автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение долговечности тяговых цепей навозоуборочных транспортеров

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Состояние и направление развития средств механизации уборки навоза.

1.2 Анализ конструкций цепных скребковых навозоуборочных транспортеров и их тяговых органов

1.3 Обзор исследований по повышению долговечности тяговых цепей навозоуборочных транспортеров.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ

ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ НАВОЗОУБОРОЧНОГО ТРАНСПОРТЕРА

2.1 Снижение изнашивания тяговой цепи навозоуборочного транспортера

2.2 Механизм изнашивания тяговой цепи

2.3 Защита трущихся деталей тяговой цепи от разрушения при работе в агрессивных средах.

2.4 Определение показателей надежности навозоуборочного транспортера

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Программа исследований

3.2 Устройство лабораторных установок

3.2.1 Установка для исследования коррозионной активности сталей в агрессивных средах

3.2.2 Установка для исследования изнашивания сталей в агрессивных средах

3.3 Опытная тяговая цепь

3.4 Методики экспериментальных исследований и обработки опытных данных

3.4.1 Планирование эксперимента

3.4.2 Подготовка к опытам

3.4.3 Поверка приборов и оборудования

3.4.4 Методики проведения экспериментов

3.4.5 Обработка опытных данных

3.5 Металлографическое исследование

3.6 Сравнительные эксплуатационные испытания

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

4.1 Влияние температуры на коррозионную активность сталей в агрессивных средах

4.2 Влияние вида коррозионной среды, частоты вращения привода и нагрузки на протекание изнашивания сталей в активных средах

4.3 Экспериментальное определение показателей надежности навозоуборочного транспортера

4.4 Анализ результатов металлографического исследования

4.5 Результаты сравнительных эксплуатационных испытаний

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Ежегодно на животноводческих фермах и комплексах страны скапливается громадное количество навоза (до 0,5 млрд т) [1]. Своевременное удаление и использование навоза -большая народнохозяйственная задача, значение которой еще больше возрастает с совершенствованием технической оснащенности животноводческих ферм, повышением требований к санитарно - гигиеническим условиям содержания животных и к качеству производимых продуктов.

Состояние экономики Российской Федерации в полной мере отражается и на развитии сельского хозяйства. Поэтому развитие производства систем навозоудаления зависит от финансового положения сельскохозяйственных предприятий, большинство которых находится сейчас в очень тяжелом положении. Потребность в навозоуборочном оборудовании у большинства хозяйств очень высока, но несмотря на это из-за финансового неблагополучия они вынуждены ремонтировать старое, в большинстве своем изношенное оборудование. По этой причине заводы по производству навозоуборочных транспортеров вынуждены выпускать их столько, сколько приобретается. В 1980 г. потребность в навозоуборочных транспортерах в СССР составляла 290 тыс. машин при объемах выпуска около 120 тыс. скребковых транспортеров ТСН-3,0Б и ТСН-2Б в год [2]. К 1990 г. потребность составляла около 350 тыс. при объемах выпуска около 200 тыс., причем прирост произошел в том числе и за счет освоения производства транспортера ТСН-160. В настоящее время потребность осталась на том же уровне, однако возможность приобретения этого важного оборудования у сельхозпредприятий существенно снизилась. Поэтому многие хозяйства стремятся к тому, чтобы максимально продлить срок службы используемой ныне системы навозоудаления. Насущным является вопрос об увеличении срока службы навозоуборочных транспортеров ТСН-160, ТСН-3,0Б и ТСН-2Б, которые используются в хозяйствах. Вопросу модернизации транспортеров ТСН-3,0Б и ТСН-160 с целью увеличения срока службы уделено много внимания, при этом транспортер ТСН-2Б остался в стороне, хотя срок его службы дольше, чем у более распространенного ТСН-3,0Б.

Близкие по конструкции тяговые органы выпускаются многими зарубежными фирмами до сих пор, что несомненно указывает на скрытый потенциал цепи.

Для того, чтобы обеспечить высококачественное и экономически выгодное функционирование навозоуборочного оборудования, возникла необходимость в совершенствовании навозоуборочных транспортеров. Исследования по теме выполняли в течении 1998. 2000г., входили в план исследований Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И.Иванова (номер государственной регистрации 019.70000665) и соответствуют четвертой области исследований краткого паспорта специальности 05.20.03 - технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве.

Цель работы заключается в повышении долговечности тяговых цепей навозоуборочных транспортеров за счет применения резиновых уплотнений шарниров цепи.

Объект исследования: характер протекания изнашивания шарниров тяговой цепи навозоуборочного транспортера.

Предмет исследования: закономерности взаимодействия узлов и механизмов навозоуборочного транспортера при работе в агрессивной среде.

Методика исследований: аналитические методы, планирование регрессивного эксперимента с применением ЭВМ. Теоретические исследования параметров опытной тяговой цепи проверялись в производственных условиях.

На защиту выносятся теоретические разработки по оценке долговечности цепных тяговых органов навозоуборочных транспортеров, закономерности их изнашивания и предложения по совершенствованию устройств.

