Рабочий орган почвообрабатывающей машины

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ РАБОЧИЙ ОРГАН ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ МАШИНЫ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Константинов Валерий Михайлович Ткаченко Глеб Александрович Сушко Иван Степанович(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) Рабочий орган почвообрабатывающей машины, включающий имеющее элементы крепления тело, содержащее поверхностный слой и сердцевину, и рабочую часть в виде лезвия или острия, отличающийся тем, что рабочий орган выполнен из углеродистой конструкционной стали, рабочая часть содержит поверхностный слой, выполненный со структурой износостойкого легированного азотом мартенсита отпуска, и сердцевину со структурой мартенсита отпуска, кроме того, поверхностный слой тела выполнен со структурой легированного азотом троостомартенсита отпуска или троостита и сорбита. 53032009.06.30 Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к сменному инструменту почвообрабатывающих машин, и может быть использована при изготовлении рабочих органов почвообрабатывающих машин, таких как лемеха, отвалы,полевые доски плугов, лезвия, диски сошников посевных и посадочных машин, долота,лапы, диски бороны, зубья бороны и другие. Известен рабочий орган почвообрабатывающих машин 1, включающий имеющее элементы крепления тело и рабочую часть в виде лезвия или острия, изготовленный из углеродистой конструкционной стали, подвергнутой термообработке. Однако рабочий орган почвообрабатывающих машин из углеродистой конструкционной стали, подвергнутой термической обработке, имеет небольшой ресурс эксплуатации в полевых условиях из-за следующих недостатков детали после закалки и среднего отпуска имеют твердость 450-510 на поверхности и сердцевине с микроструктурой троостита, которая не обеспечивает достаточной износостойкости при эксплуатации рабочей части рабочего органа. Однако такая структура является оптимальной для придания детали высокой ударной вязкости детали, подвергнутые закалке и низкому отпуску, имеют твердость на поверхности и сердцевине 550-660 со структурой мартенсита отпуска и остаточного аустенита. Такая структура является оптимальной для работы в жестких абразивных условиях, однако обладает малой ударной вязкостью и сильный удар о камень приводит к хрупкому разрушению рабочего органа по крепежным отверстиям, которые являются концентраторами напряжений. Известен рабочий орган почвообрабатывающих машин 2,вариант, включающий имеющее элементы крепления тело, содержащее поверхностный слой и сердцевину, и рабочую часть в виде лезвия или острия, при этом рабочий орган выполнен из углеродистой стали с пониженной прокаливаемостью с содержанием углерода от 0,40 до 0,80 мас. ,подвергнутой объемно-поверхностной закалке с самоотпуском или отпуском в печи, при этом его тело и рабочая часть выполнены с микроструктурой в виде отпущенного мартенсита с размером действительного зерна аустенита в пределах более 11 балла, но не более 14 балла и с твердостью 55-60 . Однако рабочий орган почвообрабатывающих машин, изготовленный с сечением менее 12 мм, из углеродистых сталей с пониженной прокаливаемостью имеет следующий недостаток детали, подвергнутые объемно-поверхностной закалке с самоотпуском или отпуском в печи, имеют на поверхности и в сердцевине рабочего органа структуру мартенсита отпуска и остаточного аустенита с твердостью 600-700 . Данная структура обеспечивает повышение износостойкости, но обладает малой ударной вязкостью, что вызывает хрупкое разрушение по крепежным отверстиям при ударе о камень. Наиболее близким к предложенной полезной модели по технической сущности является рабочий орган почвообрабатывающих машин 2,вариант, включающий имеющее элементы крепления тело, содержащее поверхностный слой и сердцевину, и рабочую часть в виде лезвия или острия, при этом рабочий орган выполнен из углеродистой стали с пониженной прокаливаемостью с содержанием углерода от 0,40 до 0,80 мас. , подвергнутой объемно-поверхностной закалке с самоотпуском или отпуском в печи, при этом поверхностный слой тела и рабочая часть выполнены с микроструктурой в виде отпущенного мартенсита с размером действительного зерна аустента в пределах более 11 балла, но не более 14 балла и с твердостью 55-60 , а сердцевина тела выполнена с микроструктурой в виде троостита или троостосорбита, или сорбита с твердостью 34-46 . Недостатками прототипа являются Рабочий орган почвообрабатывающих машин из углеродистых сталей с пониженной прокаливаемостью обладает хорошими эксплуатационными характеристиками, благодаря высокой поверхностной твердости 600-700 и структуре мартенсита отпуска с остаточным аустенитом, а вязкая сердцевина со структурой троостосорбита, троостита или сорбита 2 53032009.06.30 и твердостью 330-460 обеспечивают детальударной вязкостью. При такой структуре предел прочности составляет 2000-2600 МПа поверхности, а сердцевины - 1100-1500 МПа. Однако для продолжительной и стабильной работы в жестких условиях абразивной среды глубины упрочненного износостойкого мартенситного слоя в 2-5 мм для деталей с сечением более 12 мм недостаточно, т.