Технологічне забезпечення відновлення дисків сошників зернових сівалок (стр. 17 из 25)

ширина робочого пояска ролика - 5 мм;

зусилля притискання - 2,68 кН;

кількість проходів по робочій ділянці диска - 4.

Рис.4.7 Схема прокатування шва і зони пластичних деформацій 1,2,3 - послідовність прокатування

Розподіл максимальних, в даному випадку тангенціальних (колових) залишкових зварювальних напружень в коловому з'єднанні диска після прокатування швів роликами та з подальшим застосуванням експериментально-розрахункового методу, зображено на рис.4.8

Результати свідчать, що найнижчий рівень залишкових напружень та оптимальні їх релаксація має місце у випадку застосування порошкового зварювального дроту типу “А” (40Г20).

Перевірка точності запропонованого експериментально-розрахункового методу визначення залишкових напружень у відремонтованому диску виконана експериментальним руйнівним методом [52], шляхом вирізання та вимірювання напружень тензодавачами опору. Похибка у величині напружень, що отримана з застосуванням експериментального руйнівного та експериментально-розрахункового способу, складає близько 7. .9%. При чому характер поля цих напружень на досліджуваній ділянці зварного з'єднання є адекватний із полем, яке отримане із застосуванням експериментально-розрахункового методу.

Визначення компонентів залишкового напружено-деформованого стану у відремонтованих дисках здійснювалось до та після прокатування робочої ділянки роликами. Визначена у конкретній точці величина деформації підставлялась у математичний апарат (формула 2.22) експериментально-розрахункового методу та із застосуванням програмного комплексу Maple розв’язувалась обернена задача і визначались залишкові напруження у коловому

та радіальному напрямках. Результати показали, що оптимальні градієнти та величина залишкових напружень після пластичного деформування мають місце у диску, що відремонтований із застосуванням порошкового дроту “А” (40Г20) (рис.4.8). Залишкові напруження у радіальному напрямку є стискальними у робочій ділянці диска і з наближенням до краю вони зменшуються до нуля. У коловому напрямку вздовж осі шва залишкові напруження у ділянці термодеформаційного впливу і до краю диска є стискальними. Таким чином, у робочій ділянці відремонтованого диска присутні залишкові напруження стиску, що підвищує зносостійкість диска під час експлуатації в абразивному середовищі.

Рис.4.8 Розподіл напружень у робочій ділянці відремонтованого диска після пластичного деформування

Для одержання з’єднання, що забезпечує необхідні умови експлуатації, застосовувалось зварювання за один прохід з повним проплавленням. Мінімальні значення залишкових напружень мають місце при зварюванні на погонній енергії 3,3´10⁵ Дж/м. Остання забезпечується параметрами режиму зварювання, що запропоновані в табл.4.6

Таблиця 4.5

Параметри режиму зварювання

СилаСтрум,ІЗВ, А	Напруга на дузі,UД, В	Полярність	Виліт елект-родаL, мм	Швидкість зварюванняVЗВ, м/год	Швидкість подачі дротуVПД, м/год
125	23	зворотна	12. .14	28	215

Із застосуванням програмного пакету для тривимірного твердотільного моделювання Solid Works [93] змодельовано диск сошника, який за геометричними параметрами (діаметр, товщина диска, висота та ширина шва) відповідає відремонтованому диску. З використанням програмного комплексу

Algor [114] диск розбивали на кінцеві елементи, і залежно від ділянок з'єднання задано певні фізико-механічні властивості. На підставі отриманих результатів встановлено, що максимальні еквівалентні напруження (у випадку статичного навантаження диска, що відповідає його деформуванню зумовленому дією грунту) носять локальний характер і їх величина не може зумовити руйнування диска.

Як свідчать результати досліджень у новому диску залишкові напруження у робочій ділянці є відсутні, тоді як у відремонтованому вони стискальні, і як відомо [149,152,154] їх величина може істотно впливати на зносостійкість матеріалу диска. В роботі проведено дослідження довговічності диска в умовах, близьких до умов під час експлуатації.

