визначити оптимальний хімічний склад та мікроструктуру шва для одержання необхідних фізико-механічних властивостей робочої ділянки, що забезпечує втомну міцність та абразивну зносостійкість відремонтованого диска;
дослідити вплив залишкових внутрішніх напружень на стійкість відремонтованого диска до абразивного зношення;
розробити математичну модель експериментально-розрахункового методу для визначення напружено-деформованого стану у відремонтованих за зовнішнім діаметром дисках, виготовлених із сталі 65Г;
провести стендові та польові випробування відновлених дисків;
визначити основні параметри технологічного процесу ремонту спрацьованих дисків сошників зернових сівалок із відновленням їхнього зовнішнього діаметра.
Об'єкт дослідження - диски сошників зернових сівалок.
Предмет дослідження - вплив фізико-механічних характеристик металу робочої ділянки на експлуатаційні властивості відремонтованих дисків.
Методи дослідження. Для досягнення мети та вирішення поставлених завдань в роботі використовувались такі методи: метод математичного планування та статистичної обробки; метод визначення зносостійкості сталі; металографічний і хімічний аналізи; методи оцінки деформаційного зміцнення та втомної міцності; метод електротензометрування; експериментально-розрахунковий метод визначення напружено-деформованого стану в диску; експериментальне дослідження дисків на стійкість до спрацювання.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що:
обґрунтовано параметри та властивості ремонтного кільця в залежності від особливостей експлуатації сошників та процесу їх зношення.
встановлено зв’язок між хімічним складом зварювального порошкового дроту та фізико-механічними і експлуатаційними властивостями відремонтованих за зовнішнім діаметром дискових деталей при абразивному зношенні та втомному руйнуванні в умовах роботи посівної техніки.
встановлено оптимальні параметри пластичного деформування відремонтованої ділянки диска сошника, які зумовлюють релаксацію внутрішніх напружень розтягу та створення напружень стиску у робочій ділянці.
розроблена математична модель експериментально-розрахункового методу для визначення залишкового напружено-деформованого стану в тонколистових дискових деталях із сталі 65Г.
вперше запропонована функціональна залежність, що описує поле пластичних деформацій для випадку з’єднання обмеженої радіусом та з отвором пластини із сталі 65Г коловим швом.
Практичне значення одержаних результатів.
Розроблено інженерну методику розрахунку напруженого стану у тонколистових дискових деталях сільськогосподарських агрегатів. Теоретичні та практичні результати дисертаційних досліджень впроваджені в навчальний процес кафедри зварювального виробництва, діагностики та відновлення металоконструкцій Національного університету „Львівська політехніка”.
На підставі проведених лабораторних та польових випробувань встановлено, що відремонтовані диски мають необхідну стійкість до абразивного спрацювання при ресурсі їх роботи на рівні із новими дисками. Визначено оптимальні параметри технологічного процесу ремонту спрацьованих дисків сошників зернової сівалки шляхом відновлення їх зовнішнього діаметра. Отримано патент України №38536А "Спосіб відновлення спрацьованих дисків сільськогосподарської сівалки". Проведенням техніко-економічної оцінки ефективності процесу встановлено, що собівартість відремонтованого диска складає 45. .60% вартості нового, а технологічний процес ремонту прийнятий до впровадження у Львівській області в підприємстві ТзОВ АПП “Львівське”.
Особистий внесок здобувача. Основні результати, рішення, висновки та рекомендації, наведені в дисертаційній роботі, отримані автором самостійно. В опублікованих за результатами досліджень роботах дисертанту належить: у [1] - розробка оптимального хімічного складу залізо-марганцевистого шва з аустенітною структурою та дослідження його впливу на експлуатаційні характеристики колового з'єднання диска із сталі 65Г; у [2] - визначення величини деформаційного зміцнення поверхні шва, яке має місце при пластичному деформуванні; у [3] - визначення основних параметрів технологічного процесу ремонту дисків, без застосування попереднього підігріву та кінцевої термічної обробки; у [4,5] - розробка та обґрунтування математичної моделі, що враховує особливості формування поля пластичних деформацій у відновлених зварюванням дисках сошників зернових сівалок.
Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідались та обговорювались на: 2-ій Міжнародній конференції у Львові "Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій" (м. Львів, 1999р); 4-му 5-му, 6-му Міжнародних симпозіумах Українських інженерів-механіків у Львові” (м. Львів, 1999р., 2001р., 2003р., 2005р); 7-й Всеукраїнській науковій конференції “Сучасні проблеми прикладної математики та інформатики", (м. Львів, 2000р); 4-му Міжнародному симпозіумі “Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів та конструкцій" (м. Тернопіль, 2000р); 1-у науковому симпозіумі "Сучасні проблеми інженерної механіки" (м. Луцьк, 2000р); Міжнародній конференції "Сварные конструкции" (м. Київ, 2000р); Міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми технічного сервісу сільськогосподарської техніки" (м. Харків, 2001р); 3-ій та 4-ій Міжнародній науково-практичній конференції "Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації сільськогосподарської техніки" (м. Кіровоград, 2001р., 2003р); Українсько-польській конференції “САПР в машинобудуванні: проблеми навчання та впровадження” (м. Львів, 2002 р); 2-й Всеукраїнській науково-технічній конференції молодих учених та спеціалістів “Зварювання та суміжні технології” (м. Київ, 2003р); 1-й Міжнародній науково-технічній конференції “Машинобудування та металообробка - 2003” (м. Кіровоград, 2003р); 3-ій Міжнародній конференції „Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій" (м. Львів, 2004р).
Публікації. За темою дисертації опубліковано 16 друкованих робіт, із яких 5 - наукові статті у спеціалізованих фахових виданнях ВАК України. За матеріалами дисертаційних досліджень отримано деклараційний Патент України на винахід.
Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаних джерел та додатків. Загальний обсяг роботи становить 154 сторінок і включає 45 рисунків, 13 таблиць, список літератури із 154 найменувань і 4 додатків.
Основною метою сучасного технічного і ремонтного сервісу нашої держави є своєчасне забезпечення товаровиробників АПК сільськогосподарською технікою, матеріальними ресурсами, підтримання машинного парку в працездатному стані та його ефективне використання.
Експлуатація сільськогосподарської техніки супроводжується процесами як фізичного спрацювання окремих вузлів машин, так і морального старіння, наслідком якого є погіршення техніко-економічних показників її використання. Для підтримки МТП у працездатному стані необхідне ефективне керування процесом періодичного технічного обслуговування та ремонту машин і деталей в цілому [10].
Сучасний стан технічного забезпечення аграрного сектора характеризується зменшенням кількості техніки порівняно із 1991 роком - на 16. .50% та значним її “старінням” - 40. .60% відпрацювали амортизаційні терміни (таблиця 1.1). У цілому забезпеченість сільськогосподарського виробництва основними видами машин знаходиться в межах 30. .70% до нормативної потреби. Технічний стан наявного машино-тракторного парку на 60. .80% дійшов до межі, за якою експлуатація окремих машин через невиконання тих же агротехнічних вимог стає неможливою.
Для відтворення машино-тракторного парку на рівні технологічної потреби необхідно щорічно купувати машин і обладнання на суму понад 7. .8 млрд. грн. [12]. Крім того, підтримання машино-тракторного парку в працездатному стані в основному на закупівлю запасних частин і ремонтних матеріалів потребує 1,2. .1,5 млрд. грн. на рік[11]. Тільки за 2002 рік машино-тракторний парк скоротився майже на 9%. Близько 85% сільськогосподарських машин вичерпали свій ресурс, що призводить до порушення технологій вирощування врожаю, значного збільшення витрат коштів на ремонт і технічне обслуговування, а простої у зв’язку з ремонтом становлять понад 50% робочого часу [12].
Таблиця 1.1
Динаміка наявності основних видів сільськогосподарської техніки у період 1991-2002 рр., тис. шт. [11]
| Техніка | 1991 | 1995 | 2002 | зменшення2002 до 1991 |
| % | ||||
| Трактори | 495,1 | 498,7 | 413,6 | 16,5 |
| Комбайни (зернозбиральні) | 107,4 | 96,6 | 65,6 | 39,1 |
| Плуги | 161,8 | 168,2 | 113,8 | 30,0 |
| Сівалки | 219,9 | 199,9 | 123,5 | 42,9 |
| Культиватори | 254,4 | 234,7 | 153,9 | 40,0 |
Положення, що склалось з технічним забезпеченням, вимагає нових підходів до формування та реалізації технічної політики в сільському господарстві, основним напрямками якої є збереження, відновлення, ремонт та підтримання в працездатному стані наявних машин та ефективне їх використання [12].
При вирощуванні сільськогосподарських культур, що в загальній структурі сільського господарства є однією з провідних галузей, відповідальною операцією, яка визначає врожай, є посів [13]. Від якості його проведення залежать як термін сходження рослин, так і активність їх зростання. Щорічно по Україні засівається близько 30млн. га сільськогосподарських угідь. Виконання цих робіт реалізовується відповідним парком різних вітчизняних і зарубіжних сівалок, який складає більше 110 тисяч.