[1]Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим орудиям отвального типа.
[2]Особенностью эксплуатации почвообрабатывающих орудий является повышенный износ рабочих элементов (плугов), взаимодействующих с абразивными частицами верхнего слоя почвы.
[3]В процессе такой работы происходит разрушение поверхности и деформация рабочих элементов, что в дальнейшем требует их замены. В условиях постоянного абразивного воздействия наиболее изнашиваемыми элементами почвообрабатывающих орудий являются плуги, воспринимающие основные механические нагрузки при разрушении верхнего слоя почвы, подрезании и подкапывании почвенных пластов. Так как плуги подвергаются высокому абразивному износу лемешно-отвальной поверхности, время их эксплуатации является не продолжительным, что требует проведения частых восстановительных работ и регулярной замены плугов почвообрабатывающего орудия. В связи с этим задача разработки конструкции плугов с повышенной сопротивляемостью поверхности износу является актуальной и экономически востребованной в сельскохозяйственном машиностроении.
[4]Наиболее часто применяемыми методами упрочнения поверхности в промышленном производстве является поверхностное пластическое деформирование, электродуговая наплавка, закалка, цементация, плазменное напыление износостойких покрытий и др.
[5]Известна конструкция рабочего органа отвального плуга [Патент RU №2488258, МПК А01В 15/00, 27.07.2013], содержащая стойку с башмаком и полевой доской, лемех и отвал. К отвалу с тыльной стороны рабочей поверхности прикреплены упругие накладки. В качестве средства регулирования использовано шарнирное соединение лемешно-отвальной поверхности со стойкой. Кромки пластин выполнены скругленными.
[6]Недостатком данной конструкции является недостаточно высокая стойкость лемешно-отвальной поверхности плуга к абразивному изнашиванию, приводящая к снижению эксплуатационной надежности.
[7]Наиболее близким к предлагаемому решению является конструкция почвообрабатывающего орудия [Патент RU №2033001, МПК А01В 15/02, 20.04.21995], выполненная в виде полунавесного орудия, включающего базовую раму, образованную из системы разъемных брусьев, соединенных одинаковыми разъемными хомутами между собой и с плужными корпусами; винтовые лемешно-отвальные корпуса образованы частью открытого тора, винтовым лемехом и винтовыми удлинителями боковых обрезов торовой части, причем верхняя из них расширена и выступает впереди нижней режущей кромки лемеха, а ее боковой обрез проходит параллельно оси плуга и, продолжая, отсекает хвостовую отвальную часть с возрастанием ее ширины. Опорой плуга является лыжа с телескопической стойкой с системой отверстий для регулировки глубины вспашки. Лемешно-отвальная поверхность плуга снабжена системой сквозных отверстий для связи с атмосферой.
[8]Недостатком данной конструкции является недостаточно высокая стойкость лемешно-отвальной поверхности плуга к абразивному изнашиванию, приводящая к снижению эксплуатационной надежности.
[9]Задачей полезной модели является создание конструкции плуга почвообрабатывающего орудия с повышенной стойкостью лемешно-отвальной поверхности к абразивному изнашиванию и повышенной эксплуатационной надежностью.
[10]Технический результат полезной модели заключается в создании на лемешно-отвальной поверхности плуга износостойкого покрытия с повышенной механической прочностью, полученного в результате лазерного спекания порошка карбида хрома.
[11]Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемой конструкции плуга почвообрабатывающего орудия с износостойким покрытием, содержащей рабочий орган с лемешно-отвальной поверхностью винтового типа и элементы присоединения ее к базовой раме орудия, а отвальная поверхность выполнена в виде части поверхности открытого тора, которая образована винтовым вращением производящей вокруг оси, а лемех имеет лезвие в виде обреза спирали, причем нижний и верхний обрезы отвальной поверхности по всей их длине дополнительно снабжены пластинами винтовой формы и сопряжены с ними, при этом ширина пластины выполнена увеличивающейся в направлении от лемеха к противоположному относительно него обрезу отвальной поверхности, верхняя часть лемеха выполнена выступающей относительно его нижней части, а верхний обрез отвальной поверхности смещен назад относительно ее нижнего обреза и расположен вдоль продольной оси орудия, при этом нижний обрез отвальной части расположен под острым углом к продольной оси орудия и в хвостовой части смещен назад относительно его верхней части, согласно новому техническому решению, на винтовой лемешно-отвальной поверхности плуга имеется износостойкое покрытие с повышенной механической прочностью и стойкостью к абразивному изнашиванию, полученное в результате лазерного спекания порошка карбида хрома.
