрабатывающих машин на основе анализа современных тенденций конструирования, эксплуатации, восстановления и упрочнения плужных лемехов посвящено множество исследований.

Плужный лемех является одной из наиболее ответственных и быстроизнашиваемых деталей, который должен обеспечивать при вспашке минимальное тяговое сопротивление, обладать достаточным ресурсом и соответствовать необходимым агротехническим требованиям.

В результате ускоренного абразивного изнашивания поверхности, опережающего изнашивания и деформации носовой части лемеха и затупления режущей кромки увеличивается тяговое сопротивление пахотного агрегата, возрастает расход топлива, снижается равномерность вспашки по глубине, влияющая на урожайность сельскохозяйственных культур.

Недостаточный ресурс лемехов увеличивает расход этих деталей в качестве запасных частей и затраты на техническое обслуживание пахотных агрегатов.

Увеличение ресурса плужных лемехов особенно актуально в условиях рыночных отношений, когда ослаблен контроль за качеством запасных частей, приобретаемых сельхозтоваропроизводителями.

Диссертационная работа выполнена по плану аспирантской подготовки на кафедре технологии материалов, надежности, ремонта машин и оборудования в ФГОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия» в 2003.2006 годах в соответствии с комплексной, целевой программой по проблеме «Разработка ресурсо — и энергосберегающих технологических процессов производства сельскохозяйственной продукции, технического обслуживания и ремонта сельскохозяйственной техники» .

Цель исследования. Повышение эффективности упрочнения плужных лемехов методом дуговой наплавки поверхности с применением электродов для сварки углеродистых сталей.

Объект исследования:

— технология термоупрочнения плужных лемехов методом шаговой наплавки поверхности одиночными валиками с применением электродов для сварки углеродистых сталей и моделированием процесса в диалоговом режиме;

— показатели твердости рабочей поверхности лемехов и остаточных напряжений по результатам упрочнения и изнашивания.

Научная новизна:

— предложенный способ термоупрочнения плужных лемехов шаговой наплавкой поверхности барьерными валиками с применением электродов для сварки углеродистых сталей;

— технологические критерии формирования закалочных структур в зоне термического влияния основного металла и наплавленного валика;

— рациональные параметры упрочнения поверхности лемехов путем моделирования условий закалки углеродистой стали в околошовной зоне термического влияния;

— обоснование особенностей взаимодействия наплавленной поверхности лемеха в области контактирования почвенного пласта на основе снижения связности почвы в контактном слое поверхности лемеха;

— данные по определению износов поверхности лемехов по результатам эксплуатации и полевых испытаний с учетом показателей твердости поверхности и уровня остаточных напряжений.

Практическая значимость работы. Практическая значимость работы заключается в разработке рекомендаций по технологии термоупрочнения плужных лемехов формированием геометрических и прочностных характеристик поверхности трения методом шаговой наплавки одиночными валиками с применением электродов для сварки углеродистых сталей, что, примерно в 2 раза повышает наработку на лемех.

Реализация результатов исследований. Полевые испытания упрочненных лемехов проводились в СПК «Красный Рог» Почепского района Брянской области. Акт о проведении полевых испытаний приведен в приложении.

Апробация. Результаты исследований ежегодно докладывались на научных конференциях кафедры «Технологии материалов, надежности, ремонта машин и оборудования» Брянской государственной сельскохозяйственной академии в 2003;2006 годах, а также Белгородской ГСХА в 2005 году.

Основные положения выносимые на защиту:

— увеличению наработки лемехов из среднеуглеродистой стали способствует снижение связности почвы в контактном слое почвенного пласта на основе формирования барьерной поверхности трения методом шаговой наплавки, термоупрочнения основного металла околошовной зоны и наплавленного валика путем самоохлаждения;

— формирование наплавленных валиков в качестве барьеров на пути трения создает эффект частичного крошения и разрушения контактной поверхности почвенного пласта в активном слое почвенной массы, что способствует снижению закрепленности абразива в зоне контакта с рабочей поверхностью лемеха;

— формирование наплавленных валиков в качестве барьеров на пути трения создает условия для снижения скорости перемещения частиц почвенной массы в некоторой области подошвы лемеха вплоть до нулевого уровня, что приводит к эффекту застоя почвенной массы в отдельных участках поверхности, снижению прямого воздействия движущихся абразивных частиц на основной металл в том числе за счет образования промежуточного демпфирующего слоя.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей, получено 2 патента РФ на изобретения.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов, основных выводов, списка литературы и приложений. Приведенный список литературы включает наименования. Работа изложена на 118 страницах, содержит 49 рисунков, 28 таблиц, 13 страниц приложений.

