Комплексний підхід підвищення довговічності та зносостійкості робочих органів ґрунтообробних машин

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук зі спеціальністю 05.05.11 «Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва». Національний університет біоресурсів і природокористування України. Київ, 2021. Дисертацію присвячено розробленню комплексного підходу підвищення довговічності робочих органів ґрунтообробних машин з урахуванням закономірностей впливу ґрунтово-кліматичних умов, конструктивних та технологічних параметрів, режимів експлуатації, а також умов зберігання. На основі молекулярно-механічної теорії тертя отримано рівняння для визначення коефіцієнта тертя між поверхнею робочих органів ґрунтообробних машин і ґрунтом, зважаючи на всі види тертя, наявні в зоні фрикційного контакту. Теоретично та експериментально встановлено вплив ступеня закріплення абразивних частинок у ґрунті на механізм і характер зношування робочих органів ґрунтообробних машин. Визначено коефіцієнт форми абразивних частинок ґрунтів України та його вплив на зносостійкість та довговічність робочих органів ґрунтообробних машин. На основі експериментальних досліджень установлено вплив матеріалу робочих органів ґрунтообробних машин, його термічної обробки, шорсткості та напрямку нерівностей на динамічний і статичний коефіцієнти тертя між поверхнею робочих органів та складовими частинами середовища ґрунту. Доведено, що процес тертя між робочим органом і ґрунтом не може бути пояснений законом Амонтова-Кулона, а такий процес доцільно описувати з позиції молекулярно-механічної теорії тертя. Описано закономірність впливу наявності рослинних решток у середовищі ґрунту на зміну інтенсивності зношування робочих органів ґрунтообробних машин. Експериментальні дослідження зміни властивостей поверхневих шарів, утворення вторинних структур у зоні фрикційного контакту та інтенсивності зношування робочих органів ґрунтообробних машин дали змогу встановити раціональні матеріали для виготовлення серійних лемішно-лапових та дискових робочих органів ґрунтообробних машин з підвищеною довговічністю. Визначено, що нанесення зносостійкого покриття суттєво підвищує довговічність (в 1,07–2,14 раза) та зносостійкість (в 1,13–3,13 раза) робочих органів ґрунтообробних машин. Сформульовано основні принципи підвищення довговічності робочих органів ґрунтообробних машин комплексним підходом адаптації їх зносостійкості, які дають можливість підвищити довговічність робочих органів ґрунтообробних машин в 1,84–2,51 раза залежно від типу робочих органів та ґрунтово-кліматичних умов. Економічна оцінка підвищення довговічності робочих органів ґрунтообробних машин комплексним підходом адаптації їх зносостійкості з урахуванням ґрунтово-кліматичних умов і режимів експлуатації показала економію затрат у межах 6–18 % від вартості нової машини протягом експлуатації одного комплекту робочих органів.