[12]Конструкция плуга почвообрабатывающего орудия может быть изготовлена из конструкционных сталей путем прокатки, механической обработки, обработки давлением. Формирование износостойкого покрытия осуществляется способом спекания частиц карбида хрома под воздействием импульсного лазерного излучения и созданием функционального поверхностного слоя.
[13]Описание конструкции.
[14]На фиг. 1 приведена конструкция плуга почвообрабатывающего орудия с износостойким покрытием: 1 - плуг, 2 - режущая кромка лемеха, 3 - винтовая лемешно-отвальная поверхность, 4 - телескопическая стойка, 5 - система отверстий, 6 - болтовой фиксатор, 7 - система сквозных отверстий, 8 - износостойкое покрытие.
[15]Плуг почвообрабатывающего орудия с износостойким покрытием (фиг. 1) содержит раму (на фиг. не показана), к которой посредством телескопических стоек 4 с системами отверстий 5 и болтовыми фиксаторами 6 крепятся плуги 1, имеющие винтовую лемешно-отвальную поверхность 3 и режущую кромку лемеха 2. На лемешно-отвальной поверхности 3 плуга 1 имеется система сквозных отверстий 7.
[16]На винтовой лемешно-отвальной поверхности 3 плуга 1 имеется износостойкое покрытие 8, которое имеет толщину 0,1-0,2 мм. Износостойкое покрытие 8 винтовой лемешно-отвальной поверхности 3 получено в результате лазерного спекания порошка карбида хрома дисперсностью 200-300 нм и имеет микротвердость в диапазоне значений 11-13 ГПа. Данное покрытие обеспечивает повышенную механическую прочность винтовой лемешно-отвальной поверхности 3 и ее стойкость к абразивному изнашиванию, что в свою очередь повышает эксплуатационную надежность конструкции плуга.
[17]Устройство работает следующим образом.
[18]За счет тракторной тяги каждый плуг 1 почвообрабатывающего орудия с износостойким покрытием заглубляется в почву режущей кромкой лемеха 2 на заданную глубину и осуществляет подрезание почвенных пластов овального сечения. Заглубление плуга 1 регулируется телескопической стойкой 4 с системой отверстий 5 и болтовым фиксатором 6, которые крепятся на раме (на фиг. не показана). В процессе заглубления плуга 1 в почву и в процессе вспашки винтовая лемешно-отвальная поверхность 3 подвергается воздействию различных твердых частиц почвы, что приводит к ее механическому разрушению и износу, что особенно проявляется при обработке каменистых и песчаных почв. За счет винтовой лемешно-отвальной поверхности каждого плуга, выполненной по форме части поверхности раскрытого тора, подрезанный пласт оборачивается на 180°. Для борьбы с налипанием почвы на лемешно-отвальной поверхности плуга имеется система сквозных отверстий 7.
[19]Наличие износостойкого покрытия 8 на винтовой лемешно-отвальной поверхности каждого плуга почвообрабатывающего орудия обеспечивает повышенную механическую прочность и стойкость к абразивному изнашиванию плуга, что способствует повышению его эксплуатационной надежности.
[20]Исследования показали, что оптимальными значениями параметров проведения процесса лазерного импульсного спекания порошка карбида хрома на лемешно-отвальной поверхности плуга являются: напряжение на лампе накачки 250-300 В, диаметр пятна фокусировки 0,5-0,7 мм, частота следования лазерных импульсов 15-20 Гц, шаг импульсов 0,2-0,4 мм, число сканирований (технологических проходов) 4-6 раз. При уменьшении значений указанных параметров эффект упрочнения не наблюдается, а при их увеличении функциональный слой, полученный в результате лазерного спекания порошка карбида хрома, характеризуется грубой, неоднородной структурой, обусловленной образованием множества дефектных участков в виде пережогов и наплывов. В указанном диапазоне параметров происходит спекание частиц карбида хрома под воздействием импульсного лазерного излучения и формирование износостойкого покрытия толщиной 0,1-0,2 мм с величиной микротвердости 11-13 ГПа, что обеспечивает повышение стойкости лемешно-отвальной поверхности плуга к абразивному изнашиванию не менее чем на 45%.
[21]Таким образом, предложенная конструкция плуга почвообрабатывающего орудия, имеющая на винтовой лемешно-отвальной поверхности износостойкое покрытие из порошка карбида хрома с повышенной механической прочностью и стойкостью к абразивному изнашиванию, обеспечивает повышенную эксплуатационную надежность плуга, что позволяет использовать конструкцию более длительное время без проведения восстановительного ремонта или замены.
