Дипломная работа: Технологічне забезпечення відновлення дисків сошників зернових сівалок

Окрім абразивного зношення під час експлуатації диск сошника перебуває під дією складних знакозмінних циклічних, статичних, втомних і ударних навантажень, які зумовлюють виникнення в ньому пружніх і пластичних деформацій та в окремих випадках руйнування диска. Отже необхідно дослідити здатність диска чинити опір таким навантаженням.

4.3 Жорсткість та втомна міцність відремонтованого диска

Випробовування на жорсткість в умовах статичного вигину дає змогу оцінити здатність відремонтованого диска чинити опір пружним деформаціям. Величина вигину задавалася на основі експериментальних досліджень та аналізу літературних даних [9,18,33]. При дослідженнях його максимальне значення складало 37. .44 мм. Контроль за величиною напружень, що виникають при цьому в матеріалі диску, виконувався з допомогою тензометрування.

Визначення тарувального коефіцієнта (К) тензодавачів виконувалося з допомогою балки рівного опору. Кількість повторних вимірювань складала не менше 3, що забезпечувало їх статистичну обробку з довірчою ймовірністю 0,95. Аналіз результатів показав, що вимірювані величини відповідають нормальному закону розподілу випадкових величин. Перевірка правильності припущення виконувалася з допомогою W-критерію [101] після кожної серії випробувань. Статистична обробка результатів вимірювань проводилася відповідно до рекомендованої в [101] методики. Відхилення визначених величин напружень знаходилося в межах 10%.

Обчислення виконувалися за наведеною методикою, яка реалізована за допомогою математичного редактора Mathcad.

Із застосуванням методу найменших квадратів виконано апроксимацію отриманих результатів у вигляді прямої першого порядку. Значенння тарувального коефіцієнта при цьому склало К = 7,37. Результати апроксимації результатів тарування представлено на рис.4.11

Рис.4.11 Тарувальна залежність для давачів типу 2ФПКА

На рис.4.12 представлено інтерфейс програми UniLab в процесі статичного вигину диска. Тут на 4 робочих каналах показано зміну напружень з часом (сек) в матеріалі диску в залежності від навантаження на його крайку. Номер каналу відповідає номеру тензодавача розміщеному на диску (рис.3.8).

Рис.4.12 Інтерфейс програми UniLab у процесі вимірювання напружень у диску

Аналіз результатів визначення напружень свідчить, що найбільші напруження мають місце у ділянці розміщення тензодавачів „3” і „4". Для найбільш навантаженої ділянки (давач 4, рис.4.13) в новому та відновленому дисках результати показали наступне.

Рис.4.13 Зміна напружень у дисках (тензодавач „4”) від величини навантаження, що прикладається

Величина та характер напружень в робочій ділянці нового та відновленого дисків істотно не відрізняється в усьому діапазоні навантажень, і коливається в межах 25 МПа. Присутність зварного шва, і зокрема його геометричні та фізико-механічні властивості не зумовлюють виникнення концентрації напружень від прикладених зусиль. Зміна геометричних характеристик дисків після дії пружних деформацій відсутня. Таким чином стійкість до дії пружних деформацій нового та відремонтованого дисків істотно не відрізняється і задовольняє умови їх експлуатації.

На підставі отриманих результатів можна стверджувати, що отримане в процесі відновлення диска зварне з’єднання забезпечує необхідну жорсткість конструкції у процесі експлуатації в польових умовах.

Випробовування дисків на втомну міцність здійснено шляхом експериментальних випробовувань визначення межі витривалості, результати яких представлені у вигляді кривої втоми. Для цього досліджувалось 10 зразків із основного металу і по 4 зразки з дисками із зварними швами, що тримані із застосуванням трьох типів зварювальних дротів (див. табл.4.4).

В інтервалі напружень 0,95…1,05 межі витривалості досліджували три зразки, два з яких не зруйнувалися до бази випробувань.

У зв’язку з тим, що для сталей частота циклів у межах 10…300 Гц не регламентується, вибрали частоту 2 Гц із розрахунку швидкості переміщення сівалки (10 км/год).

Криві втоми будували в напівлогарифмічних координатах “максимальне напруження циклу s - циклічна довговічність lgN" методом графічного інтерполювання експериментальних результатів у наступній послідовності.

Для першого зразка (основного металу) приймали напруження s1= 0,5sв. Напруження для випробування наступних зразків вибирали в залежності від числа циклів N1 для першого зразка.

При N1<2×105 циклів s2= s1-20 МПа, при N1>2×105 циклів s2= s1+20 МПа.

Напруження для випробувань третього зразка назначали в залежності від руйнування першого і другого, якщо N1 (чи N2) <4×105 циклів, то s3= 0,8s1 (чи 0,8s2), якщо N1 (чи N2) >4×105 циклів, то s3= 0,88s1 (чи 0,88s2).

Напруження для четвертого зразка вибирали в залежності від руйнування третього. Якщо третій зразок зруйнувався при N3<107 циклів, то s4= s3-20 МПа, якщо ж не зламався до 107, то s4= 0,5 (s1+s3) МПа. В цьому випадку напруження s4 будуть близькими до межі витривалості для бази N=107 циклів. Різниця між двома ступенями навантажень становить не більше 10 МПа.

Для уточнення межі витривалості випробовували ще 2-3 зразки при напруженнях s= (0,95…1,05) s-1, два з яких повинні зруйнуватися. Практично випробовували 7-8 зразків що відповідає 50% ймовірності руйнування.

Як наслідок конструктивних та технологічних змін у диску при його відновленні із застосуванням зварювання виникла необхідність оцінити межу витривалості матеріалу диска в зоні термічного впливу біля зварних швів.

Для зниження затрат часу при проведенні втомних випробувань скористалися малозразковим методом прискореної оцінки опору втомному руйнуванню Іванової [76]. Метод ефективний для випробувань при низьких рівнях напружень для оцінки впливу конструктивних та технологічних чинників на s-1 і наявності вихідної кривої втоми. Він базується на гіпотезі енергетичної подібності втомного руйнування і плавлення металу і використовує характеристики, які є постійні для даного матеріалу незалежно від умов досліджень. Для сталі 65Г ці характеристики наступні: a=3,1 кг/мм2 - циклічна частота, Nк=2×105 циклів - критичне число циклів. Для визначення впливу хімічного складу зварних швів на s-1 за методом Іванової визначали наступним чином:

а) визначили втомну міцність трьох зразків і побудували діаграму s - lgN (рис.4.14), на якій знайшли точку з абсцисою, що відповідає числу циклів Nк і ординатою, що відповідає напруженню sк;

б) вичислили межу витривалості за формулою s-1= sк-2a;

в) випробували 2-3 зразки для уточнення межі витривалості.

Рис.4.14 Схема визначення границі витривалості [76]

Результати досліджень втомної міцності диска із сталі 65Г представлено у таблиці 4.7 та на рис.4.15. Межу границі втоми s-1 визначили після випробування 4-5 зразка. За результатами випробувань шостого зразка остаточно встановлено, що s-1=625 МПа.

Таблиця 4.6

Результати досліджень і їх обробка за методом найменших квадратів

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28