Научная новизна состоит в определении коррозионной активности сталей, установлении закономерностей изнашивания их в агрессивных средах и повышении долговечности навозоуборочных транспортеров.

Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций подтверждена применением современных методов и средств исследований, сходимостью теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными в результате сравнительных производственных испытаний, подтвержденных актом.

Практическая ценность. Результаты исследований являются основой для совершенствования тяговых органов навозоуборочных транспортеров и могут быть использованы в сельскохозяйственных предприятиях и конструкторских бюро.

Реализация результатов исследования: сравнительные испытания цепей проводились в сельскохозяйственном кооперативе «Нива» Медвенского района Курской области.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы и рекомендации производству.

1. Анализ научно-исследовательских работ по повышению долговечности цепных тяговых органов навозоуборочных транспортеров показывает, что поисковые работы ведутся по двум направлениям: во-первых, изыскиваются конструктивные пути и технологические приемы повышения износостойкости; во-вторых, разрабатываются новые тяговые органы, у которых в подвижных соединениях используются кинематические пары высшего класса, и которые допускают по своей конструкции высокие удельные нагрузки.

2. Наибольшую коррозионную активность и износ проявляют стали марок Ст 3 и Ст 4, наименьшую - сталь 45. Поэтому звенья тяговой цепи навозоуборочного транспортера рекомендуется изготавливать из стали 45.

3. Металлографический анализ состояния поверхностей трения показывает, что коррозионно-механическое изнашивание деталей тяговых органов усугубляется наличием абразива. Поэтому необходима защита узла трения от проникновения коррозионной среды и абразива с помощью защитных колец, а при сборке тяговой цепи для снижения механического изнашивания рекомендуется в шарниры закладывать консистентный смазочный материал.

4. Энергозатраты на ремонт и техническое обслуживание у опытной цепи по сравнению с серийными в среднем ниже чем у ТСН-3,0Б - в 4 раза; у ТСН-2Б - в 2 раза; у ТСН-160 - в 1,2 раза.

5. Коэффициент использования энергии у опытной цепи по сравнению с серийными в среднем выше: ТСН-3,0Б - на 20%; ТСН-2Б - на 10%; ТСН-160 - на 4%, коэффициент готовности составляет для опытной цепи - 0,92; ТСН-160 - 0,82; ТСН-2Б -0,36 и ТСН-3,0Б - 0,22, коэффициент использования времени работы составляет для ТСН-3,0Б - 0,69; ТСН-2Б - 0,78; ТСН-160

- 0,91 и опытной цепи - 0,93. Благодаря этому, вероятность безотказной работы навозоуборочного транспортера, оснащенного опытной тяговой цепью, по сравнению с серийными в среднем выше: ТСН-3,0Б - на 40%; ТСН-2Б - на 30%; ТСН-160

- на 5%.

6. Расчетная долговечность тяговых цепей составляет ТТСн-2б=3,34 года, ТТсн-з,об=2, 1 года, ТТСн-1бо=6,65 года, Т0п=9,37 года. Показатель увеличения долговечности опытной цепи по три тг ТРМ сравнению с серийными составляет Пу " =2,81; Пу 3'0Б=4,46; Путсн~160=1,41

7. Внедрение опытной тяговой цепи позволит снизить прямые эксплуатационные затраты, по сравнению с серийными: ТСН-2Б - на 25%, ТСН-3,0Б - на 14%, ТСН-160 - на 21%.

8. Годовой экономический эффект от применения опытной тг тт лг тяговой цепи вместо серийных составит Эг " =5556 руб., эгтсн-з,об=7051 руб5 Эгтсн-160=1302 руб.

Тяговые органы навозоуборочных транспортеров.

Тип тяговой цепи, тип транспортера, страна -изготовитель Масса, кг/м Разрывное усилие, кН Запас прочности Площадь опорной поверхности шарнира, мм2 Шаг цепи, мм Количество зубьев ведущей звездочки Ориентировочная долговечность, годы

Пластинчатая простая шарнирная безвтулочная (ТСН-3,0Б) - РФ 5,86 1 17,2 2,3 180 125 13 1,5-3

Комбинированная с пластинчатыми и коваными звеньями (ТСН-2Б) - СССР - ныне не выпускается. 8,09 147,8 2,9 483 115 4 3 - 5

Открыто-шарнирная (опытная) - РФ 4,68 122,3 2,4 588 125 13

Кру глозвенная (ТСН-160) - РФ, Украина 4,60 356,7 5,6 Точечный контакт 80 10 7,2

Комбинированная с пластинчатыми и коваными звеньями (Badger) - США 7,58 183,5 3,6 466 115 о j 5

Крючковая (Berg) -США 10,00 Точечный контакт 125 6 10

Комбинированная с пластинчатыми и сварными полосовыми звеньями (SH-75) -Чехия 6,00 122,3 2,4 600 60 / 141 5 2 Я

Г5 К Й о *

CD к я а>

Отрезок тяговой цепи навозоуборочного транспортера ТСН-2Б

Цепь X-Ring