Vestnik of Kazan State Agrarian UniversityVestnik of Kazan State Agrarian UniversityВестник Казанского государственного аграрного университета2073-0462128810.12737/2434Технические наукиТехнические наукиEnergy index of working units abrasion of agricultural machinery in contact with abrasivesЭнергетический показатель истирания рабочих органов сельскохозяйственных машин при взаимодействии с абразивным материаломБелинскийАлександр ВасильевичBelinskiyAleksandr ВасильевичСемушкинНиколай ИвановичSemushkinNikolay ИвановичЗиганшинБулат ГусмановичZiganshinBulat Gusmanovichzigan66@mail.ru
Казанский государственный аграрный университетКазаньРоссияKazan State Agrarian UniversityKazanRussian FederationКазанский государственный аграрный университетKazan State Agrarian University0502201405022014845560https://zh-szf.ru/en/nauka/article/1288/view
Рассмотрены теоретические аспекты по обоснованию энергетического показателя истирания рабочих органов сельскохозяйственных машин при взаимодействии с абразивным материалом. Показаны методика и конкретные результаты экспериментального определения энергетического показателя истирания материала рабочих органов некоторых сельскохозяйственных машин. Приведены рисунки и фотоматериалы, подтверждающие достоверность полученных результатов проведенного исследования.
One of the priority directions of science and technology development in the Russian Federation are: energy efficiency, energy saving, technology of energy-efficient production. In the agriculture the most energy-intensive processes are in tillage, shredded stems by fodder chopper machines and etc. The working units of agricultural machinery exposed to abrasion, which leads to mechanical wear of the material, that occurs as a result of cutting and scratching action on him solids in free or clamped. The obtained formula for determining the energy index of the sample is a rational, because it is derived from the laws of mechanics. The proposed methodology and the resulting energy abrasion index is recommended for the calculation of required energy for wear, when determining the reliability and life of the working units of the various machines, interacting with an abrasive material. The numerical values of the energy index of the sample of working unit abrasion some agricultural machines are in a wide range from 0.416 kJ per kilogram in the spiral of equalizer roller of tillage machines to 1.716 to kJ per kilogram in the tooth of harrows BZS-1.0. The device is suitable for the determination by express - method (the duration of control time on sample attrition is 10 times smaller than a standard device) power indicator abrasion of tested materials in their selection for the production of cheaper and more wear-resistant working units of agricultural machinery, as well as after heat treatment, sputtering work surfaces by wearproof materials.
Введение. Одними из приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации являются: энергоэффективность, энергосбережение, а также технологии энергоэффективного производства[1-3].В сельскохозяйственном производстве наиболее энергозатратными являются технологические процессы по обработке почвы, измельчению стеблей кормоуборочными машинами и т.п. [4]. Рабочие органы сельскохозяйственных машин подвержены абразивному воздействию, которое приводит к механическому изнашиванию материала, происходящее в результате режущего и царапающего действия на него твердых частиц, находящихся в свободном или закрепленном состоянии [5-7]. Механизм этого вида изнашивания заключается в удалении материала с изнашиваемой поверхности в виде очень мелкой стружки (микрорезание), либо в виде частиц, хрупко отделяющихся при однократном или многократном воздействии. В результате взаимодействия рабочих органов машин и орудий с почвой и обрабатываемыми материалами осуществляется полезная работа, а также затрачивается значительная энергия на преодоление сил трения в местах взаимодействия рабочего органа и обрабатываемого материала. Энергия, расходуемая на преодоление сил трения, приводит к абразивному износу рабочего органа. Износ рабочего органа зависит от многих факторов, в том числе от физико-механических и технологических свойств взаимодействующих материалов.Основные понятия и определения, связанные с износостойкостью материалов, в соответствии с ГОСТ 27.674-88: Изнашивание, износ деталей [8]. Схема метода испытания образца на трение по ГОСТ 23.002-70 показана на рисунке 1.К абсолютным характеристикам износа относятся: линейный износ hi, измеряемый в мм; объемный износ hv, измеряемый в мм3; износ по массе hm , измеряемый в г (граммах).К относительным характеристикам износа относятся скорость изнашивания и интенсивность изнашивания.Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания.
