СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА ДИСКОВОЙ БОРОНЫ
METHOD FOR STRENGTHENING DISC HARROW WORKING BODY

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к рабочим органам почвообрабатывающих машин, и может быть использовано при изготовлении и восстановлении рабочих органов почвообрабатывающих машин, подвергающихся абразивному изнашиванию.
Известен способ упрочнения рабочих органов почвообрабатывающих машин, предусматривающий формирование на поверхности детали углублений с последующим заполнением их твердым сплавом методом электродуговой наплавки. Использование известного способа позволяет повысить износостойкость деталей, улучшить самозатачивание их лезвий и снизить затраты на их упрочнение по сравнению со сплошной наплавкой (А.с. 1220150 СССР; МПК А01В 15/04, B23K 9/04; опубл. 30.12.86, бюл. №48).
Однако данный способ не позволяет получать в процессе эксплуатации рабочих органов зубчатую форму их лезвий с заданными параметрами, обеспечивающими снижение сопротивления при обработке почвы, что является его существенным недостатком.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является способ нанесения износостойких покрытий на рабочую поверхность деталей почвообрабатывающих машин, включающий дуговую наплавку рабочей поверхности вдоль линий армирования износостойким присадочным материалом большей плотности, чем основной металл детали с созданием сжимающих напряжений на толщину рабочей поверхности при охлаждении детали, при котором наплавку рабочей поверхности вдоль линий армирования выполняют в виде точек износостойкого материала толщиной слоя 0,8-2,0 мм, расположенных на расстоянии друг от друга, обеспечивающем перекрытие промежутков основного металла между соседними точками в направлении перемещения рабочей поверхности детали (патент РФ №2464358; МПК С23С 26/00, B23K 9/04, С23С 4/12; опубл. 20.10.2012, бюл. №29).
Недостатком данного способа является ускоренное изнашивание рабочей поверхности деталей почвообрабатывающих машин, имеющих форму почвообрабатывающего диска, рабочая поверхность которых совершает вращательное движение с переменным углом трения с уплотненной почвой относительно направления поступательного перемещения детали.
В основу предлагаемого изобретения положена техническая задача создания нового способа упрочнения рабочего органа дисковой бороны с достижением технического результата - повышения износостойкости почворежущих деталей и обеспечение при их эксплуатации эффекта самозатачивания лезвий с образованием их зубчатой формы с оптимальными параметрами, способствующей снижению сопротивления при обработке почвы.
Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе упрочнения рабочего органа дисковой бороны, включающем нанесение на рабочую поверхность износостойкого материала с ограничением зон наплавки, согласно изобретению износостойкий материал наносят в зонах наплавки с внутренней полусферической стороны рабочей поверхности рабочего органа в виде вплавленных в его материал эллипсоидных полусфер с высотой, равной 1:4 длины малой оси эллипсоидной полусферы, причем длина малой оси каждой из эллипсоидных полусфер равна 2:1 толщины основы рабочего органа, а длина большой оси эллипсоидной полусферы равна толщине основы рабочего органа, увеличенной в 3 раза, причем на зубьях рабочего органа эллипсоидные полусферы наносят износостойким материалом на одинаковом расстоянии друг от друга с зазором, равным 1:2 длины большой оси эллипса в три ряда на трех линиях армирования, где линии выполнены волнистой формы, причем эллипсоидные полусферы, расположенные над впадинами между зубьями, наносят износостойким материалом в три ряда по двум линиям армирования, которые также имеют волнистую форму, причем зазор между эллипсоидными полусферами, расположенными на верхней линии армирования над впадинами, равен длине малой оси каждой из эллипсоидных полусфер.
Новые существенные признаки:
1. Износостойкий материал наносят с внутренней полусферической стороны рабочей поверхности рабочего органа дисковой бороны в виде вплавленных в его материал эллипсоидных полусфер с высотой, равной 1:4 длины малой оси эллипсоидной полусферы, причем длина малой оси каждой из эллипсоидных полусфер равна 2:1 толщины основы рабочего органа дисковой бороны, а длина большой оси эллипсоидной полусферы равна толщине основы рабочего органа дисковой бороны, увеличенной в 3 раза.
Такая форма образования вплавляемого износостойкого материала в виде эллипсоидных полусфер позволяет обеспечивать равномерное распределение концентрации напряжений на их поверхности с оптимальным значением угла трения почвы, который постоянен во всех точках поверхностей эллипсоидных полусфер, что дает возможность снижать скорость абразивного износа полусфер при взаимодействии с почвенным пластом, который подрезается, перемещается и частично оборачивается.
