ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПАРЫ ТРЕНИЯ «ДИСК – ПРОКЛАДКА» ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ВЫСЕВАЮЩЕГО АППАРАТА
Для посева пропашных культур наибольшее распространение получили пневматические вакуумные пропашные сеялки «Техника-сервис» ТС-М8000, «Лидагропроммаш» СТВ-12, “John Deere” 1710, “Mashio Gaspardo” ST-8R, “MaterMacc” 3 XL 800, “Monosem” NG Plus, “Kunh” Planter II и другие отечественного и импортного производства с дисковым высевающим аппаратом. Сменные дозирующие диски обеспечивают точный посев подсолнечника, кукурузы, сахарной свеклы и других пропашных культур.
Высевающие аппараты нижнего расположения из-за отсутствия семяпроводов улучшают равномерность распределения семян в рядке, но при этом работают в зоне большой запыленности воздуха с увеличенной концентрацией пылевидного абразива (рис. 1).
Пыль в виде мелких абразивных частиц проникает в зону контакта пар трения «диск – прокладка», обеспечивающих необходимую величину разрежения, осаждается на поверхностях, в результате этого происходят износ и разрушение данных деталей.
Так как дозирующий диск изготовлен из нержавеющей стали, а уплотнительная прокладка – из пластмассы, абразивные частицы попадают в зону контакта пары трения «диск – прокладка», царапают поверхности и внедряются в более мягкий материал прокладки, что обусловливает износ контактирующих поверхностей. На дозирующем диске появляются задиры и царапины, приводящие к износу уплотнительной прокладки. Так как дозирующий диск изготовлен из более твердого материала, чем уплотнительная прокладка, он изнашивается менее интенсивно.
Износ контакта пар трения «диск – прокладка» вызывает сбой в стабильном присасывании семян, при этом происходят нарушение процесса посева и появление как изреженных, так и загущенных всходов, что приводит не только к снижению урожайности культуры, но и перерасходу семенного материала. Предупредительная замена дозирующих дисков и уплотнительных прокладок обусловливает недоиспользование заложенного ресурса и повышение материальных затрат в эксплуатации, особенно для сеялок импортного производства [1].
Анализ данных работы высевающего аппарата показал, что загрязнение зоны контакта пары трения «диск – прокладка» происходит из-за попадания распыленных абразивных частиц почвы, продуктов износа, а также с высевным материалом в виде протравителей семян.
Одним из перспективных направлений в увеличении долговечности пары трения «диск – прокладка» является насыщение выступов уплотнительной прокладки антифрикционным смазочным материалом в зоне их контакта [2].
В паре трения «диск – прокладка» жидкие смазочные материалы оказались непригодными для использования в виде основного смазочного вещества из-за специфических условий работы пневмовакуумного высевающего аппарата и узла трения в целом. Было отмечено несколько факторов:
– при использовании жидкой смазки она не удерживается в зоне контакта поверхностей вертикально расположенного дозирующего диска и уплотнительной прокладки, что вызывает повышенный расход смазки;
– семенной материал впитывает вещества смазочного материала, что приводит к потере семенного материала;
– абразивные частицы почвы, распыляемые при посеве и попадающие с семенным материалом, налипают на масляные (жирные) поверхности, что, в свою очередь, интенсифицирует процесс изнашивания в паре трения «диск – прокладка».
Твердая смазка создает тончайшую предохраняющую пленку, проникающую в имеющиеся на поверхности скользящих деталей микропоры, снижает пластическую деформацию материала, способствует перераспределению давления и, таким образом, обеспечивает благоприятные условия приработки поверхностей.
Применение антифрикционного материала в условиях сухого трения приводит к неспособности или малой способности к «схватыванию» (адгезии) с материалом рабочих поверхностей сопряженных деталей при сохранении необходимой эластичности, что позволяет увеличить срок службы изделий, уменьшить потери рабочего времени из-за неисправности и повысить производительность.
Наиболее известным из короткого перечня твердых смазочных материалов является графит – темный минерал с жирным блеском, маслянистый на ощупь [3]. Антифрикционный материал графит благодаря таким преимуществам, как низкий коэффициент трения, хорошее сцепление со смазываемой поверхностью, малое усилие разрушения при применении его в твердом состоянии, низкая стоимость, доступность и др., получил наибольшее распространение. Он встречается в природе, а также производится в электропечах. Синтезированный продукт не менее чем на 99% состоит из чистого углерода. Основное достоинство графита, пожалуй, в том, что он образует прочные пленки на трущихся поверхностях (рис. 2–3).
Для экспериментальных исследований скорости изнашивания в лаборатории кафедры «Технический сервис, стандартизация и метрология» СтГАУ была применена ма шина трения МТУ-01 (рис. 4). Уни версальная машина трения МТУ-01 предназначена для проведения испытаний на трение и изнашивание металлических и неметаллических материалов в условиях применения различных смазочных (масел и пластичных смазок).
