Новый способ восстановления изношенных дисков свеклоуборочных машин

08_Statya_11Основными дефектами дисковых рабочих органов свеклоуборочных машин являются: затупление лезвия, коробления, трещины, изломы, а также изнашивание их внешней рабочей поверхности под действием абразивной среды. При этом последний дефект наиболее распространён.

Традиционный способ восстановления изношенных дисков предусматривает: удаление путем срезания изношенной части диска с дальнейшим ее обтачиванием по внешнему радиусу до ремонтного размера; вырезание из металла по шаблону заготовок определенной формы и размеров, которые отвечают обточенной части диска, и изготовление из них сегментных шин; проводка термической обработки заготовок; фиксацию обточенной части диска и сегментных шин с последующим их соединением и подгонкой по месту стыка; приваривание заготовок в местах сварки электродуговым способом с дальнейшим выполнением конечной термической обработки.

Тем не менее, данный способ не обеспечивает надлежащего качества восстановленной поверхности изделия. Это связано, прежде всего, с выгибанием сегментных шин «на ребро» во время эксплуатации восстановленных дисков. Кроме того, указанный способ характеризуется низкой производительностью, которая обусловливается большим количеством операций, связанных с ручной работой.

Известен также способ восстановления дисков, который основан на использовании сегментных шин. Их изготовляют из другого изношенного диска, внутренний диаметр которого совпадает с внешним диаметром обточенного, а приваривание сегментных шин к указанному диску осуществляют на медной подкладке с формированием металла шва с аустенитной структурой.

Этот метод имеет низкую точность восстановления изношенных дисков, которая приводит к неудовлетворительному уровню качества; снижению надежности узла в процессе эксплуатации и, соответственно, увеличению расходов на повторное проведение восстановительных работ.

Восстановление изношенных дисков проводят также обтачиванием изношенной поверхности каждого из них по внешнему контуру к ближайшему ремонтному размеру и установлением сегментных шин шириной, которая отвечает дополнительной части рабочего профиля диска. Их закрепляют с применением механизмов фиксации заготовок в виде обточенного диска и сегментных шин, соответственно, в осевом и радиальном направлениях с последующим их свариванием в местах контакта с помощью электродуговой сварки и присадочной проволоки в среде защитных газов. Потом проводят шлифование мест соединения заготовок с дальнейшей наплавкой восстанавливаемого изделия сормайтом. Дополнительное шлифование внешней поверхности диска и последующее внешнее поверхностное его упрочнение осуществляют вибрационным способом с окончательным его шлифованием и затачиванием режущей кромки диска. Диски изготавливают из листовой стали путем штамповки.

Рис. 1     Схема восстановления изношенного  диска копача свеклоуборочной машины, вид сверху Рис. 2 Схема восстановления изношенного диска копача свеклоуборочной машины, вид справа

Рис. 1 Схема восстановления изношенного диска копача свеклоуборочной машины, вид сверху
Рис. 2 Схема восстановления изношенного диска копача свеклоуборочной машины, вид справа

Такой метод восстановления способствует ускоренному затуплению лезвия восстановленных дисков, появлению и распространению трещин в местах соединения отдельных сегментных шин между собой и в зоне присоединения их к обточенному диску во время выполнения сельскохозяйственной машиной технологического процесса, особенно на трудных грунтах. При этом возникает невозможность обеспечить однородность рабочего профиля восстановленного диска. Появление и распространение трещин обусловливаются пористой структурой материала, которая образуется в процессе сваривания, а неоднородность рабочего профиля, в частности несферичность рабочей поверхности, обуславливается последовательными привариваниями к обточенному диску нескольких сегментных шин без проверки допусков на основные рабочие параметры восстанавливаемого изделия. Такой способ не позволяет восстанавливать изношенные вырезные диски свеклоуборочных машин. Все это приводит к снижению уровня эффективного использования этой технологии.

Целью исследования является разработка метода восстановления изношенных дисков свеклоуборочных машин, который бы в наибольшей мере удовлетворял нуждам производства.