Валиев А.Р. Техническое обеспечение системы земледелия Республики Татарстан: современное состояние и направления развития/А.Р Валиев, Р.И. Сафин, Н.И. Семушкин, Б.Г. Зиганшин //Вестник Казанского государственного аграрного университета - 2012. - №4 (26). - С. 79-83.Valiev A.R. Agriculture system hardware of the Republic of Tatarstan: current state and lines of development. [Tekhnicheskoe obespechenie sistemy zemledeliya Respubliki Tatarstan: sovremennoe sostoyanie i napravleniya razvitiya] / A.R. Valiev, R.I. Safin, N.I. Semushkin, B.G. Ziganshin // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Kazan State Agrarian University. - 2012. - №4 (26). - P. 79-83.Валиев А.Р. Машины для предпосевной подготовки почвы и посева сельскохозяйственных культур (регулировка, настройка и эксплуатация)/А.Р Валиев, Б.Г. Зиганшин, Н.И. Семушкин, С.М. Яхин - Казань: Казанский ГАУ, 2013. - 156 с.Valiev A.R. Mashiny dlya predposevnoy podgotovki pochvy i poseva selskokhozyaystvennykh kultur (regulirovka, nastroyka i ekspluatatsiya). [Machines for pretreatment soil preparation and sowing of crops (adjustment, setting and operation)] / A.R Valiev, B.G. Ziganshin, N.I. Semushkin, S.M. Yakhin - Kazan: Kazanskiy GAU, 2013. - P. 156.Галлиев И.Г. Обоснование выбора критериев обеспечения надежности функционирования сельскохозяйственной техники/ И.Г. Галлиев, С.М. Яхин, А.Р. Валиев, А.А. Мухаметшин, Р.К. Хусаинов//Материали за VIII международна научна практична конференция “Новини на научния прогресс - 2012”. - София «Бял Град -БГ» ООД, 2012. - 96 с.Galiev I.G. Obosnovanie vybora kriteriev obespecheniya nadezhnosti funktsionirovaniya selskokhozyaystvennoy tekhniki // Materiali za VIII mezhdunarodna nauchna praktichna konferentsiya “Novini na nauchniya progress - 2012”. (The justification of criteria selection of ensure reliable operation of agricultural machinery. / I.G. Galiev, S.M. Yakhin, A.R. Valiev, A.A. Mukhametsin, R.K. Khusainov // Proceedings for the VIII International scientific and practical conference “News in scientific progress - 2012”). - Sofia: “Byal Grad- BG” OOD, 2012. - P. 96.Маркин О.Ю. О минимализации затрат энергии в упругих элементах машин/ О.Ю. Маркин, А.П. Мартьянов, С.М. Яхин, С.А. Мартьянов//Международная научно-техническая конференция «Энергетика 2008: инновации, решения, перспективы. - 2008. - С. 88-91.Markin O.Yu. O minimalizatsii zatrat energii v uprugikh elementakh mashin // Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskya konferentsiya “Energetika 2008: innovatsii, resheniya, perspektivy”. (About energy costs minimizing in the elastic components of the machine / O.Yu. Markin, A.P. Martyanov, S.M. Yakhin, S.A. Martyanov // Proceedings of International scientific-technical conference “Energy 2008: innovations, solutions and perspectives”). - 2008. - P. 88-91.Семушкин Н.И. К исследованию взаимодействия семян с роторным отражателем высевающего барабана зерновой сеялки /Н.И. Семушкин, С.М. Яхин, Б.Г. Зиганшин, А.В. Белинский // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2012. - №4 (26). - С.79-83.Semushkin N.I. A study of seeds interaction with a rotary drum reflector of grain sowing drills. [K issledovaniyu vzaimodeystviya semayn s rotornym otrazhatelem vysevayuschego barabana zernovoy seyalki] / N.I. Semushkin, S.M. Yakhin, B.G. Ziganshin, A.V. Belinskiy // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Kazan State Agrarian University. 2012. - №4 (26). - P. 79-83.Seomushkin N.I. Mathematical model of interaction of seeds with the internal surface of sowing block of seed drill/N.I. Seomushkin, B.G. Ziganshin, S.M. Yahin, B.A. Gafiullin, R.E. Vlasov//Science, Technology and Higer Education/ - Westwood, Canada: “Strategic Studies Institute”. - 2012/ - 531-535 pp.Seomushkin N.I. Mathematical model of interaction of seeds with the internal surface of sowing block of seed drill/N.I. Seomushkin, B.G. Ziganshin, S.M. Yahin, B.A. Gafiullin, R.E. Vlasov//Science, Technology and Higer Education/ - Westwood, Canada: “Strategic Studies Institute”. - 2012/ - 531-535 pp.Seomushkin N.I. Research of influence of design factors of the sowing block in seeding quality/N.I. Seomushkin, B.G. Ziganshin, S.M. Yahin, I.A. Vaskov, R.E. Vlasov, B.A. Gafiullin, //Science and Education/ - Materials of the II international research and practice conference, Vol. I, Munich, 2012/ - Waldkraiburg, Munich, Germany: “Vela Velarg”. - 2012. 217-222 pp.Seomushkin N.I. Research of influence of design factors of the sowing block in seeding quality / N.I. Seomushkin, B.G. Ziganshin, S.M. Yahin, I.A. Vaskov, R.E. Vlasov, B.A. Gafiullin, //Science and Education/ - Materials of the II international research and practice conference, Vol. I, Munich, 2012/ - Waldkraiburg, Munich, Germany: “Vela Velarg”. - 2012. 217-222 pp.ГОСТ 23.002-70, ГОСТ 27.674-88.GOST 23.002-70, GOST 27.674-88. (All-Union state standard 23.002-70, All-Union state standard 27.674-88).ГОСТ 11012-69 Метод испытания на абразивный износ пластмасс.GOST 11012-69. Metod ispytaniya na abrazivnuy iznos plstmass. (All-Union state standard 11012-69. Plastics for abrasive wear test method).Фетисов Г.П. Материаловедение и технология металлов / Г.П. Фетисов - М.: Изд. Оникс, 2008. - 624 с.: илл.Fetisov G.P. Materialovedenie i tekhnologiya metallov. [Materials science and technology of metals] / G.P. Fetisov - M.: Izd. Oniks, 2008. - P. 624: ill.Белинский А.В. Земледельческая механика. Энергетика при определении твердости материала /А.В. Белинский// Инновационное развитие агропромышленного комплекса. Материалы Всероссийской научно-практ. конф. Том 78, часть 2 - Изд-во Казанского ГАУ, 2011. - 308 с. - С.174 -179.Belinskiy A.V. Zemledelcheskaya mekhanika. Energetika pri opredelenii tverdosti materiala // Innovatsionnoe razvitie agropromyshlennogo kompleksa. Materialy Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferetsii. (Agricultural mechanics. Energy in determining the hardness of the material / A.V. Belinskiy // Innovative development of agriculture. All-Russian Scientific and Practical Conference). Volume 78, Part 2 - Izd-vo Kazanskogo GAU, 2011. - P. 308. - P. 174 -179.