РАБОЧИЙ ОРГАН ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН

Полезная модель относится к области сельскохозяйственного машиностроения, и может быть использована для изготовления рабочих органов почвообрабатывающих машин, таких, как, лемеха, боковины (полевые доски) плугов, долота плугов, отвалы и составные части отвалов, лапы культиваторов, диски борон, а также другие подобные изделия.
7
Известен рабочий орган почвообрабатывающих машин, выполненный из углеродистой стали с пониженной прокаливаемостью с идеальным критическим диаметром 0,5-0,8 толщины тела и подвергнутый объемно-поверхностной закалке с самоотпуском, включающий тело, содержащее поверхностный слой из отпущенного мартенсита с твердостью 55…60 HRC и сердцевину из троостита, или троостосорбита, или сорбита с твердостью в ее центре на 10…20 HRC меньше твердости поверхностного слоя, элементы крепления с микроструктурой и твердостью сердцевины тела, и рабочую часть, содержащую режущий участок полностью состоящего из отпущенного мартенсита с твердостью не более 64 HRC и переходной участок, который имеет два поверхностных слоя переменной толщины из отпущенного мартенсита с твердостью не более 64 HRC и центральный слой с микроструктурой и твердостью сердцевины тела (см. патент на полезную модель №91664, МПК A01B 15/00, 21/00, 23/00, 35/20, 39/20, C22C 38/02, 38/56, 2009 г.).
Однако известный рабочий орган почвообрабатывающих машин, при своем использовании, имеет следующие недостатки:
- обладает недостаточной эксплуатационной надежностью элементов крепления, т.к. во время обработки почвы в случае сильного удара о камень происходит хрупкое разрушение по ним, из-за того, что над элементами крепления расположен поверхностный слой отпущенного мартенсита тела, а в местах перехода от поверхностного слоя тела к элементам крепления существует резкий перепад микроструктуры и твердости;
- обладает недостаточной стойкостью к абразивному изнашиванию т.к. отпущенный мартенсит поверхностного слоя тела и рабочей части, образующийся после объемно-поверхностной закалки увеличивается в своем объеме, что приводит к увеличению высоты микронеровностей на его поверхности больше Rz=400 мкм, а это значительно повышает коэффициент трения между почвой и поверхностью рабочего органа. В связи с этим, при обработке почвы ее твердые частицы, особенно песок, внедряются между этими микронеровностями и срезают их, в следствии чего происходит интенсивный износ наружных поверхностей тела и рабочей части.
- обладает недостаточным ресурсом из-за неравномерного изнашивания наружных поверхностей тела и рабочей части при обработке почвы, т.к. эти поверхности имеют разную твердость.
В основу полезной модели положена задача создания рабочего органа почвообрабатывающих машин не имеющего перечисленных недостатков известного рабочего органа почвообрабатывающих машин.
Техническим результатом при использовании предложенного рабочего органа почвообрабатывающих машин является повышение эксплуатационной надежности его элементов крепления с одновременным повышением стойкости к абразивному изнашиванию и увеличением ресурса.
Технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что предложен рабочий орган почвообрабатывающих машин, выполненный из углеродистой стали с пониженной прокаливаемостью с идеальным критическим диаметром 0,5-0,8 толщины тела и подвергнутый объемно-поверхностной закалке с самоотпуском, включающий тело, содержащее поверхностный слой из отпущенного мартенсита с твердостью 55…60 HRC и сердцевину из троостита, или троостосорбита, или сорбита с твердостью в ее центре на 10…20 HRC меньше твердости поверхностного слоя, элементы крепления с микроструктурой и твердостью сердцевины тела, и рабочую часть, содержащую режущий участок полностью состоящего из отпущенного мартенсита с твердостью не более 64 HRC и переходной участок, который имеет два поверхностных слоя переменной толщины из отпущенного мартенсита с твердостью не более 64 HRC и центральный слой с микроструктурой и твердостью сердцевины тела, вокруг каждого элемента крепления выполнена зона в виде цилиндра диаметром в два раза больше его диаметра, высотой равной толщине тела, с микроструктурой сердцевины тела и с твердостью не менее чем на 4 HRC больше твердости сердцевины тела, а на отпущенном мартенсите поверхностного слоя тела и поверхностных слоях переходного участка и на отпущенном мартенсите режущего участка рабочей части организован эффективный слой в виде пластически деформируемого мартенсита толщиной не менее 0,4 мм с высотой микронеровностей на его поверхности не более Rz=50 мкм и с твердостью не менее чем на 2 HRC больше твердости отпущенного мартенсита.
Среди признаков, характеризующих предложенный рабочий орган почвообрабатывающих машин, существенными являются:
- выполнение вокруг каждого элемента крепления зоны в виде цилиндра диаметром в два раза больше его диаметра, высотой равной толщине тела, с микроструктурой сердцевины тела и с твердостью не менее чем на 4 HRC больше твердости сердцевины тела;
- организация на отпущенном мартенсите поверхностного слоя тела и поверхностных слоях переходного участка и на отпущенном мартенсите режущего участка рабочей части эффективного слоя в виде пластически деформируемого мартенсита толщиной не менее 0,4 мм с высотой микронеровностей на его поверхности не более Rz=50 мкм и с твердостью не менее чем на 2 HRC больше твердости отпущенного мартенсита.