Основные выводы и результаты.

1. На основе проведенных исследований разработана высокоэффективная технология термоупрочнения поверхности плужных лемехов методом шаговой наплавки одиночными валиками с применением электродов для сварки углеродистых сталей.

2. Установлены закономерности изменения глубины и ширины закаленной зоны термического влияния основного металла в зависимости от тепловых параметров дуги и режимов наплавки одиночных валиков покрытыми электродами.

3. Основными критериями формирования закалочной структуры в околошовной зоне термического влияния является поддержание критической скорости охлаждения основного металла посредством технологических режимов наплавки и дополнительного подстуживания.

4. Полученные изотермы расчета максимальной ширины (9,4 мм) и глубины закалки (3,3 мм) основного металла путем моделирования условий закалки углеродистой стали основаны на определении рациональных технологических режимов наплавки упрочняемой поверхности.

5. В результате термоупрочнения основного металла в околошовной зоне его микротвердость повышается в 2−3 раза, а микротвердость металла наплавленного валика увеличивается в 1,5−2 раза.

6. Невысокий уровень остаточных сварочных напряжений металла термоупрочненных плужных лемехов обосновывается особыми условиями образования зон закалки в сочетании с самоотпуском, а также незакаленными промежутками, соответствующими шаговой наплавке отдельными валиками.

7. Критерием снижения изнашивающей способности почвы является снижение ее связности путем уменьшения степени закрепленности абразивных частиц почвенной массы в зоне контактирования металлической поверхности лемеха за счет изменения особенностей трения и взаимодействия абразивных частиц между собой и металлической поверхностью по средством формирования барьеров на пути трения шаговой наплавки.

8. Формирование геометрических и прочностных характеристик поверхности трения методом шаговой наплавки барьерными валиками и созданием напряжений сжатия путем закалки основного металла увеличивает наработку на лемех практически в 2 раза по сравнению с новыми лемехами, упрочненными по традиционной технологии.

