Лабораторное устройство для имитации воздействия земляного грунта на рабочие органы сельхозтехники

Полезная модель относится к испытательной технике, а именно к устройствам для исследования износостойкости конструкционных материалов, в частности сталей, применяемых для изготовления рабочих органов сельскохозяйственной техники (лемехов, лап культиваторов, дисков культиваторов), при воздействии земляного грунта.
Надёжность рабочих органов сельскохозяйственной техники типа лемехов, лап культиваторов, дисков культиваторов и т.п., работающих в условиях воздействия на них земляного грунта, являющегося сильным абразивом, в значительной степени определяется износостойкостью конструкционных материалов, в частности сталей, применяемых для изготовления таких органов.
Актуальность темы исследования определяется необходимостью повышения экономических показателей сельскохозяйственной промышленности за счёт увеличения эксплуатационных характеристик рабочих органов сельхозтехники и повышения их рабочего ресурса.
На многих обрабатываемых сельскохозяйственных участках почва характеризуется свой грунтовой разнородностью, о чём свидетельствует наличие в ней твёрдых камней разных размеров и прочих твердых включений. Этот фактор делает обрабатываемую почву сильным абразивом, воздействующим на рабочие органы сельхозтехники. Это приводит к повышенному истиранию рабочих органов, что делает их непригодными для дальнейшего применения, и ставит задачу о скорой их замене. А это в свою очередь приводит к большим дополнительным экономическим и трудовым затратам.
Известно оборудование для испытаний рабочих органов сельскохозяйственной техники.
Например, установка для испытания на абразивный износ рабочих органов почвообрабатывающих машин, патент RU 2649241.
Указанная установка имеет привод для перемещения испытываемого образца, абразивный материал, тензометрический датчик, ЭВМ и аналогоцифровой преобразователь. Абразивный материал поступает самотеком к испытуемому образцу. Недостатком данной установки является низкая степень приближенности процессов абразивного износа в сравнении с реальными условиями эксплуатации рабочих органов почвообрабатывающих машин. В частности, реальные эпюры внешнего силового нагружения для пассивных рабочих органов (корпуса плугов, лапы культиваторов)
изменяются от больших значений у кромки лезвия до меньших значений у противоположных граней. Данная установка не обеспечивает таких возможностей.
В качестве прототипа, по мнению заявителей, в качестве наиболее близкого по своему принципу действия выбрано устройство для испытания на абразивный износ рабочих органов почвообрабатывающих машин, патент RU 2408865.
Целью указанного выше патента является разработка установки для испытания на абразивный износ рабочих органов почвообрабатывающих машин, которая позволяет приблизить условия испытаний к эксплуатационным условиям работы рабочих органов почвообрабатывающих машин путем создания адекватных условий взаимодействия испытуемого образца и моделируемых устройств с абразивной средой. Технический результат, который достигается с помощью, предлагаемого изобретения, сводится к повышению степени приближенности условий испытаний образцов к реальным условиям эксплуатации. Технический результат достигается с помощью установки для испытания на абразивный износ рабочих органов почвообрабатывающих машин, содержащей раму, на которой установлен привод возвратнопоступательного перемещения, держатель образца, абразивный материал, узел нагружения, при этом она дополнительно содержит тензометрический датчик, аналогоцифровой преобразователь, электронновычислительную машину и набор грузов для испытания, при этом привод возвратно поступательного перемещения выполнен в виде электродвигателя, соединенного через ременную передачу с возвратнопоступательным механизмом, который с помощью крепления соединен с кареткой горизонтального перемещения, на которой установлен держатель для испытуемого образца, на держателе закреплен тензометрический датчик сигнал, с которого поступает на ЭВМ через усилитель АЦП, при этом держатель имеет винтовой зажим, который выполнен с возможностью изменения угла установки испытуемого образца, а при помощи узла нагружения изменяется нагрузка сверху и снизу на испытуемый образец за счет увеличения или уменьшения грузов, при этом в узел нагружения самотеком из емкости поступает абразивный материал.
Недостатком данного изобретения снова является недостаточное абразивное воздействие грунта на исследуемый инструмент.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является использование принципа действия устройства указанного выше устройства, предназначенного для работы со льдом, для работы с земляным грунтом и элементами почвообрабатывающей техники, с дополнением устройства необходимыми для работы с земляным грунтом компонентами.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для имитации воздействия земляного грунта на рабочие органы сельхозтехники, включающем расположенные на одной оси гидроцилиндр, создающий усилие на абразивный состав, поступающий на исследуемый объект, направляющую трубу, на выходе направляющей трубы установлена рабочая камера, в которой расположен исследуемый рабочий орган почвообрабатывающей машин, держатель, выполнен с возможностью изменения положения вместе с исследуемым рабочим органом и фиксации в нужном положении с помощью управляющего механизма, на выходе которого установлена сменная диафрагма, позволяющая изменять воздействие абразивного состава на исследуемый рабочий орган, направляющий канал, выполненный с возможностью направления отработанного абразивного состава в разрыхляющее устройство, а потом в бункер, и конвейерная лента, выполненная с возможностью транспортировки разрыхленного абразивного в бункер на входе в направляющую трубу.
Сущность предлагаемого устройства поясняется на Фиг.1
Фиг. 1
Испытуемая деталь 1 (лемех, лапа культиватора и т.п.) фиксируется с помощью держателя 2, положение которого вместе с испытуемой деталью 1 можно регулировать с помощью управляющего механизма 3. Абразивный состав 4 в виде земляного грунта, который представляет собой смесь земляной почвы и камней разного размера, своим составом максимально приближённый к реально обрабатываемой почве, с помощью периодического возвратнопоступательного движения штока 5 гидроцилиндра 6 подаётся в направляющую трубу 7. Из направляющей трубы 7 уплотненный абразивный состав 4 подаётся в рабочую камеру 8 установки, в которой находится зафиксированная испытуемая деталь 1. Здесь происходит механическое абразивное взаимодействие абразивного состава 4 с испытуемой деталью 1 при весьма высоком уровне взаимодействия, обеспечиваемым дросселирующим действием диафрагмы 9 на выходе рабочей камеры, в процессе которого деталь подвергается абразивному износу. После прохождения диафрагмы 9 отработанный абразивный состав через направляющий канал 10 в разрыхлитель 11 с приводом от двигателя 12 поступает в нижний бункер 13, откуда с помощью конвейерной ленты 14 он поступает в верхний бункер 15, откуда с помощью периодически действующего штока 5 снова подаётся на проведение испытания. Таким образом, обеспечивается замкнутый цикл проведения испытания.
Следует добавить, что, вполне естественное, казалось бы, применение шнека, как в мясорубке, вместо гидроцилиндра для нагнетания абразивной смеси в рабочую камеру совершенно неприемлемо изза быстрого износа шнека абразивной смесью. Износ же штока с поршнем гидроцилиндра незначительны, а износ стенок направляющей трубы может быть легко устранен помещением внутрь ее трубообразной вставки из полимерного материала (последнее не является предметом настоящей заявки).
Главное отличие предлагаемой лабораторной установки от аналогов, в том, что предлагаемая установка может обеспечить существенно более жесткие условия взаимодействия абразивного состава с рабочей поверхностью испытуемой детали, даже превышающие взаимодействие в реальных полевых условиях, что, в частности, позволяет выполнять ускоренные испытания рабочих органов. Выдержав такие условия испытаний рабочие органы сельскохозяйственной техники, а также конструкционные материалы, из которых они изготовлены, могут быть признаны пригодными для эксплуатации в реальных условиях сельскохозяйственных процессов.