СТРЕЛЬЧАТАЯ ЛАПА КУЛЬТИВАТОРА ДЛЯ ВЫСЕВА СЕМЯН
CULTIVATOR A-BLADE FOR SOWING OF SEEDS

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения и может использоваться при изготовлении стрельчатых лап культиваторов, предназначенных для высева семян.
Известна стрельчатая лапа культиватора для высева семян [1], состоящая из полой (крепежной) стойки и рабочей части (крыльев). Стойка предназначена не только для крепления детали к раме культиватора, но и для расположения в ней семяпровода. Рабочая часть лапы образует канавку в почве для заделки семян и производит ее рыхление. При осуществлении процесса высева в результате контактирования с почвенной средой происходит изнашивание как крыльев лапы, так и ее стойки. Нередко истирание стойки носит опережающий характер по сравнению с рабочей областью и сопровождается сквозным протиранием (фиг. 1), что приводит к выбраковке детали из-за невозможности выполнять ею свои функциональные задачи. Как правило, образовавшийся вышеупомянутый дефект является неустранимым. По этой причине наработка до достижения предельного состояния, выраженная в гектарах (га), невелика, что приводит к частой замене деталей непосредственно при проведении полевых работ, отрицательно сказываясь на сроках высева. Кроме этого, высокая рыночная цена изделия и необходимость частого приобретения лап создают условия для существенных экономических издержек предприятий товаропроизводителей.
Таким образом, недостаток конструкции, выражающийся невысокой износостойкостью крепежного элемента, приводит к совокупности негативных последствий при производстве продукции растениеводства.
Известна также лапа (прототип) [2], конструкция которой образуется в результате проведения технологических операций по восстановлению геометрии (размеров и формы) рабочей части, утраченной в результате изнашивания при ее эксплуатации. Однако процесс реставрации не предусматривает проведения каких-либо мероприятий в отношении стойки. В этом случае главным недостатком такого технического исполнения является отсутствие упрочняющих воздействий на крепежный элемент лапы, что крайне отрицательно сказывается на ресурсе детали [3], т.к. уже имеет место определенный износ стойки, образовавшийся в процессе эксплуатации.
Целью изобретения является разработка конструкции стрельчатой культиваторной лапы для высева семян с увеличенным ресурсом и повышенной стойкостью к абразивному изнашиванию ее стойки (крепежного элемента).
Поставленная цель достигается тем, что в конструкцию известных культиваторных лап [1, 2] вносится следующее дополнение: на участке наружной поверхности полой стойки с наибольшей интенсивностью изнашивания, а значит, и высокой вероятностью образования сквозного протирания, формируется покрытие из материала, обладающего высокой стойкостью к воздействию абразивных частиц почвенной среды. При этом толщина наносимого покрытия не должна превышать 2-2,5 мм во избежание увеличения тягового сопротивления агрегата при выполнении посевных работ и нарушения агротехнических норм обработки, что не допускается независимо от применяемого метода формирование покрытия. В то же время такая толщина покрытия должна быть достаточной для обеспечения работоспособного состояния детали до достижения предельного износа рабочей частью лапы.
Применение наплавочных методов в данном случае нецелесообразно в силу следующих причин: толщина сформированного слоя будет превышать 2,5 мм; необходимость в применении дорогостоящих специальных электродных материалов; наведение сравнительно высоких остаточных напряжений в детали, ведущих к ее короблению и, как следствие, нарушению условий высева.
Получение такой толщины покрытия возможно методом металлизации напылением или использованием абразивостойких клееполимерных материалов.
Методы металлизации напылением требуют при исполнении специальных порошковых материалов, содержащих большое количество дорогостоящих металлов. Другим сдерживающим фактором в их применении является технологическая сложность формирования покрытий, сопровождающаяся частичным выгоранием компонентов. Невысокая адгезионная прочность наносимого слоя также является сдерживающим фактором для использования таких способов. Не исключается и влияние температуры на изменение геометрии стойки с вытекающими отсюда отрицательными последствиями для посева.