9. На основе проведенных исследований разработаны технологические рекомендации практического использования технологии применительно к упрочнению плужных лемехов путем получения более равнопрочной поверхности трения.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Повышение долговечности рабочих деталей почвообрабатывающих машин / Под ред. М. М. Хрущева М.: Машгиз. 1960. 199 с.
  2. Г. Н. Панов И.М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. М.: Машиностроение, 1977. — 37 с.
  3. Д.Б., Лискин И. В. Лемехи плугов. Анализ конструкций, условий изнашивания и применяемых материалов. Обзор, информ. М.: ЦНИИ-ТЭИ тракторсельхозмаш, 1992. (серия 2 сельскохозяйственные машины и орудия. Вып. 3) — 35 с.
  4. Д.Б. Повышение срока службы лемехов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1998. — № 7 — с. 30−33.
  5. Е.П., Лежнев Г. И. Методика исследования работоспособности лемехов. / Научные труды Омского сельскохозяйственного института // Вопросы механизации сельскохозяйственного производства / Т. 110 Омск. 1973. -с. 21−44.
  6. С.А. Методика расчета на износостойкость моно и биметаллических почворежущих рабочих органов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2003. — № 12 — с. 35 — 39.
  7. .Е. Разработка двухслойных самозатачивающихся рабочих органов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2003. — № 11 — с. 17−18.
  8. С.П., Ермолов Л. С. Об изнашивающей способности почв // Повышение долговечности рабочих деталей почвообрабатывающих машин. -М.: — 1960.-с. 130−141.
  9. Д.Б., Кисетова Н. И., Сорокина Е. М., Шеко И. Б. Макрогеометрия и изнашивающая способность почвенных абразивных частиц // Трение и износ. 1992. — Т. 13 — № 2. — с. 333 — 339.
  10. В.Н. Износ и повышение долговечности деталей сельскохозяйственных машин.-М.: 1971.
  11. JI.E. Основы расчета оптимальных и допускаемых режимов машинно-тракторных агрегатов. -JI.: Колос. 1978.
  12. ГОСТ 66 80 Плуги общего назначения и лущильники лемешные тракторные. -М: Издательство стандартов. 1980.
  13. А.Ф., Ларин Г. И. Быков В.Ф. Износ лемехов и показатели пахоты // Техника в сельском хозяйстве. М — 1977 — № 4 — с. 25 — 26.
  14. Г. Л., Тумаров А. С. Теория сварочных процессов (с основами физической химии). М.: Высшая школа. — 1977. — 392 с.
  15. В.А. Оптимизация технологии восстановления дуговой наплавкой стальных валов промышленной и сельскохозяйственной техники / Автореф. дис. доктора техн. наук. Киев.: 1983 — 30 с.
  16. Л.С. Металловедение для сварщиков (сварка сталей). М.: Машиностроение. — 1979. — 254 с.
  17. К.К. Сварка, резка, пайка металлов. М.: Машиностроение. -1970.-408 с.
  18. В.М. Надежность и качество сельскохозяйственной техники. М.: В. О «Агропромиздат». — 1989. — 336 с.
  19. В.А. Восстановление деталей автомобилей на специализированных предприятиях. М.: Транспорт. — 1988. — 148 с.
  20. А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. М.: Машиностроение. — 1987. — 190 с.
  21. А.Е., Шоршоров М. Х., Веселков В. Д., Новосадов B.C. Плазменная наплавка металлов. Л.: Машиностроение. — 1969. — 191 с.
  22. Сварка в машиностроении. Справочник Т.1. / Под ред. Н. А. Ольшанского. М.: Машиностроение. 1978. — 501 с.
  23. Износ деталей сельскохозяйственных машин. Под ред. М.М. Северне-ва.-М.: Колос. 1972. — 288с.
  24. М.М., Бабичев М. А. Абразивное изнашивание. М.: Наука.1970.
  25. Д.Б., Лискин И. В., Лемехи плугов. Анализ конструкций, условий изнашивания и применяемых материалов: Обзор, информ. М.: ЦНИИТЭИ тракторсельхозмаш. — 1992. (Сер.2 Сельскохозяйственные машины и орудия. Вып. 3).
  26. Патент РФ № 2 127 501, Кл. 6 А 001 В 15/04 Плужный лемех / Бойков
  27. B.М., Беднов А. Н., Старцев С. В., Глинских А. Е., Самойлов А. А., Харитонов1. C.Д./ Опубл. 20.03.99.
  28. А.А. Повышение ресурса трапецеидальных лемехов плугов общего назначения / Автореф. дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук -Саратов. -2006.
  29. Патент РФ № 2 035 849 Кл. 6А 01 В 15/04. Плужный лемех / Аникин А. С., Слюсарепко В. В., Мананникова Т. В. / опубл. 27.05.95.
  30. Патент РФ № 2 184 639, Кл. В23 К 9/04 Способ наплавки износостойких покрытий / Стребков С. В., Булавин С. А., Макаренко А. Н., Горбатов С. А. / опубл. 10.07.2002.
  31. Патент РФ № 2 274 526 Кл. В 23 К 9/04- В 23 Р 6/00 Способ упрочнения лемехов плугов из среднеуглеродистных и высокоуглеродистых сталей / Михальченков A.M., Танеев Ю. М., Будко С. И., Капошко Д. А. / опубл. 20.04.2006. Бюл № 11.
