СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ КУЛЬТИВАТОРНЫХ ЛАП ДВУСТОРОННЕЙ НАПЛАВКОЙ
METHOD FOR HARDENING CULTIVATOR SHEETS BY DOUBLE-SIDED SURFACE

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к рабочим органам почвообрабатывающих машин, и может быть использовано при изготовлении и восстановлении лаповых рабочих органов культиваторов, подвергающихся абразивному изнашиванию.
Известен способ упрочнения плужных лемехов и других подобных деталей путем сплошной наплавки на их рабочую поверхность сплава (сормайта) большей твердости, чем основной металл изготовленных деталей. Это позволяет существенно повысить их износостойкость (Сидоров С.А. Повышение ресурса почворежущих органов наплавочными сплавами / С.А. Сидоров, А.И. Сидоров // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2003. - №9. - С. 20-22).
Известный способ имеет следующие недостатки: на твердых, каменистых почвах и почвах повышенной влажности лезвия затупляются, а наплавленный слой из-за его хрупкости выкрашивается, что приводит к ускоренному изнашиванию почворежущих деталей, повышению тягового сопротивления орудий и непроизводительному расходу твердого сплава. Процесс сплошной наплавки трудоемок и связан с большим расходом наплавочного материала.
Известен способ получения износостойких лезвий рабочих органов почвообрабатывающих орудий (А.с. SU 461721 А1; МПК А01В 15/04; опубл. 28.02.75, бюл. №8), предусматривающий расположение более твердого металла на гладкой поверхности лезвий прерывисто и параллельно режущей кромке с последующим ограничением зоны наплавки. Известный способ позволяет повысить износостойкость деталей.
Отсутствие в известном способе обоснованного выбора параметров ограничения и формы зоны наплавки, сочетающей различные ее виды, не обеспечивает получение в процессе эксплуатации почвообрабатывающих орудий эффекта самозатачивания лезвий для снижения сопротивления при обработке почвы.
В качестве прототипа выбран способ упрочнения стрельчатой лапы, предусматривающий нанесение наплавкой на поверхность рабочей части стрельчатой лапы износостойкого материала в виде вплавленных в ее материал групп центральных и боковых эллипсоидных полусфер (Патент RU 2754568 С1; МПК В23Р 6/00, В23K 9/04, А01В 15/04; опубл. 03.09.2021, бюл. №25).
Первым недостатком прототипа является то, что при наплавке в носовой части культиваторной лапы центральных эллипсоидных полусфер без соблюдения необходимых соотношений их размеров и толщины основания культиваторной лапы происходит перегрев материала лапы с накоплением в нем внутренних механических напряжений, приводящих к изгибанию и дальнейшему излому носовой части культиваторной лапы при внедрении ее в обрабатываемую почву.
Вторым недостатком прототипа является то, что при обработке супесчаных почв происходит интенсивное изнашивание рабочих частей культиваторных лап в средней зоне их крыльев из-за прохода по ним значительного количества абразивных почвенных частиц, что приводит к ускоренному изменению первоначальной геометрической формы рабочих частей в указанных местах, и, как следствие, быстрой потере работоспособности культиваторных лап.
В основу предлагаемого изобретения поставлена техническая задача создания нового способа упрочнения культиваторных лап с достижением технического результата - повышения долговечности культиваторных лап и сохранения при их эксплуатации первоначальной геометрической формы рабочих частей, способствующей поддержанию работоспособности культиваторных лап.
Технический результат достигается тем, что в способе упрочнения культиваторных лап двусторонней наплавкой, включающем прерывистое нанесение на поверхность основания рабочей части культиваторной лапы износостойкого материала с ограничением зон наплавки, согласно изобретению износостойкий материал наносят в зонах наплавки в виде вплавленных в материал культиваторной лапы с верхней ее стороны - тел полусферической формы диаметром, равным  толщины основания лапы, располагая их центры вдоль лезвий лапы, и в носовой ее части по дугообразным линиям армирования с расстоянием между центрами, равным утроенной толщине основания лапы, а с нижней ее стороны - тел эллипсоидной формы, длина малой оси каждого из которых равна диаметру тел полусферической формы, а длина его большой оси равна 3/2 диаметра тел полусферической формы, при этом тела эллипсоидной формы наносят на рабочую поверхность в носовой части лапы и в средней части крыльев лапы в два ряда, располагая их центры по дугообразным линиям армирования с расстоянием между центрами, равным  толщины основания лапы, и расстоянием между рядами, равным  этой толщины.
