ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Для определения износостойкости конструкционных материалов с различными видами упрочнения обычно изготавливают рабочие органы и подвергают их испытаниям в составе почвообрабатывающей машины (орудия) в реальных условиях эксплуатации. Такие испытания необходимы, но на более поздней стадии создания новых или модернизированных рабочих органов, когда определены марки сталей и отработаны технология и режимы их упрочнения. В противном случае, существенно возрастают материальные, трудовые и энергетические затраты и время экспериментальной отработки рабочих органов. Предлагаемая установка для испытания образцов почвообрабатывающих деталей предназначена для быстрого и эффективного определения износостойкости одновременно нескольких образцов за счет их ускоренных сравнительных испытаний.

Установка разработана на базе продольно-строгального станка. Станок имеет в своем составе корпус 1 (см. рисунок) со станиной, приводной электродвигатель 2, коробку передач и другие механические передачи, размещенные внутри корпуса, суппорт 3, рабочий стол 4, устройства для регулировки положения головки суппорта и длины хода суппорта, а также некоторые другие известные элементы. Вместо резцов на головке суппорта устанавливают специальное приспособление для крепления образцов 5, а на столе вместо обрабатываемых деталей - поддон 6 со специальным составом, имитирующим песчаную почву. Приспособление 5 содержит два параллельно действующих механизма шарнирного параллелограмма 7 с вертикальной стойкой 8 (на рисунке происходит наложение, и виден один механизм). На нижнем конце стойки с помощью укосин 9 выставлен горизонтально и закреплен держатель образцов 10. Образцы для испытаний в виде предварительно подготовленных небольших пластинок винтами с потайной головкой закрепляют снизу держателя 10. Имитатор почвы в поддоне 6 представляет перемешанную в воде, затвердевшую и высушенную смесь песка, цемента и глины. Такой состав обладает достаточной механической прочностью, является по существу абразивосодержащим (за счет песка), твердым и рыхлым телом, которое выдерживает длительные испытания трением. Это соответствует критерию ускоренных испытаний.

Перед началом испытаний каждый образец взвешивают на аналитических весах и закрепляют на держателе образцов 10. Для этого приподнимают приспособление 5 (за счет механизма шарнирного параллелограмма 7), освобождая доступ к держателю 10, на котором закрепляют не менее пяти образцов почвообрабатывающих деталей. С помощью штатных устройств продольно-строгального станка устанавливают ход суппорта 3 и его рабочую скорость, находят оптимальное положение рабочего стола 4 относительно приспособления 5 с держателем образцов. Поскольку механизм шарнирного параллограмма отслеживает износ имитатора песчаной почвы в поддоне 6, то в станке нет надобности включать механизм подачи - поперечное перемещение стола после каждого рабочего хода суппорта. Образцы для испытаний вступают во взаимодействие с имитатором почвы после того, как приспособление 5 не будет преднамеренно удерживаться в приподнятом положении. В продольно-строгальном станке, как известно, предусмотрены рабочий и холостой (более быстрый) ходы, которые используются при испытаниях. За счет механизма шарнирного параллелограмма образцы находятся во взаимодействии с имитатором почвы как при рабочем, так и при холостом ходе, испытания проходят в автоматическом режиме. Возвратно-поступательное движение по одному следу держателя 10 вместе с образцами приводит к выработке имитатора песчаной почвы. После этого испытания приостанавливают, и в поддоне 6 «замешивают» новый имитатор почвы. Эту процедуру, как правило, совмещают с проверкой образцов - их снимают, промывают, взвешивают (определяют износ) и закрепляют вновь на тех же местах держателя 10. Далее продолжают испытания в автоматическом режиме, время непрерывной работы установки составляет 3-4 часа.

На установке испытаниям подвергали образцы размером 10х30 мм и толщиной 2 мм. Образцы изготавливали из стали 3 и подвергали цементации по различным режимам, в результате чего получали твердость на поверхности hrc в широком диапазоне от 14,4 до 74,1. После этого часть образцов подвергали дополнительному лазерному упрочнению по особым режимам и получали различную микротвердость, в том числе, аномально высокую (свыше 12000 МПа). 5 образцов с различными видами упрочнения (и с различной поверхностной твердостью) были объектами испытаний. По результатам сравнительных ускоренных испытаний выработаны предложения по конструкции, технологии изготовления и поверхностного упрочнения новых рабочих органов для поверхностной обработки (культивации) почвы.