Скачать статью в pdf.

DOI: 10.15507/2658-4123.035.202501.155-169

EDN: https://elibrary.ru/njawtg

УДК 621.785:631.312.021.3

 

Применение эпоксидно-гравийных композитов для упрочнения составных лемехов с возможностью устранения лучевидного износа

 

Кравченко Игорь Николаевич
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технического сервиса машин и оборудования Российского государственного аграрного университета – МСХА имени К. А. Тимирязева (127434, Российская Федерация, г. Москва, Тимирязевская ул., 49), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1826-3648, Researcher ID: B-9463-2018, SPIN-код: 8272-6031, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Феськов Сергей Александрович
кандидат технических наук, доцент кафедры технического сервиса Брянского государственного аграрного университета (243365, Российская Федерация, г. Брянск, с. Кокино, ул. Советская, 2а), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5978-6517, SPIN-код: 7637-8485, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Сенин Петр Васильевич
доктор технических наук, профессор кафедры технического сервиса машин Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3400-7780, Researcher ID: H-1219-2016, SPIN-код: 3197-5080, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Чумаков Павел Васильевич
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технического сервиса машин Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8504-5907, Researcher ID: G-8320-2018, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Гуцан Александр Александрович
магистр, ассистент кафедры технического сервиса Брянского государственного аграрного университета (243365, Российская Федерация, г. Брянск, с. Кокино, ул. Советская, 2а), ORCID: https://orcid.org/0009-0004-1118-7250, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Аннотация
Введение. Стойкость деталей почвообрабатывающей техники к абразивному износу является важнейшей эксплуатационной характеристикой. Применение различных способов упрочнения поверхностей деталей почвообрабатывающей техники является важной задачей сельскохозяйственного машиностроения. Статья посвящена исследованию эффективности применения эпоксидно-гравийных композитов для упрочнения составных лемехов, работающих в условиях повышенного абразивного износа.
Цель исследования. Обосновать практическое применение эпоксидно-гравийных композитов для упрочнения составных лемехов с возможностью устранения лучевидного износа.
Материалы и методы В рамках исследования для восстановления изношенных лемехов оборотного плуга производства компании «Квернеланд Групп», агрегатированного с трактором «Кировец К-744», использовались покрытия на основе эпоксидного композита с гравийной крошкой различных фракций, в которых соотношение эпоксидного компаунда к гравийному наполнителю составляло 50:50. В процессе эксплуатации машинотракторного агрегата осуществлялся контроль динамики износа восстановленных лемехов. Исследуемые лемехи различались между собой фракцией гравийной крошки в эпоксидном композите. Для каждого лемеха строились зависимости динамики износа от наработки.
Результаты исследования. Применение гравийной крошки с дисперсностью гравийных частиц 1,75 мм в эпоксидной смоле показало наилучшую стойкость к абразивному износу. Оптимальные эксплуатационные характеристики композита обусловлены высокой адгезией частиц к эпоксидной основе, что предотвращает их расслоение и обеспечивает устойчивость покрытия при механических и ударных нагрузках. Это доказывает эффективность применения эпоксидно-гравийных композитов для упрочнения рабочих поверхностей лемехов, что в условиях абразивного изнашивания приводит к снижению вероятности образования лучевого износа.
Обсуждение и заключение. Проведенные исследования подтверждают, что применение эпоксидно-гравийных композитов позволяет повысить износостойкость покрытий в 2,8 раза по сравнению с деталями заводского изготовления. Это приведет к увеличению ресурса лемехов, работающих в условиях интенсивного абразивного трения. Применение эпоксидно-гравийных композитов при упрочнении лемехов актуально для сельскохозяйственных предприятий ввиду высокого ресурса упрочненных поверхностей в процессе их эксплуатации.

Ключевые слова: эпоксидно-гравийный композит, составные лемехи, абразивный износ, адгезионная прочность, упрочняющее покрытие, эксплуатационный ресурс, лучевидный износ

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности: авторы выражают признательность анонимным рецензентам, объективные замечания которых способствовали повышению качества статьи.

Для цитирования: Кравченко И.Н., Феськов С.А., Сенин П.В., Чумаков П.В., Гуцан А.А. Применение эпоксидно-гравийных композитов для упрочнения составных лемехов с возможностью устранения лучевидного износа. Инженерные технологии и системы. 2025;35(1):155–169. https://doi.org/10.15507/2658-4123.035.202501.155-169

Заявленный вклад авторов:
И. Н. Кравченко – контроль, лидерство и наставничество в процессе планирования и проведения исследования; проверка воспроизводимости результатов экспериментов и исследования в рамках основных или дополнительных задач работы.
С. А. Феськов – применение статистических, математических, вычислительных и других формальных методов для анализа данных исследования; разработка методологии исследования; создание моделей.
П. В. Сенин – формулирование идеи исследования, целей и задач.
П. В. Чумаков – осуществление научно-исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов и сбор данных; создание и подготовка рукописи: визуализация результатов исследования и полученных данных.
А. А. Гуцан – осуществление научно-исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов и сбор данных.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила в редакцию 25.11.2024;
поступила после рецензирования 11.12.2024;
принята к публикации 19.12.2024