Отличительные существенные признаки
1. Износостойкий материал наносят на поверхность основания рабочей части культиваторной лапы с верхней ее стороны в виде вплавленных в ее материал тел полусферической формы диаметром, равным  толщины основания лапы, располагая их центры вдоль лезвий лапы и в носовой ее части по дугообразным линиям армирования с расстоянием между центрами, равным утроенной толщине основания лапы.
Нанесение износостойкого материала на поверхность основания рабочей части культиваторной лапы с верхней ее стороны по указанным параметрам исключает перегрев материала культиваторной лапы с накоплением в нем внутренних механических напряжений, приводящих к изгибанию и дальнейшему излому носовой части культиваторной лапы при внедрении ее в обрабатываемую почву. Расположение центров тел полусферической формы в носовой части по дугообразным линиям армирования позволит формировать застойные зоны неподвижных абразивных частиц почвы, которые будут снижать трение контактного слоя почвы с основным металлом на верхней стороне рабочей поверхности культиваторной лапы и уменьшать ее изнашивание.
2. Износостойкий материал наносят на поверхность основания рабочей части культиваторной лапы с нижней ее стороны в виде вплавленных в ее материал тел эллипсоидной формы, длина малой оси каждого из которых равна диаметру тел полусферической формы, а длина его большой оси равна 3/2 диаметра тел полусферической формы, нанесенных с верхней стороны основания лапы, при этом тела эллипсоидной формы наносят в носовой части лапы и в средней части крыльев лапы в два ряда, располагая их центры по дугообразным линиям армирования с расстоянием между центрами, равным  толщины основания лапы, и расстоянием между рядами, равнымэтой толщины. Такое расположение износостойкого материала позволит формировать застойные зоны неподвижных абразивных частиц почвы, которые будут снижать трение контактного слоя почвы с основным металлом на нижней стороне рабочей поверхности культиваторной лапы. Это также приведет к снижению скорости перемещения абразивных почвенных частиц в промежутках между эллипсоидными телами, а также к изменению направления движения абразивных почвенных частиц, что будет способствовать уменьшению интенсивности изнашивания рабочих поверхностей в зоне крыльев культиваторных лап и сохранять их первоначальную геометрическую форму.
Таким образом, совокупность существенных признаков позволяет повысить долговечность культиваторных лап и обеспечить при их эксплуатации сохранение первоначальной геометрической формы рабочих частей, способствующей поддержанию работоспособности культиваторных лап, таким образом обеспечивает достижение технического результата.
Изобретение иллюстрировано чертежами (фиг. 1 и фиг. 2).
На фиг. 1 изображена схема упрочнения культиваторной лапы согласно предлагаемому способу с верхней стороны, на фиг. 2 - то же с нижней стороны, с обозначением необходимых параметров: 1 - рабочие части лапы; 2 - тела полусферической формы износостойкого материала; 3 - лезвия лапы; 4 - носовая часть лапы; 5 - тела эллипсоидной формы износостойкого материала; a, b - соответственно большая и малая полуоси тел эллипсоидной формы; d - диаметр тел полусферической формы; с - расстояние между центрами тел полусферической формы; s - расстояние между центрами тел эллипсоидной формы в ряду; f - расстояние между рядами тел эллипсоидной формы.
Предлагаемый способ упрочнения культиваторных лап двусторонней наплавкой осуществляется в такой последовательности.
Предварительно рассчитывают параметры расположения тел износостойкого материала на рабочих частях культиваторной лапы по следующим формулам:
с=3⋅t,
а=3/2⋅d,
b=d,
где d - диаметр тел полусферической формы;
t - толщина основания лапы (на чертежах не показана);
a, b - соответственно большая и малая полуоси тел эллипсоидной формы;
с - расстояние между центрами тел полусферической формы;
s - расстояние между центрами тел эллипсоидной формы в ряду;
f - расстояние между рядами тел эллипсоидной формы.
Затем по рассчитанным параметрам размечают рабочие части 1 культиваторной лапы в соответствии с фиг. 1 и фиг. 2.
По разметке выполняют нанесение на рабочие части 1 износостойкого материала в виде тел полусферической формы 2 и эллипсоидной формы 5 путем его вплавления в материал культиваторной лапы любым из доступных в сельскохозяйственном машиностроении способом, например, электродуговой наплавкой. Нанесение износостойкого материала согласно предлагаемому в изобретении способу, может осуществляться как вручную, так и механизировано.
Соблюдение указанных параметров упрочнения культиваторных лап двусторонней наплавкой позволяет повысить долговечность культиваторных лап и обеспечить при их эксплуатации сохранение первоначальной геометрической формы рабочих частей, способствующей поддержанию работоспособности культиваторных лап.