Повышение надежности сегментно-пальцевого режущего аппарата уборочных машин

• Автор: Макаренко, Дмитрий Иванович
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Зерноград
• Количество страниц: 171 с. : ил.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ
РЕЖУЩЕГО АППАРАТА УБОРОЧНЫХ МАШИН, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Анализ технического состояния уборочных машин
1.2 Анализ отказов уборочных машин
1.3 Обзор конструкций режущих аппаратов уборочных машин
1.4 Анализ работ, посвященных исследованию режущих аппаратов
уборочных машин
1.5 Обзор и анализ существующих технологий повышения
надежности режущих инструментов
Обобщения по главе
Цель и задачи исследования
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПОВЫШЕНИЯ
НАДЕЖНОСТИ СЕГМЕНТНО-ПАЛЬЦЕВОГО РЕЖУЩЕГО АППАРАТА
2.1 Анализ работы сегментно-пальцевого режущего аппарата
2.1.1 Силовое взаимодействие лезвия сегмента со стеблем растения
2.1.2 Мощность, затрачиваемая на процесс резания в сегментнопальцевом режущем аппарате
2.2 Теоретическая модель формирования отказа сегментнопальцевого режущего аппарата
2.3 Модель формирования ресурса сегмента режущего аппарата
2.4 Теоретическая модель повышения ресурса сегмента режущего
аппарата, имеющего износостойкое покрытие
2.5 Затраты на восстановление работоспособности режущего
аппарата при внезапном отказе
2.6 Компьютерное моделирование нагрузок, действующих на сегмент
режущего аппарата
Обобщения по главе
3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Оборудование для металлографических исследований
3.1.1 Исследование геометрических параметров сегментов режущего аппарата
3.1.2 Определение твердости поверхности сегментов режущего
аппарата
3.2 Методика нанесения износостойкого покрытия на рабочую
поверхность лезвия
3.3 Методика проведения исследования износостойкости сегментов
режущего аппарата, имеющих тонкопленочное покрытие

3.3.1 Определение уровней варьирования наиболее значимых факторов
3.3.2 Методика проведения многофакторного эксперимента
3.4 Стендовые испытания сегментов режущего аппарата
3.4.1 Описание работы стенда для определения износостойкости сегментов режущего аппарата
3.4.2 Устройство и работа стенда для проведения испытаний сегментов режущего аппарата на внезапный отказ
3.5 Методика проведения производственных испытаний
3.7 Методика обработки экспериментальных данных
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
И ИХ АНАЛИЗ
4.1 Результаты исследований физико-механических свойств сегментов режущего аппарата
4.1.1 Результаты исследований твердости поверхности сегментов режущего аппарата
4.1.2 Результаты исследований геометрических параметров сегментов режущего аппарата
4.2 Результаты проведения многофакторного эксперимента по определению износостойкости модернизированных и стандартных сегментов режущего аппарата
4.3 Результаты сравнительных испытаний экспериментальных и стандартных сегментов на внезапный отказ
4.4 Определение ресурса стандартных и экспериментальных сегментов режущего аппарата
4.5 Результаты производственных испытаний экспериментальных сегментов режущего аппарата
Обобщения по главе
5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1 Расчет затрат на модернизацию сегмента режущего аппарата
5.1.1 Расчет стоимости механической обработки сегмента режущего аппарата
5.1.2 Расчет затрат на нанесения износостойкого покрытия на рабочую поверхность лезвия сегмента режущего аппарата
5.2 Технико-экономическая оценка применения экспериментального сегмента режущего аппарата
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Важной задачей в технологическом процессе скашивания зерновых культур и трав является проведение работ в сжатые агротехнические сроки, так как каждый последующий день ведет к увеличению потерь биологического урожая. Успешное выполнение этой задачи во многом определяется наличием в хозяйстве необходимого количества уборочных машин и их техническим состоянием.
По данным Г110, 781 более 60% всей сельскохозяйственной техники в стране выработали свой ресурс или технически устарели. При этом ежегодные затраты сельхозтоваропроизводителей на поддержание технических средств в работоспособном состоянии составляют более чем 60 млрд. рублей в год [110].
Исследования надежности зерноуборочных комбайнов [78] показали, что из всех простоев техники, составляющих 32...35% общего рабочего времени, на долю технических неисправностей приходится 17,4...19,8%. По результатам государственных испытаний на машиноиспытательных станциях фактическая наработка на отказ у отечественных комбайнов находится в пределах 3...70 ч, а коэффициент готовности 0,85...0,97, соответственно. Наибольшее количество отказов приходится на жатвенную часть, механические передачи, гидросистемы, рабочие органы молотилки, электрические и электронные средства контроля.
В свою очередь количественный анализ отказов жатвенной части показал, что наибольшее число неисправностей приходится на детали режущего аппарата, а именно сегментов, противорежущих пластин и пальцев. Следует отметить, что поломки противорежущих пластин и пальцев в основном происходят в результате наскакивания на них сегментов, деформировавшихся от попадания в зону резания посторонних предметов.
Основными неисправностями сегментов режущего аппарата, вызывающих отказ уборочной техники, являются износ режущей кромки лезвия,

h, - высота зуба насечки, м;
/- коэффициент трения перерезанных волокон стебля о грани клина;
2 - углы наклона боковых граней зуба, град;
Е - модуль упругости материала, МПа;
ксж - сжатие материала, предшествующее разрушению, м;
ß— угол заточки лезвия, град;
// - коэффициент Пуасссона;
Som - величина отгиба стебля, м;
J - полярный момент инерции поперечного стебля, м4; b - расстояние от верхней части пальца до лезвия сегмента, м; к - зазор между сегментом и противорежущей пластиной, м; пц.ц - масса стебля на участке I-II, кг; vH - скорость сегмента, м/с;
г- время удара режущего инструмента о стебель, с.
Данное выражение отражает и определяет основные параметры, влияющие на процесс разрушения стебля при разрезании его сегментом режущего аппарата: конструктивные - Д 8, tH, I, h3, cph (fh физико-механические - E, ju,f, (7P и некоторые режимные - dcm, 1гсж, T, v„, к и b.
Первое слагаемое выражения (2.20) определяет явления, приводящие непосредственно к разрушению и расщеплению материала под действием зубьев насечки и могут характеризоваться как полезные. Второе определяет явления, связанные с деформацией растительного материала в направлении перемещения лезвия, которые отрицательно влияют на показатели надежности технологического процесса резания, такие как энергоемкость и чистота среза.
2.1.2 Мощность, затрачиваемая на процесс резания в сегментио-пальцевом режущем аппарате
Процесс резания в сегментно-пальцевом режущем аппарате разделен на две фазы: отгиб стебля сегментом до момента возникновения противорежу-