Применение клееполимерных износостойких композитов является наиболее приемлемым способом для получения защитного абразивостойкого покрытия. В качестве материала используется дисперсно-армированный состав на эпоксидной основе с наполнителем из гранитной крошки диаметром 2-2,5 мм и твердостью 7 единиц по шкале Мооса. Наличие в композите эпоксидной компоненты (матрицы) в объеме 50 мас. ч. от общего объема вещества обеспечит необходимую адгезию частиц гранита непосредственно в самом композите, а ее высокие клеящие свойства создают необходимую прочность сцепления покрытия с подложкой (металлом стойки). Эпоксидная матрица включает в себя 100 мас. ч. смолы ЭД-20 и 10 мас. ч. отвердителя (полиэтиленполиамина). В свою очередь гранитные включения обеспечат высокую сопротивляемость материала к абразивному воздействию частиц почвенной среды. Перед нанесением абразивостойкого композита необходимо в области упрочнения выбрать пазы (фиг. 2) перпендикулярно перемещению почвы для улучшения прочности сцепления системы «покрытие - подложка». Наличие пазов не окажет заметного влияния на прочностные свойства стойки; их геометрические параметры: глубина 2 мм, ширина 2 мм, длина 40 мм, шаг 15 мм.
Площадь, занятая композитом, должна несколько превышать площадь наиболее вероятного износа.
Указанная совокупность существенных признаков обеспечивает у заявленной конструкции стрельчатой лапы для высева семян признаки, отличные от прототипа, это: наличие на лицевой стороне абразивостойкого дисперсно-упрочненного покрытия на эпоксидной основе с наполнителем из гранитной крошки дисперсностью 2-2,5 мм; покрытие наносится толщиной до 2,5 мм на участке, наиболее подверженном изнашиванию, с предварительно выбранными пазами, имеющими глубину 2 мм, ширину 2 мм, длину 40 мм и шаг 15 мм; состав композита: 50 мас. ч. гранитной крошки; 50 мас. ч. эпоксидного компонента, который состоит из 10 мас. ч. отвердителя (полиэтиленполиамин) и 100 мас. ч. эпоксидной смолы ЭД-20.
Таким образом, заявленные признаки изобретения соответствуют критерию «новизна».
Технический результат заключается в увеличении износостойкости крепежной стойки культиваторной лапы, обеспечивающей меньшую или одинаковую интенсивность ее изнашивания в сравнении с рабочей областью, что положительно повлияет на рост ресурса изделия в целом.
Известный метод устранения сквозных протираний стоек культиваторных с использованием эпоксидно-песчаного абразивостойкого композита [4] не обеспечивает меньшую или равную интенсивность изнашивания стойки в сравнении с рабочей частью культиватора.
Технология нанесения композита состоит из следующих операций:
1. Очистить поверхность от загрязнений.
2. Выбрать пазы глубиной 2 мм, шириной 2 мм, длиной 40 мм и шагом 15 мм в области наиболее вероятно износа.
3. Удалить металлические и другие остатки.
4. Подготовить композит, состоящий из эпоксидной матрицы и наполнителя в виде гранитной крошки.
5. Обезжирить поверхность.
6. Нанести композит на подготовленную поверхность стойки.
7. Произвести отверждение в течение не менее 48 часов.
На фиг. 1 представлена лапа со сквозным протиранием стойки: 1 - рабочая часть, 2 - полая крепежная стойка, 3 - фиксирующее отверстие, 4 - область износа со сквозным протиранием.
На фиг. 2 показана схема лапы с выбранными на поверхности стойки пазами: 1 - рабочая часть, 2 - крепежная стойка, 3 - фиксирующее отверстие, 4 - пазы.
На фиг. 3 показана схема лапы с нанесенным на крепежную стойку абразивостойким покрытием: 1 - рабочая часть; 2 - крепежная стойка; 3 - абразивостойкое покрытие, 4 - фиксирующее отверстие.
На фиг. 4 показана конструкция предлагаемой лапы: 1 - рабочая часть; 2 - крепежная стойка; 3 - фиксирующее отверстие; 4 - абразивостойкое покрытие.
Полевые испытания серии стрельчатых лап в количестве 12 единиц предлагаемой конструкции показали, что их ресурс увеличивается в 1,6-2 раза в сравнении с деталями заводского исполнения. Испытания проводились на супесчаных почвах.
Источники информации
1. https://goo.gl/SskVv9 (дата обращения 08.12.2016).
2. Михальченков A.M. Способ упрочняющего восстановления стрельчатых лап культиваторов различного назначения // Патент России №2527558. 2013. Бюл. №25.
3. Михальченков A.M., Феськов С.А. Изнашивание стрельчатых лап посевного комплекса Morris, восстановленных способом термоупроченных «компенсирующих элементов» // Тракторы и сельхозмашины. 2013. - №12. – С. 50-52.
4. Бирюлина Я.Ю. Устранение сквозных износов лап культиваторов «Моррис» клееполимерными композитами // Труды ГОСНИТИ. 2015. - Т. 119 – С. 264-268.