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сидоров С.А., Зволинский В.Н. Повышение прочностных характеристик рабочих органов по- чвообрабатывающих машин путем защиты определенных зон от интенсивного абразивного изнашивания. Технический сервис машин. 2019;(1):179–193. EDN: EPBXHL Sidorov S.A., Zvolinsky V.N. Improving the Strength Characteristics of the Working Bodies of Tillage Machines by Protecting Certain Areas from Intense Abrasive Wears. Technical Service of Machines. 2019;(1):179–193. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: EPBXHL

2. Сидоров С.А., Миронов Д.А., Миронова А.В., Рябов В.В. Повышение износостойкости и дру- гих ресурсных характеристик материалов рабочих органов почвообрабатывающих машин. Металлург. 2021;(5):93–99. https://doi.org/10.52351/00260827_2021_05_93 Sidorov S.A., Mironov D.A., Mironova A.V., Ryabov V.V. Improving Wear Resistance and other Resource Characteristics of Materials of Working Bodies of Tillage Machines. Metallurg. 2021;(5):93–99. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.52351/00260827_2021_05_93

3. Лобачевский Я.П., Миронов Д.А., Миронова А.В. Основные направления повышения ресурса быстроизнашиваемых рабочих органов сельскохозяйственных машин. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2023;17(1):41–50. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2023-17-1-41-50 Lobachevsky Ya.P., Mironov D.A., Mironova A.V. Increasing the Operating Lifetime of Wearable Working Bodies of Agricultural Machines. Agricultural Machinery and Technolo- gies. 2023;17(1):41–50. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.22314/2073-7599- 2023-17-1-41-50

4. Величко С.А., Чумаков П.В., Коломейченко А.В. Оценка технического состояния силовых ги- дроцилиндров серии С навесных гидросистем тракторов. Инженерные технологии и системы. 2019;29(3):396–413. https://doi.org/10.15507/2658-4123.029.201903.396-413 Velichko S.A., Chumakov P.V., Kolomeychenko A.V. Assessment of Technical Condition of C Series Power Hydraulic Cylinders of Mounted Hydraulic Systems of Tractors. Engineering Technologies and Systems. 2019;29(3):396–413. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.15507/2658- 4123.029.201903.396-413

5. Чумаков П.В., Мартынов А.В., Коломейченко А.В., Хасан И.Х., Коломейченко А.С. Оценка тех- нического состояния круглых шестеренных гидронасосов навесных гидросистем тракторов. Инженерные технологии и системы. 2020;30(3):426–447. https://doi.org/10.15507/2658- 4123.030.202003.426-447 Chumakov P.V., Martynov A.V., Kolomeychenko A.V., Hasan I.H., Kolomeychenko A.S. Evaluation of Technical Condition of Round Gear Hydraulic Pumps of Tractors Mounted Hydraulic Systems. Engineering Technologies and Systems. 2020;30(3):426–447. (In Russ., abstract in Eng.) https:// doi.org/10.15507/2658-4123.030.202003.426-447

6. Титов Н.В., Коломейченко А.В., Виноградов В.В. Анализ перспективных способов упроч- нения рабочих органов почвообрабатывающих машин. Техника и оборудование для села. 2013;(10):33–36. EDN: REMCWH Titov N.V., Kolomeychenko A.V., Vinogradov V.V. Analysis of Promising Techniques of Hardening Working Bodies of Tillage Machines. Machinery and Equipment for Rural Areas. 2013;(10):33–36. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: REMCWH

7. Добрин Д.А. Актуальные технологии упрочнения рабочих органов почвообрабатывающих машин. Технический сервис машин. 2022;(4):111–117. https://doi.org/10.22314/2618-8287- 2022-60-4-111-117 Dobrin D.A. Relevant Hardening Technologies for Tillage Machines Work Tools. Technical Service of Machines. 2022;(4):111–117. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.22314/2618- 8287-2022-60-4-111-117

8. Колосовский А.М., Рожков А.С., Ожегов Н.М., Черкасов В.Е. Упрочнение рабочих органов сельскохозяйственных машин. Фундаментальные и прикладные проблемы техники и техно- логии. 2023;6(362):43–51. https://doi.org/10.33979/2073-7408-2023-362-6-43-51 Kolosovskii A.M., Rozhkov A.S., Ozhegov N.M., Cherkasov V.E. The Hardening of Agricul- tural Machines Working Bodies. Fundamental’nye i Prikladnye Problemy Tekhniki i Tekh- nologii. 2023;6(362):43–51. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.33979/2073-7408- 2023-362-6-43-51

9. Xie Y.-J., Wang M.-C. Epitaxial MCrAlY Coating on a Ni-Base Superalloy Produced by Electrospark Deposition. Surface and Coatings Technology. 2006;201(6):3564−3570. https:// doi.org/10.1016/j.surfcoat.2006.08.107

10. Yao J., Zhang Q., Liu R., Wu G. Laser Surface Hardening. Laser Applications in Surface Modification. 2022;65:83–102. https://doi.org/10.1007/978-981-16-8922-2_4

11. Khan A.U., Chatterjee S., Gopinath M., Madhukar Y.K. Continuous and Pulse TIG Arc Treatment for Surface Hardening of WAAM-MIG Parts. Transactions of the Indian Institute of Metals. 2024;77:2163–2172. https://doi.org/10.1007/s12666-024-03294-z

12. Крюковская Н.С. Современные методы упрочнения рабочих органов почвообрабатывающих орудий. Труды ГОСНИТИ. 2017;128:118–122. EDN: ZDRLMV Kryukovskaya N.S. Modern Methods of Hardening of Working Parts Tillage Tools. Trudi GOSNITI. 2017;128:118–122. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: ZDRLMV

13. Бирюлина Я.Ю., Михальченкова М.А. Применение абразивостойких эпоксидных компо- зиций армированных дисперсными частицами из природных песков для восстановления деталей (отвалы и культиваторные лапы для высева семян). Труды инженерно-технологи- ческого факультета Брянского государственного аграрного университета. 2015;(1):77–93. EDN: YPBLTT Birulina Ya.Yu., Mikhalchenkova M.A. Application of Abrasion Resistant Epoxy Compositions Reinforced with Dispersed Particles of Natural Sands for Parts Recovery (Blades and Cultivator Feet for Planting Seeds). Trudy Inzhenerno-Tekhnologicheskogo Fakul’teta Bryanskogo Gosudarstvennogo Agrarnogo Universiteta. 2015;(1):77–93. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: YPBLTT

14. Мостовой А.С., Панова Л.Г., Курбатова Е.А. Модификация эпоксидных полимеров кремний- содержащим наполнителем с целью повышения эксплуатационных свойств. Вопросы матери- аловедения. 2016;2(86):87–95. EDN: WDCAMP Mostovoy A.S., Panova L.G., Kurbatova E.A. Modification of Epoxy Polymers with a Silicon- Containing Filler in Order to Increase Operational Properties. Voprosy Materialovedeniya. 2016;2(86):87–95. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: WDCAMP 15. Михальченков А.М., Лушкина С.А., Михальченкова М.А. Восстановление деталей почво- обрабатывающих машин абразивостойким дисперсионно-упрочненным композитом на основе эпоксидной смолы. Упрочняющие технологии и покрытия. 2015;10(130):43–46. EDN: ULDXQV Mikhalchenkov A.M., Lushkina S.A., Mikhalchenkova M.A. [Restoration of Details of Tillage Machines with an Abrasive-Resistant Dispersion-Hardened Composite Based on Epoxy Resin]. Hardening Technologies and Coatings. 2015;10(130):43–46. (In Russ.) EDN: ULDXQV

16. Лесовик В.С., Федюк Р.С., Гридчин А.М., Мурали Г. Повышение эксплуатационных ха- рактеристик защитных композитов. Строительные материалы. 2021;(9):32–40. https:// doi.org/10.31659/0585-430X-2021-795-9-32-40 Lesovik V.S., Fediuk R.S., Gridchin A.M., Murali G. Improving the Operational Characteristics of Protective Composites. Stroitel’nye Materialy. 2021;(9):32–40. (In Russ., abstract in Eng.) https:// doi.org/10.31659/0585-430X-2021-795-9-32-40

17. Ямилинец С.Ю., Лозицкая А.В., Кондратов А.П. Физико-химическая стойкость и амортизиру- ющие свойства полимерных композитов с защитной оболочкой. Лакокрасочные материалы и их применение. 2023;3(552):50–55. EDN: IPLIFG Yamilinets S.Yu., Lozitskaya A.V., Kondratov A.P. Physico-Chemical Resistance and Shock- Absorbing Properties of Polymer Composites with a Protective Shell. Lakokrasochnie Materialy i Ikh Primenenie. 2023;3(552):50–55. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: IPLIFG

18. Sharma S.D., Sowntharya L., Kar K.K. Polymer-Based Composite Structures: Processing and Applications. Composite Materials. 2017:1–36. https://doi.org/10.1007/978-3-662-49514-8_1

19. Münstedt H. Melt Strain Hardening of Polymeric Systems Filled with Solid Particles: Review and Supplementary Experimental Results. Rheologica Acta. 2024;63:333–343. https://doi.org/10.1007/ s00397-024-01452-0

20. Wen J. Some Mechanical Properties of Typical Polymer-Based Composites. Physical Properties of Polymers Handbook. 2007:487−495. https://doi.org/10.1007/978-0-387-69002-5_28

21. Михальченков А.М., Комогорцев В.Ф., Филин Ю.И. Влияние дисперсности песка на абразив- ную износостойкость композита с эпоксидной основой. Все материалы. Энциклопедический справочник. 2017;(2):33–36. EDN: XVSQZL Mikhalchenkov A.M., Komogortsev V.F., Filin Yu.I. [The Effect of Sand Dispersion on the Abrasive wear Resistance of a Composite with an Epoxy Base]. Vse Materialy. Enciklopedicheskij Spravochnik. 2017;(2):33–36. (In Russ.) EDN: XVSQZL

22. Михальченков А.М., Ториков В.Е., Михальченкова М.А., Ульянова Н.Д. Критерии эксплуата- ционной и экономической оценки эффективности эпоксидно-песчаных композитов различных составов как абразивостойких покрытий деталей почвообрабатывающих орудий. Клеи. Герме- тики. Технологии. 2023;(1):35–39. EDN: QODBPM Mikhalchenkov A.M., Torikov V.E., Mikhalchenkova M.A., Ulyanova N.D. Criteria for Operational and Economic Evaluation of the Effectiveness of Epoxy-Sand Composites of Various Compositions as Abrasive-Resistant Coatings of Parts of Tillage Tools. Glues. Sealants. Technologies. 2023;(1):35–39. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: QODBPM

23. Ли Р.И., Колесников А.А. Повышение качества восстановления корпусных деталей автомо- бильной техники полимерными композитами, обработанными в ультразвуковом поле. Мир транспорта и технологических машин. 2017;1(56):16–21. EDN: YHWVCN Li R.I., Kolesnikov A.A. Improving Recovery Body Parts Automotive Engineering Polymer Composite, Processed in an Ultrasonic Field. Mir Transporta i Tekhnologicheskih Mashin. 2017;1(56):16–21. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: YHWVCN

24. Ли Р.И., Малюгин В.А. Расчет точностных характеристик технологической оснастки при вос- становлении посадок подшипников качения в узлах автомобилей адгезивами. Наука в цент- ральной России. 2019;3(39):36–43. EDN: SPZAHU Li R.I., Malyugin V.A. Calculation of Precision Characteristics of the Industrial Equipment at Restoration of Landings of Rolling Bearings in Knots of Cars Adhesives. Science in the Central Russia. 2019;3(39):36–43. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: SPZAHU

25. Ли Р.И., Псарев Д.Н., Киба М.Р. Эластомерный нанокомпозит для восстановления изношенных корпусных деталей автотракторной техники. Наука в центральной России. 2021;1(49):69–79. https://doi.org/10.35887/2305-2538-2021-1-69-79 Li R.I., Psarev D.N., Kiba M.R. Elastomeric Nanocomposite for Restoration Worn-Out Body Parts Vehicles and Tractors. Science in the Central Russia. 2021;1(49):69–79. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.35887/2305-2538-2021-1-69-79

26. Егунова Т.Н. Определение износостойкости эпоксидно-песчаных композитов, применяемых при ремонте машин. Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2022;(10):35–39. EDN: PSFAWJ Egunova T.N. Determination of Wear Resistance of Epoxy-Sand Composites Used in the Repair of Machines. Remont. Vosstanovlenie. Modernizaciya. 2022;(10):35–39. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: PSFAWJ

27. Михальченков А.М., Новиков А.А., Купреенко А.И. Изнашивание термоупрочненной стали 65Г в среде с незакрепленным абразивом. Материаловедение. 2017;(8):20–23. EDN: ZDNMZL Mikhalchenkov A.M., Novikov A.A., Kupreenko A.I. 65Г Thermostrengthened Steel Wearing in Medium with Loose Abrasive. Materialovedenie. 2017;(8):20–23. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: ZDNMZL

28. Михальченков А.М., Феськов С.А., Козарез И.В. Влияние концентрации и дисперсности на- полнителя эпоксидно-гравийного композита на сопротивление контактному деформированию при внедрении твердого сферического тела. Вестник машиностроения. 2023;102(6):509–512. https://doi.org/10.36652/0042-4633-2023-102-6-509-512 Mikhalchenkov A.M., Feskov S.A., Kozarez I.V. Influence of Concentration and Dispersion of Epoxy-Gravel Composite Filler on Resistance to Contact Deformation During the Introduction of a Solid Spherical Body. Vestnik Mashinostroeniya. 2023;102(6):509–512. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.36652/0042-4633-2023-102-6-509-512

 

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.