Современные способы и средства для испытания рабочих органов почвообрабатывающих машин на абразивную износостойкость

Для определения физико-механических свойств покрытия в зависимости от свойства почвы и компонентов порошков требуется проведение значительного количества экспериментов. Для проведения этих экспериментов необходимо выбрать оптимальную экспериментальную установку. Чтобы правильно выбрать экспериментальную установку, необходимо изучить методы испытаний металлов на абразивный износ.

Основные методы испытаний металлов на абразивный износ в зависимости от характера взаимодействия абразивных частиц с металлом можно классифицировать следующим образом (рис. 2.14).

Наиболее широкое распространение получил метод испытаний металлов на абразивный износ при скольжении в жидкой или сыпучей абразивной среде. Для этих испытаний использовалась машина Я. Амслера [90] в которой используются пары трения диск-диск и диск-колодка.

Машина трения МИ-1М, как и машина Я. Амслера, а также машина Д. Арчарда служат для испытания на износ различных материалов пар трения и являются аналогичными по конструкции. Возможны испытания образцов разной формы. Основной недостаток такой машины заключается в низкой степени приближений условий испытаний образцов к условиям эксплуатации.

Ю. М. Петров [217] проводил исследование износостойкости покрытий на испытательной машине СМЦ-2, которая является модифицированной машиной Я. Амслера.

Известен также метод [219], при котором изучается взаимодействие металла с закрепленными частицами абразива. В качестве абразивного материала могут быть использованы круги. Однако опыты показывают, что применение данного метода не дает надежных результатов.

Большие возможности для повышения точности эксперимента открываются при использовании вместо кругов абразивной шкурки. Исследования износа металлов при трении о шкурку, натянутую на обычный диск, были проведены Ш. Робином еще в 1910 г. Цилиндрический образец диаметром 15 мм прижимался к диску грузом. Для каждого опыта использовалась одна шкурка. Однако и в данном случае образец двигался по одному следу около 200 м, что вызывало довольно большую ошибку измерений (до 15 %).

Методы испытаний металлов на абразивный износ

Рисунок 2.14 - Методы испытаний металлов на абразивный износ

Метод испытаний материалов с использованием абразивной шкурки был значительно улучшен В. Тонном. В его опытах наряду с вращением диска осуществлялась радиальная подача образца, в результате чего след трения располагался по спирали. К. Веллингер и Г. Уэтц [234] исследовали износ металлов при возвратно-поступательном движении образца по шкурке. Стол с натянутой на него абразивной шкуркой имел поперечное перемещение с постоянной малой скоростью.

Метод испытаний К. Веллингера и Г. Уэтца имеет существенное преимущество перед методом В. Робина, так как при движении образца по новому участку шкурки резко уменьшается погрешность эксперимента. Однако эти исследователи не сумели использовать всех возможностей данного метода

Предложенный М. М. Хрущовым [289, 291] лабораторный метод испытания на машине Х4-Б (машина Х4-Б разработана в Институте машиноведения) позволил воспроизвести процесс износа при трении о наждачное полотно. Цилиндрический образец диаметром 2 мм и длиной 15-20 мм при вращении диска с натянутой шкуркой получает радиальное перемещение, которое за один оборот диска составляет 1 мм. Путь трения образца по диску представляет собой спираль Архимеда. Таким образом, трение образца металла происходит практически все время по свежему участку шкурки при малой поверхности трения, малой скорости скольжения и интенсивном износе, исключающем влияние отражающей среды. Для учета влияния качества шкурки на результаты износа в тех же условиях испытывали эталонный материал. Следовательно, влияние твердости абразивных частиц в данном случае было также исключено.

Б. И. Костецким [230, 231] предложена машина КЕ-3 для исследования износа путем нанесения винтовых царапин на испытуемый цилиндрический образец диаметром 20 мм и длиной 100 мм.

Метод царапания плоских образцов индентором (конусным алмазным или из твердого сплава ВК6) применялся и другими исследователями [168, 170, 178]. Однако отмеченные выше способы не воспроизводят в полной мере условия абразивного износа рабочих органов сельскохозяйственных машин, поэтому могут быть использованы только для ориентировочной оценки износостойкости металлов.