2. На зубьях рабочего органа дисковой бороны эллипсоидные полусферы наносят износостойким материалом на одинаковом расстоянии друг от друга с зазором, равным 1:2 длины большой оси эллипса в три ряда на трех линиях армирования, где линии выполнены волнистой формы.
Данное расположение приводит в возникновению между эллипсоидными полусферами застойных зон неподвижных частиц почвы в форме ребер жесткости, имеющих волнистую форму, которые создают скользящий эффект трения обрабатываемого почвенного пласта уже при взаимодействии не только с износостойким материалом, но и с застойными зонами неподвижных частиц почвы, что также приводит с снижению скорости износа основного метала рабочей поверхности рабочего органа дисковой бороны.
3. Эллипсоидные полусферы, расположенные над впадинами между зубьями, наносят износостойким материалом в три ряда по двум линиям армирования, которые также имеют волнистую форму, причем зазор между эллипсоидными полусферами, расположенными на верхней линии армирования над впадинами, равен длине малой оси каждой из эллипсоидных полусфер.
Такое расположение эллипсоидных полусфер предусмотрено для минимизирования процесса сгруживания абразивных частиц подрезаемого почвенного пласта на рабочей поверхности впадин между зубьями. При этом две линии армирования в виде волнистой формы, вогнутой в направлении центра диска, также формируют застойные зоны неподвижных частиц почвы в форме ребер жесткости, создающих скользящий эффект трения, при этом волнистая форма, вогнутая в направлении центра диска, позволяет перемещать обрабатываемый почвенный пласт намного быстрее, чем на зубьях, тем самым создавая равномерное контактное давление по всей площади контакта рабочей поверхности рабочего органа дисковой бороны. Этот эффект приводит к равномерному снижению процесса по всей площади контакта рабочей поверхности рабочего органа с обрабатываемым почвенным пластом.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными, позволяют получить технический результат, достигаемый использованием изобретения.
Изобретение иллюстрировано чертежом (фиг. 1).
а
На фиг. 1 изображена схема упрочнения рабочего органа дисковой бороны согласно предлагаемому способу с обозначением необходимых параметров, где 1 - рабочий орган дисковой бороны, 2 - внутренняя полусферическая сторона рабочей поверхности рабочего органа дисковой бороны, 3 - эллипсоидные полусферы, 4 - зубья рабочего органа дисковой бороны, 5, 6, 7 - три линии армирования, 8 - впадины, расположенные между зубьями, 9, 10 - две линии армирования, расположенные над впадинами,  - длина большой оси эллипсоидной полусферы, b - длина малой оси эллипсоидной полусферы, h - высота эллипсоидной полусферы,  - зазор между эллипсоидными полусферами,  - зазор между эллипсоидными полусферами, расположенными на верхней линии армирования над впадинами рабочего органа дисковой бороны, n - толщина основы рабочего органа дисковой бороны.
Осуществление заданного способа поясняется на примере упрочнения серийных рабочих органов дисковых борон.
Предварительно рассчитывают размеры эллипсоидных полусфер по формулам:
a
= 3⋅n; b = 2⋅n; h = b/4;
а
где  - длина большой оси эллипсоидной полусферы;
b - длина малой оси эллипсоидной полусферы;
h - высота эллипсоидной полусферы;
- зазор между эллипсоидными полусферами;
- зазор между эллипсоидными полусферами, расположенными на верхней линии армирования над впадинами рабочего органа дисковой бороны;
n - толщина основы рабочего органа дисковой бороны.
На основании выполненных расчетов на внутренней полусферической стороне рабочей поверхности 2 рабочего органа дисковой бороны 1 наносят разметку и выполняют наплавку износостойкого материала путем его вплавления в виде эллипсоидных полусфер 3, причем вначале наносят наплавку эллипсоидных полусфер 3 на зубьях 4 рабочего органа дисковой бороны 1 на одинаковом расстоянии друг от друга с зазором  в три ряда на трех линиях армирования 5, 6, 7, где линии выполнены волнистой формы, а затем наносят наплавку эллипсоидных полусфер 3, расположенных над впадинами 8 между зубьями 4 износостойким материалом в три ряда по двум линиям армирования 9 и 10 с зазором .
Соблюдение указанных параметров упрочнения рабочего органа дисковой бороны обеспечивает с внутренней полусферической стороны рабочей поверхности эффект самозатачивания с зубчатым профилем, который приводит как к снижению тягового сопротивления внутренней полусферической стороны рабочей поверхности рабочего органа дисковой бороны, так и повышению износостойкости ее режущей кромки. Упрочнение рабочего органа дисковой бороны на уровне основания внутренней полусферической стороны рабочей поверхности приводит к снижению образования выкрашивающего износа металла, вследствие абразивного трения при движении почвообразующих частиц. Таким образом, достигается технический результат заявленного изобретения.