Для этого усовершенствовали известный метод тем, что перед свариванием заготовок вдоль внешнего контура обточенного диска и внутреннего контура изготовленных сегментных шин проточили пазы, например Г- подобной формы, а перед поверхностным упрочнением изделия вибрационным способом выполнили предварительное затачивание режущей кромки по её рабочей поверхности. При этом изношенную поверхность вырезных дисков с дополнительными отверстиями — щелями обтачивали до образованию гладкого внешнего контура без выступов сегментов с вырезными секторами, с внешним радиусом обточенного диска, который больше, установленного для него, минимального ремонтного размера. После приваривания к обточенному диску сегментных шин, на последних формировали вырезные секторы. Кроме того, весь процесс восстановления изделия с воспроизведением рабочего профиля диска контролировали по шаблонам.

На рис.1 изображена схема восстановления изношенного диска копача свеклоуборочной машины, вид сверху, на рис. 2 — схема восстановления изношенного диска копача свеклоуборочной машины, вид справа.

Восстановление изношенных дисков, согласно разработанной технологии восстановления, осуществляется следующим образом. На первом этапе изношенные диски, которые не отвечают техническим требованиям к свеклоуборочной технике и для которых предусмотрено проведение восстановительных работ, снимают с машины и обтачивают по внешнему контуру 1 к ближайшему ремонтному размеру радиусом Rр.

При этом, изношенную поверхность вырезных дисков, которые имеют дополнительные отверстия-щели 2, обтачивают к образованию гладкого внешнего контура без выступа сегментов 3 с вырезными секторами 4. Внешний радиус, который формируется таким образом для обточенного диска 5 и равняется Rод = Rр, не должны быть меньшим за установленный для изделия минимальный ремонтный размер Rр.min (см. рис. 1). После этого с полосы листовой стали, например Ст. 45, путем штамповки формируют дугообразные сегментные шины 6, ширина b которых должны отвечать обточенной части диска. При этом, внутренний радиус сегментных шин Rсш,в должен равняться внешнему радиусу обточенного диска Rод, а внешний их радиус Rсш,с определять внешний контур нового или эталонного диска Rд. Нужно также учитывать, что для вырезных дисков количество сегментных шин 6 не должны быть кратной числу вырезных секторов 4. В результате получили предварительно сформированный профиль заготовок в виде обточенного диска 5 и сегментных шин 6 для дальнейшего выполнения процесса восстановления изделия.

На втором этапе восстановительных работ, вдоль внешнего контура обточенного диска 5 и внутреннего контура изготовленных сегментных шин 6 с помощью абразивного инструмента и соответствующего оборудования протачивали пазы 7, например Г- подобной формы, предварительно зафиксировав заготовки на станке (см. рис. 2). Таким образом, формировали окончательный профиль заготовок для восстановления изношенных дисков.

На третьем этапе, обточенный диск 5 и сегментные шины 6 закрепляли на станке и фиксировали, соответственно, в осевом и радиальном направлениях. При этом, фиксацию комплекта сегментных шин 6 относительно обточенного диска 5 осуществляли, например, каждой из них отдельно, закрепляя их поочередно, либо всех вместе. Дальше проверяли соответствие установленного положения сегментных шин и обточенного диска. При этом, каждая сегментная шина должна быть размещена так, чтобы ее внутренний контур был «в створе» с внешним контуром обточенного диска, с обеспечением отклонения от продольной его оси на величину Rод. После этого выполняли соединение сегментных шин 6 и обточенного диска 5, путем подведения первых, и проверяли с помощью шаблонов, изготовленных на основании эталонного диска, величину допустимых отклонений основных рабочих параметров, к которым относятся: радиус внешнего контура Rд, радиус кривизны рабочего профиля r, задний угол ε и стрела прогиба h (см. рис. 2). Если отклонение в размерах указанных параметров превышали допустимые, осуществляли корректирование относительно размещения или изменения размерных характеристик сегментных шин.

На четвертом этапе, соединенные и зафиксированные между собой заготовки 5 и 6 сваривали в местах прикосновения с использованием электродугового сварочного полуавтомата, в среде защитных газов с помощью стальной проволоки марки Св-08ГС диаметром 2 мм. Сваривание осуществляли при следующих параметрах: напряжение источника питания — 22‑24 В, сила сварочного тока — 180 А, скорость подачи провода к месту сваривания — 180 м / ч. Повышение величины напряжения свыше указанной приводит к незначительному уменьшению глубины проплавлення основного металла обточенного диска 5 и сегментных шин 6, а сваривание с меньшим значением — ухудшает качество сварного шва. Проведение сварки с силой тока меньше 180 А характеризуется непроварами, а при большей — приводит к прожогам восстанавливаемого изделия. Увеличение или уменьшение скорости подачи сварочной проволоки, относительно указанной, снижает стабильность горения дуги, что вызывает существенное ухудшение качества сварного шва. После завершения сварочных работ, места соединения сегментных шин 6 и обточенного диска 5 шлифовали с помощью абразивного инструмента, для получения ровной внешней поверхности. После чего выполняли повторную проверку параметров диска с помощью шаблонов. В случае восстановления вырезных дисков, после сваривания и шлифования на присоединенных сегментных шинах 6 выполняли нарезание секторов 4 с помощью абразивного инструмента с дальнейшей их проверкой по специальным шаблонам.

На пятом этапе восстановления выполняли наплавку внешней поверхности дисков сормайтом-1 с применением соответствующего сварочного оборудования и электродов марки ЦС-1, со последующим шлифованием изделия и проверкой его на пригодность к использованию с помощью шаблонов.

На шестом этапе восстановительных работ, осуществляли предварительное затачивание режущей кромки на рабочей поверхности изделия. При этом угол затачивания θ1 обеспечивали в пределах 35‑400. После этого, проводили внешнее поверхностное упрочнение изделия с помощью оборудования для вибрационного деформирования. Упрочнение выполняли при следующих параметрах: амплитуда колебаний вибратора — 0,5 мм; время поверхностного упрочнения изделия — 30±5 с. Увеличение амплитуды колебаний вибратора приводит к неравномерному приросту радиуса диска Rд по внешнему контуру на 0,75‑1,22 мм, а уменьшение — снижает величину деформации диска в радиальном направлении в 1,5‑1,74 раза. В частности, применение вибрационного упрочнения во время восстановления изношенных дисков копачей свеклоуборочных машин с гладким внешним контуром рабочей поверхности на протяжении указанного времени оказывало содействие увеличению величины прироста Rд изделия в 4,54 раза, по сравнению со временем упрочнения свыше 45 с. При этом, вибрационное деформирование позволило обеспечить более равномерную и мелкозернистую структуру металла сваренных заготовок 5 и 6, а также создало условия для повышения однородности распределения фаз на глубину 180…320 мкм. Таким образом, использование вибрационного способа поверхностного упрочнения обеспечило не только снятие остаточного напряженного состояния изделия, но и определило основное упрочнение восстановленного диска.

На завершающем этапе восстановления выполняли окончательное затачивание режущей кромки под углом θ2 = 72‑730 к толщине 0,3‑0,5 мм, а также проверку и сопоставление параметров восстановленного изделия с рабочим профилем эталонного диска с использованием шаблонов и рекомендаций относительно технических требований к свеклоуборочной технике.

Как показали проведенные производственные испытания, в результате использования дисковых копачей свеклоуборочных машин, восстановленных предложенным способом, затупление их режущей кромки уменьшилось в 1,37 раза, в сравнении с другими способами восстановления, а износ дисков — снизился в 1,82 раза, по сравнению с новыми. При этом применение последовательного затачивания режущей кромки повысило ее прочность и обеспечило надежный проход восстановленных дисков на заданной глубине.

Применение предложенного способа при восстановлении дисковых рабочих органов свеклоуборочных машин позволило повысить эффективность соединения заготовок и увеличить прочность конструкции, снизить предпосылки образования трещин как на этапах восстановления изделия, так и во время выполнения машиной технологического процесса. В результате, повысилась долговечность и надежность использования дисковых рабочих органов, улучшилась эффективность прохода восстановленных изделий на заданной глубине, а также снизились расхода на проведение ремонта и выполнение технического обслуживания во время их эксплуатации.

Предложенное решение рекомендуется для промышленного использования. На выполненные разработки получен Патент Украины на полезную модель № 70816 от 26 июня 2012 года.

Науменко А.А.,
канд. техн. наук, ХНТУСХ


Комментарии (0)