  32. .Н. Прогнозирование долговечности рабочих органов мелиоративных почвообрабатывающих машин / Автореф. дисс. на соиск. учен, степени докт. техн. наук.- М.-2004.
  33. А.Н. Повышение долговечности рабочих органов почвообрабатывающих машин с применением импульсного электроконтактного нагрева / Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук М.: — 2005.
  34. Патент РФ № 2 270 259 Кл. С 21 Д 1/09- С 21 Д 9/1.8- В 23 К 9/04 Способ упрочнения деталей из среднеуглеродистых и низкоуглеродистых сталей / Михальченков A.M., Танеев Ю. М., Лямзин А. А., Будко С. И., Капошко Д. А. Опубл 20.02.2006. Бюл. № 5.
  35. В.А. Применение высокопрочного чугуна для изготовления лемехов плугов общего назначения / Дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук Саратов, — 1995 г.
  36. Г. И. Исследование изнашивания рабочих органов плугов на почвах лесной зоны / Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук -М.: 1973.
  37. Патент РФ № 2 131 651 Кл. 6 А 01 В 15/02, В 21Н 7/06, В 21 К 19/02 Лемех почворежущего инструмента и способ его изготовления / Бойков В. М., Беднов А. Н., Старцев С. В., Павлов А. В. Опубл. 20.06.99.
  38. Тензометрия в машиностроении: Справочное пособие / Под ред. Р. А. Макарова М.: Машиностроение. — 1975. — 288 с.
  39. A.M., Комогорцев В. Ф., Капошко Д. А. Остаточные напряжения и твердость плужных лемехов / Достижения науки и техники в АПК. -№ 11.-2004.
  40. Методы и средства натурной тензометрии: Справочник / М. Л. Дайчик, Н. И. Пригоровский, Г. Х. Хуршудов. М.: Машиностроение. — 1989. — 240 с.
  41. Н.И. Методы и средства определения полей деформаций и напряжений: Справочник. М.: Машиностроение. — 1983. — 248 с.
  42. Н.П. Современное состояние и перспективы разработки тензорезисторов // Измерительная техника. 1984. — № 7 — с. 39−42.
  43. Марочник сталей и сплавов / Под ред. В. Г. Сорокина. -М.: Машиностроение. 1989. — 640с.
  44. Г. В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос. — 1973. — 324с.
  45. Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука. — 1976 — 246с.
  46. А.Н. Экспериментальные оценки ошибок измерений. Л.: Наука. — 1976. — 364 с.
  47. Термическая обработка в машиностроении: Справочник/ Под ред. Ю. М. Лахтина, А. Г. Рахшмадта. М.: Машиностроение. — 1980. — 783 с.
  48. И.С. Машиностроительные материалы. Основы металловедения и термической обработки / Учебное пособие. СПб.: Политехника. — 2003. -344 с.
  49. И.А. Электроды для сварки сталей и никелевых сплавов: Справочное пособие. СПб: «WELKOME» 1996. — 384 с.
  50. Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке.: Машгиз.1951.
  51. В.А. Тепловые основы сварки. Учебное пособие / ЛГТУ. Л.:1990.
  52. .О. Создание алгоритмического сопровождения технологии поверхностной закалки углеродистых сталей для гибких модулей плазменной обработки / Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. СПб -2003.-16 с.
  53. С.Ф. Упрочнение восстанавливаемых деталей сельскохозяйственной техники локальным нагревом плазменной дугой / Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Ленинград — Пушкин. — 1987. — 16 с.
  54. А.А. Технология машиностроения 2-е изд., СПб.: «Лань». 2003. -496 с.
  55. Н.А., Ермаков С. А. Механизация и автоматизация технологических процессов сварочного производства. Выбор и расчет оптимальных режимов / Учебн. пособие. СПб.: Из-во Политехнического университета. -2003. 84 с.
  56. A.M., Капошко Д. А. Выбор геометрии нанесения швов армирования при упрочнении плужных лемехов // Бюллетень научных работ Белгородской государственной сельскохозяйственной академии Выпуск 3. -Белгород — 2005. — с. 80−84.
  57. A.M., Капошко Д. А. Повышение ресурса лемехов плужных корпусов сварочным армированием // Ремонт, восстановление и модернизация. № 7. — 2005 — с.20−24.
  58. A.M., Капошко Д. А. Остаточные напряжения в плужных лемехах до и после сварочного армирования // Ремонт, восстановление и модернизация. № 10. — 2006. — с. 44−45.
  59. Испытательная техника: Справочник. В 2-х кн. / Под ред. В. В. Клюева. М.: Машиностроение. — Кн. 1. — 1982. — 528 с.
  60. Я.Б. Механические свойства металлов. Изд. 3-е перераб. и доп. В двух частях. Часть вторая. Механические испытания. Конструкционная прочность. М.: Машиностроение. — 368 с.
  61. Л.В. Справочник конструктора и технолога по технико-экономическим расчетам. М.: Машиностроение. — 1979. — 221 с.
  62. Расчеты экономической эффективности новой техники Справочник / Под ред. К. М. Великанова. Л.: Машиностроение. — 1975. — 432 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!