Совершенствование технологии восстановления пальцев сборных звеньев гусениц тракторов и комбайнов давлением

В настоящее время в сельскохозяйственном секторе экономики Российской Федерации из-за неудовлетворительного финансирования села создалось положение, при котором остро ощущается нехватка новой техники, а имеющийся парк машин изрядно изношен. В связи с этим, резко возросла сезонная нагрузка на каждую машину. В отдельных регионах она увеличилась в 4−5 раз [1]. В результате этого затягиваются сроки проведения полевых работ, теряется значительная часть выращенного урожая, нарушаются агротехнические сроки, увеличивается потребление горюче-смазочных материалов. По данным специалистов департамента механизации Министерства сельского хозяйства и продовольствия РФ коэффициент готовности сельскохозяйственной техники в среднем по стране составляет 0,6, а процент замещения выбывающей в процессе физического износа техники новыми машинами составляет лишь 2%. Поэтому необходимо принимать энергичные меры по сохранению в хозяйствах имеющегося парка машин. Одним из путей уменьшения материальных потерь в агропромышленном комплексе (АПК) в условиях диспаритета государственных и коммерческих цен, следствием которого является невозможность приобретения производителями сельскохозяйственной продукции новой техники, представляется применение прогрессивных ресурсосберегающих технологий восстановления автотракторных и комбайновых деталей с высокими показателями надежности.

Известно, что часть урожая теряется из-за простоев тракторов и комбайнов по причине отсутствия или дороговизны запчастей, при этом в общей сумме затрат на ремонт техники стоимость запасных частей составляет более 60%.

Целесообразность проведения научно-исследовательской работы в направлении изучения и разработки восстановительных технологий обусловлена прежде всего доступной для потребителя себестоимостью восстановленных деталей, как правило, не превышающей для большинства способов 80% стоимости новых, серийно изготовленных деталей, а также достаточно высоким уровнем их надежности [2].

Следует отметить, что в рыночных условиях конкурентную способность приобретают только безотходные, универсальные и быстро окупаемые технологии, потенциально обеспечивающие высокое качество восстановления.

Практика показывает, что предпосылки для более широкого применения в нынешних условиях имеет способ восстановления деталей пластической деформацией, разработанный в Отраслевой научно-исследовательской лаборатории восстановления автотракторных деталей давлением при Саратовском государственном аграрном университете [3], обеспечивающий комплексное устранение всех дефектов с сохранением однородной структуры и физико-механических свойств, а также имеющий наивысший по сравнению с другими известными способами коэффициент использования металла.

Особенно актуально применение данного способа к материалоемким деталям, ресурс которых в несколько раз ниже ресурса машины в целом. К таким деталям относятся пальцы сборных звеньев гусениц тракторов и рисоуборочных комбайнов, требующие замены через 2−3 полевых сезона [4,5].

До настоящего времени изношенные пальцы, изготовленные из дефицитной легированной стали 50 Г, целиком отправлялись на переплавку, так как ни один из известных способов не обеспечивал их восстановления. Взамен изношенных устанавливались новые заводские детали или изготовленные на ремонтном предприятии из круглого проката стали 50 Г, что ведет к значительному перерасходу металла в масштабах отрасли.

На основании анализа трудов ученых Алтыкиса A.B., Ачкасова К. А., Бабу-сенко С.М., Бисекенова А. Б., Вадивасова Л. Г., Воловика E. JL, Кириллова A.B., Лившица Л. Г., Межецкого Г. Д., Охрименко Я. М., ПашинаЮ.Д., Петрова Ю. Н., Рудика Ф. Я., Садчикова A.B., Семенова Е. И., Степанова В. А., Таратуты А. И., Тарновского И. Я., Ульмана И. Е., ЧерноивановаВ.Н. и др. [6−25] разработан новый способ восстановления стальных цилиндрических деталей давлением, заключающийся в нанесении электростыковой сваркой дополнительного компенсирующего износ металла на нерабочую поверхность с последующим его перемещением в горячем состоянии до получения поковки с равномерными припусками по всем поверхностям, причем, в качестве компенсирующего износ металла используют фрагмент изношенной идентичной детали [26].

Продолжение исследовательских работ в данном направлении посвящено решению научных задач, связанных с обоснованием схемы формообразования длинномерных цилиндрических деталей и оптимальных параметров нанесения компенсирующего износ металла.

Актуальность темы

подтверждается неудовлетворенной потребностью ремонтных предприятий в новых пальцах сборных звеньев гусеничных полотен из-за низкого их ресурса, составляющего менее 50% от ресурса трактора или комбайна, а также обеспечения высоких показателей ресурсосбережения.

Цель работы заключается в повышении долговечности пальцев сборных звеньев гусениц путем их восстановления совмещенным со сваркой пластическим деформированием.

Объектом исследований являются пальцы сборных звеньев гусениц трактора Т-130 и рисоуборочного комбайна СКГД-6Р, а также способ горячей осадки применительно к восстановлению пальцев с предварительно нанесенным стыковой сваркой компенсирующим износ металлом.

Научная новизна работы заключается в экспериментально-аналитическом обосновании процесса формообразования пальцев звеньев гусениц при их восстановлении горячей осадкой, расчете и экспериментальном подтверждении энергосиловых параметров штамповой оснастки, в разработке математической модели процесса нанесения компенсирующего износ металла, обосновании оптимальных режимов технологического процесса, обеспечивающих наилучшие качественные характеристики восстановленных деталей.