к. после выработки слоя обнажается мягкая сердцевина рабочей части органа, что ведет к интенсивному износу рабочей части. Углеродистые стали с пониженной прокаливаемостью являются дорогостоящими и мало применяемыми на заводах для серийного производства рабочих элементов почвообрабатывающих машин. Изготовление рабочего органа почвообрабатывающих машин из углеродистых сталей с пониженной прокаливаемостью требует высокой культуры производства и технологической дисциплины. Углеродистые стали с пониженной прокаливаемостью отличаются нестабильностью по химическому составу, в частности по кремнию и марганцу, по этой причине происходят изменения структуры в сердцевине тела рабочего органа после термической обработки. В сердцевине вместо структур троостита или троостосорбита, или сорбита с твердостью 330-460 образуется твердая, но хрупкая износостойкая структура мартенсита отпуска,которая обладает малой ударной вязкостью, что вызывает хрупкое разрушение по крепежным отверстиям при ударе о камень. Задачей, решаемой полезной моделью, является увеличение износостойкости, устранение хрупкого разрушения рабочего органа по крепежным отверстиям при ударе о камень во время эксплуатации в полевых условиях за счет изменения однородной (гомогенной) структуры рабочего органа для придания элементу необходимых качеств, износостойкости и механической прочности. Поставленная задача достигается тем, что рабочий орган почвообрабатывающей машины, включающий имеющее элементы крепления тело, содержащее поверхностный слой и сердцевину, и рабочую часть в виде лезвия или острия, выполнен из углеродистой конструкционной стали, рабочая часть содержит поверхностный слой, выполненный со структурой износостойкого легированного азотом мартенсита отпуска, и сердцевину со структурой мартенсита отпуска, кроме того, поверхностный слой тела выполнен со структурой в виде легированного азотом троостомартенсита или троостита и сорбита. Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1, 2 (разрез А-А) показаны конструкции рабочего органа. Рабочий орган почвообрабатывающей машины содержит рабочую часть 1 в виде лезвия или острия, тело 2 с элементами крепления. Тело 2 имеет поверхностный слой 3 и сердцевину 4, рабочая часть имеет поверхностный слой 5 и сердцевину 6. Рабочий орган выполнен из углеродистой конструкционной стали, подвергнутый поверхностному легированию азотом и объемно-поверхностному упрочнению-закалке и отпуску. Недостатки прототипа, которые устраняет полезная модель (фиг. 3), - хрупкое разрушение по концентраторам напряжений - крепежным отверстиям. На фиг. 4 - линейный износ рабочего органа из углеродистой стали с пониженной прокаливаемостью, со структурой поверхности рабочей части мартенсита отпуска и со структурой сердцевины троостосорбита, сорбита или троостита рабочей части - А, рабочий орган из углеродистой конструкционной стали, со структурой износостойкого легированного азотом мартенсита отпуска поверхности рабочей части и структурой мартенсита отпуска сердцевины рабочей части - Б. Рабочий орган почвообрабатывающей машины подвергается диффузионному поверхностному легированию двумя элементами и объемному упрочнению - закалке и отпуску,что позволяет изменить однородную (гомогенную) структуру закаленной стали на неоднородную (макрогетерогенную) структуру поверхности, сердцевины рабочего органа, придав высокую твердость, механическую прочность, а также снизить коэффициент трения поверх 3 53032009.06.30 ности рабочего органа об абразивные частицы почвы 3, тем самым уменьшить тяговые усилия, что приведет к экономии топлива. Высокая поверхностная твердость - 900-1100 рабочей части органа, достигаемая за счет легирования, обеспечивает меньшее внедрение и резание поверхности абразивными частицами почвы, значение твердости которых сопоставимо с твердостью поверхности рабочей части - 900-1500 . После операции диффузионного легирования и термической обработки конструкция рабочего органа представляет собой макрогетерогенную структуру. Рабочая часть 2 органа состоит из двух износостойких слоев с разными характеристиками поверхностный слой 5 имеет износостойкую структуру легированного азотом мартенсита отпуска и остаточного аустенита величиной от 0,7-1,0 мм с твердостью 900-1100 и пределом прочности 2200-2700 МПа. Содержание легирующего элемента - азота 0,1-0,8 мас.сердцевина 6 с износостойкой структурой мартенсита отпуска и остаточного аустенита с твердостью 550-660 , с пределом прочности 2000-2500 МПа. Тело 1 рабочего органа состоит из следующих структурных составляющих поверхностный слой 3 имеет легированную азотом троостомартенситную или трооститную и сорбитную структуру с твердостью 330-510 , с пределом прочности 15002000 МПа. Содержание легирующего элемента - азота 0,1 - 0,8 мас.сердцевина 4 представляет собой трооститную и сорбитную структуры с твердостью 330-460 , с пределом прочности 1100-1500 МПа. Таким образом, сформированная макрогетерогенная структура обеспечивает высокую износостойкость и прочность рабочей части органа, а телу рабочего органа придает высокую ударную вязкость, что позволяет устранять хрупкое разрушение рабочего органа в процессе эксплуатации по крепежным отверстиям. Характеристики деталей с сечением 12 мм представлены в таблице. Стали Углеродистая конструкционная(65 Г, 40 Х и др.) Углеродистая конструкционная пониженной прокаливаемости Обработка Диффузионное легирование и термическая обработка Термическая обработка с самоотпуском Структура рабочей части органа Легированный азотом мартенсит отпускаостаточный аустенит Мартенсит отпускаостаточный аустенит Мартенсит отпускаостаточный аустенит Троостит и сорбит Эксплуатация предложенного рабочего органа почвообрабатывающей машины является стандартной. Однако, за счет сформированной макрогетерогенной структуры, рабочий орган обладает более высокими показателями эксплуатационных характеристик на любых типах почв, так как в нем сочетаются высокая износостойкость рабочей части и отсутствие хрупкого разрушения тела по крепежным отверстиям. Это значительно отличает его от известных рабочих органов почвообрабатывающих машин. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5

МПК / Метки

МПК: A01B 15/00, A01B 23/00, C22C 38/00

Метки: машины, рабочий, орган, почвообрабатывающей

Код ссылки

<a href="https://by.patents.su/5-u5303-rabochijj-organ-pochvoobrabatyvayushhejj-mashiny.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Рабочий орган почвообрабатывающей машины</a>

Похожие патенты