4.2.2 Зносостійкість диска

Внаслідок випробовування дисків на стійкість до спрацювання в лабораторних умовах на установці конструкції Бріннелля-Хауерта встановлено, що створені прокатуванням роликами напруження стиску у частині робочої ділянки підвищують зносостійкість металу відремонтованого диска в 1,7 рази порівняно із металом нового диска. Результати дослідження впливу величини та характеру напружень на стійкість відремонтованого диска до спрацювання представлено на рис.4.9 Зносостійкість

визначали0 як маса металу m (кг), яка зносилась за одиницю часу t (секунда)

.

Рис.4.9 Залежність зносостійкості термічно-обробленої сталі 65Г від величини та характеру робочих напружень

-зносостійкість, Т -час зношення, m - маса металу, яка зносилась час випробовування 100±3 с, абразив - річковий пісок (Ø0,5. .0,6 мм)

Рис.4.10 Динаміка зношування робочої поверхні дисків за їх зовнішнім діаметром

На підставі аналізу результатів дослідження зносостійкості в роботі здійснено прогнозування довговічності дисків (рис.4.10). Встановлено, що напруження стиску в металі робочої ділянки, підвищують довговічність виготовлених із сталі 65Г дисків сошників сільськогосподарських сівалок.

Окрім абразивного зношення під час експлуатації диск сошника перебуває під дією складних знакозмінних циклічних, статичних, втомних і ударних навантажень, які зумовлюють виникнення в ньому пружніх і пластичних деформацій та в окремих випадках руйнування диска. Отже необхідно дослідити здатність диска чинити опір таким навантаженням.

4.3 Жорсткість та втомна міцність відремонтованого диска

Випробовування на жорсткість в умовах статичного вигину дає змогу оцінити здатність відремонтованого диска чинити опір пружним деформаціям. Величина вигину задавалася на основі експериментальних досліджень та аналізу літературних даних [9,18,33]. При дослідженнях його максимальне значення складало 37. .44 мм. Контроль за величиною напружень, що виникають при цьому в матеріалі диску, виконувався з допомогою тензометрування.

Визначення тарувального коефіцієнта (К) тензодавачів виконувалося з допомогою балки рівного опору. Кількість повторних вимірювань складала не менше 3, що забезпечувало їх статистичну обробку з довірчою ймовірністю 0,95. Аналіз результатів показав, що вимірювані величини відповідають нормальному закону розподілу випадкових величин. Перевірка правильності припущення виконувалася з допомогою W-критерію [101] після кожної серії випробувань. Статистична обробка результатів вимірювань проводилася відповідно до рекомендованої в [101] методики. Відхилення визначених величин напружень знаходилося в межах 10%.

Обчислення виконувалися за наведеною методикою, яка реалізована за допомогою математичного редактора Mathcad.

Із застосуванням методу найменших квадратів виконано апроксимацію отриманих результатів у вигляді прямої першого порядку. Значенння тарувального коефіцієнта при цьому склало К = 7,37. Результати апроксимації результатів тарування представлено на рис.4.11

Рис.4.11 Тарувальна залежність для давачів типу 2ФПКА

На рис.4.12 представлено інтерфейс програми UniLab в процесі статичного вигину диска. Тут на 4 робочих каналах показано зміну напружень з часом (сек) в матеріалі диску в залежності від навантаження на його крайку. Номер каналу відповідає номеру тензодавача розміщеному на диску (рис.3.8).

Рис.4.12 Інтерфейс програми UniLab у процесі вимірювання напружень у диску

Аналіз результатів визначення напружень свідчить, що найбільші напруження мають місце у ділянці розміщення тензодавачів „3” і „4". Для найбільш навантаженої ділянки (давач 4, рис.4.13) в новому та відновленому дисках результати показали наступне.

Рис.4.13 Зміна напружень у дисках (тензодавач „4”) від величини навантаження, що прикладається

Величина та характер напружень в робочій ділянці нового та відновленого дисків істотно не відрізняється в усьому діапазоні навантажень, і коливається в межах 25 МПа. Присутність зварного шва, і зокрема його геометричні та фізико-механічні властивості не зумовлюють виникнення концентрації напружень від прикладених зусиль. Зміна геометричних характеристик дисків після дії пружних деформацій відсутня. Таким чином стійкість до дії пружних деформацій нового та відремонтованого дисків істотно не відрізняється і задовольняє умови їх експлуатації.

На підставі отриманих результатів можна стверджувати, що отримане в процесі відновлення диска зварне з’єднання забезпечує необхідну жорсткість конструкції у процесі експлуатації в польових умовах.