При проведении эксперимента с помощью машины трения МТУ-01 определялись и контролировались триботехнические характеристики [4].
Метод испытаний основан на взаимном перемещении прижатых друг к другу с заданным усилием испытываемых образцов. При этом используется принцип трения торца цилиндрического образца диска о плоскую сторону уплотнительного материала. Образец уплотнительного материала имеет полость для закладки дозированного количества смазочного материала, который при работе машины постепенно поступает в зону контакта.
Перед началом испытаний образцы притирались друг к другу, затем подвергались мойке и сушке, после чего взвешивались.
Для проведения эксперимента были изготовлены образцы: «дозирующий диск» (рис. 5а) «уплотнительная прокладка» (рис. 5б) в качестве движущегося элемента по подложке.
Скорость изнашивания контролировали весовым методом с помощью электронных аналитических весов серии ALC 210d4 ГОСТ 24104-2001 с точностью 0,1 мг.
Суммарная скорость изнашивания пары трения «диск – прокладка» без смазки в обычных условиях эксплуатации составляет 2,4 мг/ч. Если внедрить 1% твердой смазки от площади поверхности уплотнительной прокладки скорость изнашивания данной пары трения изменится на 6% и составит 2,26 мг/ч, а при добавлении 5% она снижается на 22% и составляет 1,87 мг/ч. Скорость изнашивания при внедрении 10% твердого антифрикционного материала – 1,61 мг/ч; при 15% она уже 1,54 мг/ч, при этом снижается от первоначальной без смазки на 32 и 36% соответственно [5].
При изменении в пределах от 0–5% количества твердой антифрикционной смазки скорость изнашивания составляет 2,26–1,87 мг/ч и изменяется на 0,39 мг/ч; при 5–10% она уже 1,87–1,61 мг/ч и изменяется на 0,26 мг/ч. Если же добавить 10–15%, то скорость изнашивания 0,79–0,86 мг/ч, изменение составит 0,07 мг/ч.
После добавления 10% и последующих изменениях количества твердой антифрикционной смазки скорость изнашивания стабилизируется и изменяется незначительно на 0,02 мг/ч с каждым добавленным процентом. Поэтому добавление 10% твердой антифрикционной смазки является оптимальным [6].
Таким образом, обработка результатов эксперимента по определению скорости изнашивания дозирующего диска и уплотнительной прокладки показала, что процесс износа в паре трения «диск – прокладка» имеет свои характерные особенности [7]. Износ уплотнительной прокладки проявляется в большей степени в отличие от дозирующего диска. Применение твердого антифрикционного материала способствует повышению ресурса высевающего комплекта пневматической пропашной сеялки за счет формирования требуемых свойств рабочих поверхностей, которые обеспечивают снижение интенсивности изнашивания пары трения «диск – прокладка».
Литература
- Анализ потерь вакуума в пневмотранспортной системе пневматической пропашной сеялки / Н. А. Марьин, А. В. Захарин, Р. В. Павлюк, А. Н. Марьин, А. Т. Лебедев //Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК: мат. XI Междунар. науч.-практ. конференции, посвящ. 65-летию факультета механизации сельского хозяйства, в рамках XVII Международной агропромышленной выставки «Агроуниверсал-2015». – Став ро поль : АГРУС, 2015. – С. 105–111.
- Лебедев А. Т., Марьин Н. А., Марьин А. Н. Повышение долговечности пары трения «диск-прокладка» высевающих аппаратов пропашных сеялок // Повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельско хозяйственной продукции. Но вые технологии и техника нового поколения для растениеводства и животноводства. – Тамбов : Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов РАСХН, 2013. – С. 32–36.
- Techno-economic model of comparative assessment of efficiency of resource increase of friction pair “disk-gasket” of pneumatic seeding machine / A. T. Lebedev, N. V. Valuev, N. A. Mar’in, R. V. Pav lyuk, A. N. Mar’in // Вестник АПК Ставрополья № S2. – 2016. – C. 127–132.
- Лебедев А. Т., Марьин Н. А., Марьин А. Н. Повышение долговечности пары трения «диск-прокладка» высевающих аппаратов пропашных сеялок // Наука в центральной России. – 2014. – № 3(9). – С. 41–47.
- Марьин Н. А. Повышение ресурса дозирующих дисков пневматических пропашных сеялок : автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Мичуринск : Наукоград РФ, 2015. – 19 с.
- Марьин Н. А., Павлюк Р. В., Шумский А. С. Влияние износа высевающих комплектов на качество работы пропашных сеялок в зависимости от их наработки // Достижения науки и техники АПК. – 2015. – Т. 29, № 9. – С. 72–76.
- Марьин Н. А. Повышение ресурса дозирующих дисков пневматических пропашных сеялок : дис. ... канд. техн. наук. – Мичуринск : Наукоград РФ, 2015. – 142 с.
Метки: Транспорт