Выполнение вокруг каждого элемента крепления зоны в виде цилиндра диаметром в два раза больше его диаметра, высотой равной толщине тела, с микроструктурой сердцевины тела и с твердостью не менее чем на 4 HRC больше твердости сердцевины тела обеспечивает повышение эксплуатационной надежности этих элементов предложенного рабочего органа почвообрабатывающих машин по сравнению с известным рабочим органом почвообрабатывающих машин за счет исключения хрупкого разрушения по ним в случае удара о камень во время обработки почвы.
При выполнении вокруг каждого элемента крепления зоны в виде цилиндра диаметром менее чем в два раза его диаметра и с твердостью ниже 4 HRC чем твердость сердцевины тела эксплуатационная надежность снижается, т.к. происходит их деформация из-за пониженной общей прочности.
Организация на отпущенном мартенсите поверхностного слоя тела и поверхностных слоях переходного участка и на отпущенном мартенсите режущего участка рабочей части эффективного слоя в виде пластически деформируемого мартенсита толщиной не менее 0,4 мм с высотой микронеровностей на его поверхности не более Rz=50 мкм и с твердостью не менее чем на 2 HRC больше твердости отпущенного мартенсита обеспечивает повышение стойкости к абразивному изнашиванию и увеличение ресурса предложенного рабочего органа почвообрабатывающих машин по сравнению с известным рабочим органом почвообрабатывающих машин.
Организация на отпущенном мартенсите поверхностного слоя тела и поверхностных слоях переходного участка и на отпущенном мартенсите режущего участка рабочей части эффективного слоя в виде пластически деформируемого мартенсита толщиной не менее 0,4 мм обеспечивает повышение стойкости к абразивному изнашиванию за счет того, что плотность дислокаций пластически деформируемого мартенсита в этом слое значительно выше чем плотность дислокаций в отпущенном мартенсите.
При организации на отпущенном мартенсите поверхностного слоя тела и поверхностных слоях переходного участка и на отпущенном мартенсите режущего участка рабочей части эффективного слоя в виде пластического деформируемого мартенсита толщиной ниже 0,4 мм стойкость к абразивному изнашиванию снижается из-за его малой толщины.
Организация на отпущенном мартенсите поверхностного слоя тела и поверхностных слоях переходного участка и на отпущенном мартенсите режущего участка рабочей части эффективного слоя в виде пластически деформируемого мартенсита с высотой микронеровностей на его поверхности не более Rz=50 мкм обеспечивает повышение стойкости к абразивному изнашиванию за счет уменьшения высоты микронеровностей, которые не позволяют внедряться между ними твердым частицам почвы при ее обработке, кроме этого уменьшается коэффициент трения между почвой и поверхностью рабочего органа.
При организации на отпущенном мартенсите поверхностного слоя тела и поверхностных слоях переходного участка и на отпущенном мартенсите режущего участка рабочей части эффективного слоя в виде пластически деформируемого мартенсита с высотой микронеровностей на его поверхности выше Rz=50 мкм стойкость к абразивному изнашиванию снижается из-за увеличения высоты микронеровностей, что приводит повышению коэффициента трения между почвой и поверхностью рабочего органа.
Организация на отпущенном мартенсите поверхностного слоя тела и поверхностных слоях переходного участка и на отпущенном мартенсите режущего участка рабочей части эффективного слоя в виде пластически деформируемого мартенсита с твердостью не менее чем на 2 HRC больше твердости отпущенного мартенсита обеспечивает увеличение ресурса за счет получения равномерной твердости на всей поверхности тела и рабочей части.
При организации на отпущенном мартенсите поверхностного слоя тела и поверхностных слоях переходного участка и на отпущенном мартенсите режущего участка рабочей части эффективного слоя в виде пластически деформируемого мартенсита с твердостью ниже 2 HRC ресурс снижается из-за получения неравномерной твердости на всей поверхности тела и рабочей части.
Следует отметить, что технология изготовления предложенного рабочего органа почвообрабатывающих машин не представляет собой особой сложности. Однако технология получения зон вокруг элементов крепления и эффективного слоя являются предметом «Ноу-Хау» и в данной заявке не рассматриваются.
Для проведения сравнительных испытаний, в качестве известного и предложенного рабочего органа почвообрабатывающих машин были изготовлены долоты лемехов плуга. Испытания проводились в полевых условиях. Испытания долот, изготовленных согласно предложенному техническому решению, показали их высокую эффективность. Было установлено, что элементы крепления долот обладают высокой эксплуатационной надежностью, а сами долоты высокой стойкостью к абразивному изнашиванию, а также повышенным ресурсом.
Результаты испытаний приведены в таблице.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, на котором в качестве примера изображено долото лемеха плуга, где на фиг. 1 - вид сверху на долото, а на фиг. 2 - разрез А-А.
Рабочий орган почвообрабатывающих машин содержит тело 1, состоящее из поверхностного слоя 2 и сердцевины 3, элементы крепления 4 и рабочую часть 5. Рабочая часть 5 состоит из режущего участка 6 и переходного участка 7, который имеет два поверхностных слоя 8 переменной толщины и центральный слой 9. Вокруг элементов крепления 4 расположены зоны 10 в виде цилиндра. На поверхностном слое 2 тела 1, режущем участке 6 и на поверхностных слоях 8 переходного участка 7 расположен эффективный слой 11.
Эксплуатация предложенного рабочего органа почвообрабатывающих машин является стандартной. Однако, за счет более высокой надежности элементов крепления и стойкости к абразивному изнашиванию, а также более высоким ресурсом эксплуатация предложенного рабочего органа может производиться в более тяжелых условиях работы, чем эксплуатация известного рабочего органа почвообрабатывающих машин