Практическая ценность работы состоит в разработке по результатам исследований комплекта документации на технологический процесс, обеспечивающий комплексное устранение дефектов изношенных пальцев сборных звеньев гусениц.

Реализация результатов исследований. Технологический процесс с комплектом оборудования и оснастки внедрен на Славянском РТП Краснодарского края и на ремонтном предприятии ОАО «МТС Ершовская» Саратовской области.

Научные положения, выносимые на защиту:

• теоретический анализ закономерностей формообразования при восстановлении пальцев;

• кинематический анализ перемещений металла в процессе осадки с по-стадийным изучением напряженно-деформированного состояния;

• расчет энергосиловых параметров устройства;

• результаты исследований процесса нанесения компенсирующего износ металла наплавкой;

• математическая модель, адекватно описывающая оптимальные режимы восстановления;

• рекомендации по формированию гарантированных показателей качества деталей в процессе их восстановления;

• экономически обоснованные рекомендации по целесообразности промышленной реализации способа восстановления.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-технических конференциях Саратовского государственного аграрного университета в 1995;99 гг., а также на технологических семинарах кафедр «Надежность и ремонт машин», «Применение электроэнергии в сельском хозяйстве», «Механизация переработки продукции растениеводства» и Отраслевой научно-исследовательской лаборатории восстановления деталей давлением. Материалы работы докладывались на X Межгосударственном научно-технологическом семинаре по проблемам экономичности и эксплуатации в агропромышленном комплексе стран СНГ в 1997 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 5 печатных работ общим объемом 1,5 п.л. Новизна разработки подтверждена патентом Российской Федерации № 2 093 332 «Способ восстановления стальных деталей бюл. № 29, опубл. 20.10.97.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 186 стр. и состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованных источников. Содержит 15 таблиц, 54 рисунка и библиографический указатель из 100 наименований. В 6 приложениях на 44 страницах приведены дополнительные расчеты, таблицы, диаграммы, копии документов, сведения о внедрении.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. В результате анализа литературных источников установлено, что известные способы восстановления цилиндрических длинномерных деталей не обеспечивают комплексного устранения дефектов пальцев звеньев гусениц с сохранением первоначальной структуры и физико-механических свойств без применения дополнительных ремонтных материалов.

2. Анализ износного состояния ремфонда показал, что 95% пальцев сборных звеньев гусениц имеют износ выше предельно-допустимого и подлежат восстановлению.

3. Проведенные теоретические исследования, выявившие динамику процесса формообразования длинномерных цилиндрических деталей при горячей осадке, позволили разработать новый способ получения качественных поковок из изношенных пальцев. Он заключается в контактной приварке к нерабочему торцу компенсатора, вырезанного из другого точно такого же изношенного пальца, с последующей обработкой давлением полученной заготовки в штампе. Приоритет и новизна разработки подтверждены патентом Российской Федерации № 2 093 332 «Способ восстановления стальных деталей» от 20 октября 1997 года.

4. В качестве метода нанесения компенсирующего износ металла применялась контактная стыковая сварка оплавлением, обеспечивающая высокую диффузию и идентичность основного и наплавленного дополнительного металла. Экспериментальным путем определены оптимальные режимы, обеспечивающие прочность сварного соединения, для пальцев В34 004 и 24−22−6 соответственно: вторичное напряжение — U2 = 6,42 и 7,6 В, скорость оплавления — von = 2,2 и 1,2 мм/с, величина оплавления -10П = 13 и 15 мм, усилие зажатия детали — Р = 96,5 и 100КН.

5. Регресионным анализом экспериментальных данных получена адекватная модель, по которой определены оптимальные режимы осадки, обеспечивающие наилучшее качество поковки: усилие деформирования.

600КН, температура преддеформационного нагрева детали — 1100 °C, максимальная величина осадки — 40 мм, скорость деформирования -0,05м/с, вертикальное усилие пресса, обеспечивающее нераскрываемость штампа — 2400КН.

6. Исследованиями установлено, что механические свойства восстановленных горячей осадкой пальцев звеньев гусениц не ниже, чем у серийных. Микротвердость, макрои микроструктура закаленного поверхностного слоя рабочей поверхности соответствуют техническим требованиям рабочего чертежа и технологического процесса на изготовление новых изделий. Уровень микронапряжений (max 58,8МПа), предел прочности (ав = 706,6МПа), относительное удлинение (5 = 8%), разрушающий крутящий момент (Мр = 375 Нхм) и ударная вязкость (ак =150 кДж/м2) восстановленной детали находятся в допустимых пределах.

7. Ресурс восстановленных пальцев звеньев гсениц по результатам эксплуатационных испытаний составил около 100% от ресурса новых деталей, что соответствует техническим требованиям на капитальный ремонт ходовой части трактора Т-130 и гусеничного комбайна СКГД-6Р.

8. На основании проведенных исследований разработан и внедрен в условиях Славянского-на-Кубани РТП Краснодарского края, а также на ремонтном предприятии ОАО «МТС Ершовская» Саратовской области на уровне заводских комиссий технологический процесс восстановления пальцев звеньев гусениц рисоуборочных комбайнов и промышленных тракторов. Годовой экономический эффект при этом соответственно составил 100,8 и 165,2 тыс. руб.