Введение к работе
Актуальность проблемы. За последний десятилетия появились новые технологии обработки почв (безотвальная, минимальная, безгербецидная и др.). Однако отвальная вспашка по-прежнему остается одной из важных технологических операций земледелия, так как обеспечивает качественную подготовку почвы под посев с.-х. культур и при мелиорации земель на самых разнообразных фонах и типах почв.
В стране сложилась сложная ситуация по обеспечению мелиоративных и сельскохозяйственных машин важнейшими запасными частями: корпусами плугов, полевыми досками, отвалами, лемехами и многими другими деталями. В настоящее время оснащенность хозяйств основными видами сельскохозяйственной и мелиоративной техники составляет 40...70%, сохраняется тенденция старения МТП, возрастает срок эксплуатации машин. Сельхозпроизводители получают некачественные детали, затраты на замену которых при вспашке каждых 100 га составляют2500...3000 руб.
Эксплуатация плугов с такими рабочими органами приводит к таким негативным явлениям, как потери энергии от увеличения тягового сопротивления, снижению заглубления, ухудшению крошения почвы и других агротехнических показателей, а в конечном итоге - снижению урожайности.
На сегодняшний день надолго России приходится около 100 млн. га пахотных земель. Потребность в рабочих органах составляет: в лемехах— 7 млн. шт. в год, в полевых досках - 3 млн. шт. в год, в отвалах - 2,4 млн. шт. в год, а на них производство ежегодно затрачивается около 714 млн. руб., 210 млн. руб. и 1008 млн. руб. соответственно.
Поэтому актуальной является решение научной проблемы технологических основ прогнозирования долговечности рабочих органов мелиоративных и сельскохозяйственных почвообрабатывающих машин при эксплуатации и ремонте.
Актуальность темы диссертации подтверждается тем, что она выполнялась в соответствии с Координационным планом НИР Госагропрома Калмыцкой АССР 1987... 1990 г.г.
Тематика исследований по указанной проблеме осуществлялась в соответствии с комплексно-целевыми программами и темами научно-исследовательской работы КГУ и ФГОУ ВПО МГУП.
Цель работы.
На основе теоретических и экспериментальных исследований разработать научные и технологические основы прогнозирования долговечности рабочих органов мелиоративных почвообрабатывающих машин.
Задачи исследований:
изучить статистические и вероятностные закономерности появления отказов однотипных деталей рабочих органов мелиоративных и почвообрабатывающих машин;
определить показатели надежности не связарнЧНХ НАЦЩРЯДСЭТПМК]
БИБЛИОТЕКА j СПстсрби>г
о» тЧм-
физическими характеристиками рабочих органов и с воздействующими на них факторами;
изучить физические закономерности изменения свойств и параметров рабочих органов, в зависимости от материала детали, конструктивных особенностей, условий эксплуатации, упрочнения и т.д.;
разработать и математически описать задачи прогнозирования долговечности рабочих органов с использованием силовых, энергетических и деформационных критериев вязкого, квазихрупкого и хрупкого разрушений;
реализовать результаты исследований в производстве и оценить их экономическую эффективность. Объект исследования:
детали рабочих органов плугов эксплуатируемых в различных почвенных условиях.
Научная новизна:
теоретически обоснована и разработана математическая модель, связывающая линейную интегральную интенсивность изнашивания материалов с параметрами, характеризующими вязкость разрушения;
обоснованы и применены теоретические положения линейной механики разрушения при развитии трещин из зон концентрации напряжений;
доказаны физические основы влияния перегрузок на скорость роста усталостных трещин и установлены значения коэффициентов интенсивности напряжений;
разработана гипотеза прогнозирования долговечности рабочих органов, где показатели надежности не связаны непосредственно с физическими характеристиками;
установлена сущность проблемы прогнозирования долговечности рабочих органов при заданных условиях эксплуатации, с учетом закономерности процесса кинетики старения;
разработаны научные и технологические основы теории усталости и теории трещин, при прогнозировании долговечности. Практическая ценность работы.
Разработанные на основе кинетики разрушения принципиально новые методики прогнозирования долговечности рабочих органов, значительно повышают точность расчетов количественной оценки эксплуатационных показателей деталей.
Применена гипотеза термофлуктуационной природы механики разрушения твердых тел для разработки методов торможения трещин.
Предложены, на основании теоретических и экспериментальных исследований, новые технологические процессы восстановления и упрочнения деталей и узлов почвообрабатывающих машин.
Реализация результатов исследования.
Результаты исследования реализованы в изданных практических рекомендациях и методических указаниях. Предложенные технологические процессы
восстановления и упрочнения деталей внедрены в ряде ремонтных предприятий и ОПХ агропромышленного комплекса Юга России.
Результаты исследований применены в учебном процессе ВУЗов при разработке спецкурсов: «Правила и нормы эксплуатации мелиоративных и строительных машин», «Развитие науки о машинах и технических устройств», «Физические основы надежности сельскохозяйственных и мелиоративных машин» и «Современные методы расчетов на прочность деталей сельскохозяйственных машин».
Апробация работы:
результаты проведенных исследований опубликованы за последние 15 лет в 50 научных трудах.
Материалы исследования по теме диссертаций докладывались:
на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО МГУП, ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина
Калмыцского государственного университета и Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии;
на научно-практических конференциях, семинарах и совещаниях ученых и специалистов Юга России в ЮЖНИИгипрозем и КГУ г. Элиста РК, ГСХА г. Волгоград, ГАУ г. Ставрополь и НГУ ВИИТиН г. Тамбов;
Международных научно-практических конференциях «Проблемы экологии и безопасности жизнедеятельности в XXI веке», 2001 - 2003 г.г. М.;
на ежегодных семинарах главных специалистов и ученых Министерства сельского хозяйства и социального развития села РК.
Достоверность результатов исследований обусловлена:
использованием апробированных методов математического моделирования и численных методов теорий упругости;
привлечением результатов натурных исследований и полнотой экспериментальных исследований;
применением стандартных испытаний и измерительных приборов, аппарата математической статистики;
хорошей согласуемостью результатов полученных экспериментальных исследований и теоретических расчетов.
Публикации.
Результаты исследования опубликованы в двух монографиях, научно-популярной книге, в двух учебных пособиях, учебном практикуме, методических разработках, рекомендациях, брошюрах, научных статьях и работах.
Объем и структура диссертации.