Метод Ю. А. Бринелля, предложенный в 1921 г., используется с некоторыми изменениями рядом исследователей [262], имитирует процесс износа при втирании в поверхность металла абразивных частиц. Износ оценивают по размеру лунки. Основным недостатком метода является непостоянство поверхности трения, так как она в процессе опыта постепенно увеличивается, что вызывает изменение удельного давления диска и увеличение числа абразивных зерен, воспринимающих нагрузку. Сравнительные испытания, проведенные М. А. Бабичевым [264] по схеме Бринелля и на машине Х4-Б, показали, что в первом случае точность эксперимента значительно ниже.

Вайс А. А. описана методика испытаний для определения износа при трении образца о чугунный диск, на поверхность которого непрерывно подаются частицы карборунда и вода [263]. Наряду с испытуемым образцом к диску прижимается эталон. Анализ результатов испытаний, выполненных по этому методу М. М. Хрущевым и М. А. Бабичевым [262], показал, что общие закономерности износа в данном случае такие же, как и при испытании на машине Х4-Б, но точность экспериментов ниже.

И. В. Южаковым [262] и 3. В. Дьяконовой [264] предложена методика исследования износа образца металла при резании почвы. Сущность этой методики заключается в следующем. На обычном копре изготавливают брикет почвы определенного состава и заданной твердости и закрепляют его на установке или прямо на сверлильном станке. Образцы, укрепленные на оправке, занимают в патроне станка. Процесс испытания заключается в резании брикета почвы при круговом вращательном движении образцов. Но такой методикой можно пользоваться лишь для проведения кратковременных сравнительных испытаний образцов, так как ограниченная высота брикета не обеспечивает непрерывности процесса.

Для проведения длительных испытаний образцов во Всесоюзном научно-исследовательском институте сельскохозяйственного машиностроения (ВИСХОМе) была создана экспериментальная установка типа «вращающаяся чаша» [262, 264].

Установка состоит из литой чаши диаметром 1,2 м, которую перед испытанием заполняют абразивный массой (почвой). Образцы, изготовленные из листовой стали и заточенные подобно рабочему органу почвообрабатывающей машины, закрепляют на станине так, чтобы при работе один из них был погружен в абразивную массу на определенную глубину. Чаша с абразивной массой вращается, при этом образец оказывается под воздействием непрерывно перемещающихся абразивных частиц. Для уплотнения абразивной массы в чаше установлены массивные катки [262].

A. Н. Шитов [302] усовершенствовал метод типа «вращающаяся чаша» с одновременным расширением диапазона возможностей. Усовершенствованная конструкция позволяет одновременно испытывать несколько образцов. В данном случае автор испытывал упрочненный и не- упрочненный образец, что позволило сравнить процесс при одинаковых условиях. Установка типа «вращающаяся чаша» позволяет проводить испытания в условиях, близких к реальным, при обработке почвы рабочими органами. Однако этот метод, успешно примененный для сравнительных испытаний образцов, не может быть использован без специальной проверки для изучения механизма износа, когда точность измерений и сопоставимость результатов имеют первостепенное значение.

Сотрудниками института машиноведения АН СССР А. В. Чичинад- зе и Э. Д. Брауном разработана методика испытаний металлов при трении об абразив на упругом основании. Данная методика представляет интерес и в ряде случаев может быть использована для изучения износа материалов в лабораторных условиях [267].

B. И. Пындак [217] предложил установку для испытания на износ материала рабочих органов почвообрабатывающей машины, принцип работы которой заключается в возвратно-поступательном движении образца по имитатору почвы. Недостатком данного метода являются недостаточно широкие функциональные возможности и, в частности, невозможность одновременных сравнительных испытаний ряда разнородных образцов с имитацией рабочей среды.

Перечисленные выше методы исследования абразивного износа имеют, как правило, частный характер и имитируют какие-то определенные условия взаимодействия металла с абразивной средой и не позволяют изучить целый ряд важных факторов, оказывающих влияние на износостойкость и самозатачивание рабочих органов почвообрабатывающих машин.

Поэтому для проведения лабораторных исследований износостойкости различных типов рабочих органов почвообрабатывающих машин необходимо разработать экспериментальную установку, которая позволит смоделировать разнообразие условий взаимодействия металла с абразивной средой, характерные для условий реальной эксплуатации.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >