CC BY
9
HayKOBMM BiCHMK ^tBiBCtKoro Ha^OHa^tHoro yHiBepcMTeTy
BeTepMHapHoi Megw^HM Ta öioTexHO^oriw iMem C.3. I^M^Koro
Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies
ISSN 2519-268X print ISSN 2518-1327 online
doi: 10.15421/nvlvet8525 http://nvlvet.com.ua/
UDC 621.789:669.14
The availability of using nano-technologies for increasing of working capacity the agricultural machinery
B.P. Chaikovs'kyi1, A.B. Shalko1, I.G. Yaroshovych1, V.I. Kyryliv2, O.V. Maksymiv2, I.M. Kumat2
'Stepan Gzhytskyi National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies Lviv, Ukraine 2Karpenko Physico-Mechanical Institute of the NAS of Ukraine, Lviv, Ukraine
Chaikovs'kyi, B.P., Shalko, A.B., Yaroshovych, I.G., Kyryliv, V.I., Maksymiv, O. V., & Kurnat, I.M. (2018). The availability of using nano-technologies for increasing of working capacity the agricultural machinery. Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies. 20(85), 134-140. doi: 10.15421/nvlvet8525
The determining importance of nano-industry in socio-economic priorities of industrial countries for preferred production of advanced technology products according to up-to-date phase of economic progress was showed. Within of current concept, it's integrated assembly which involves equipment, materials, software, knowledge system and also technological, metrological, informational, economic-organizing culture and qualified personnel which ensure the production of advanced technology products based on new, special properties of materials and systems in nanometer range. The intelligent basic of nano-systems - it's, of course, the system of knowledge and skills which is possessed by qualified personnel. The main form of investment in qualified personnel is qualitative and modern education. Together with purely economic problem statement - to improve the efficiency of production based on development of advanced technology industries, it's necessary to solve one more social problem - to ensure high intellectual level of personnel by way of development of scientific researches and modern education. The important role of the agro-industrial complex in forming of budget and economic stability of Ukraine was underscored. The limiting wear of technological equipment couples (fixed assets) causes additional expenses for repair of equipment and loss of agricultural products. It is pointed on importance to improve the technological equipment reliability along with agricultural measures. The role of wear of main details and couples is specially emphasized. It was proved the advisability of improving reliability and working life of technological equipment and its separate heavy loaded elements and assemblies by using of special strengthening technologies which create nano-crystalline structures on the surfaces of machine elements. The wear resistance laboratory researches of specimens of 65G steel with surface nanostructure in conditions of dry friction were carried out on MI-'M machine according to ring-insert scheme. The researches were held in conditions analogical to working conditions for colters of seeding machines. The advisability of using surface nano-crystalline strengthening by mechanical-pulse treatment technology for improving of wear resistance was showed. The efficiency of using surface hardening due to creation of nano-crystalline structure was showed for colters of seeding machines to improve their working capacity. Abovementioned technology could be used for surface hardening of other elements of agricultural machines, food, processing and other branches of industry.
Key words: agroindustrial complex, working capacity, colters of seeding machines, nano-crystalline structure, mechanical-pulse treatment, wear resistance.
Перспектившсть використання нанотехнологш для пщвищення працездатност сшьськогосподарськоУ техшки
Б.П. Чайковський1, А.В. Шалько1, 1.Г. Ярошович1, B.I. Киритв2, О.В. MaKCHMiB2, I.M. Курнат2
'Львiвський нацюнальнийутверситет ветеринарногмедицини та бютехнологш iM. С.З. Гжицького, м. Львiв, Украна
2Фiзико-механiчний тститут iM. Г. В. Карпенка НАН Украгни, м. Львiв, Украгна
Article info
Received 13.02.2018 Received in revised form
12.03.2018 Accepted 16.03.2018
Stepan Gzhytskyi National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies Lviv, Pekarska str., 50, Lviv, Ukraine. Tel.: +38-067-912-20-82 E-mail: shalko_av@ukr. net
Karpenko Physico-Mechanical Institute of the NAS of Ukraine, Naukova str., 5,Lviv, 79060, Ukraine
Показано визначальне значения наноiдустрii в сощально-економачних прюритетах iндустрiальних держав на сучасному етат економiчного розвитку для переважаючого випуску наукомкног високотехнологiчно'i продукцй. В рамках сучасних уявлень - це ттегрований комплекс, який включае обладнання, матерiали, программ засоби, систему знань, а також технологiчну, метролог> чну, тформацшну, органiзацiйно-економiчиу культуру i квалiфiкований кадровий потенщал, який забезпечуе виробництво науком> стког продукцИ, яка базуеться на використант нових, особливих властивостей матерiалiв i систем у нанометровому дiапазонi. 1нтелектуальна база наносистем - це, безумовно, система знань i умть, ноЫем яког е квалiфiкований персонал. Основною формою твестицш в квалiфiкований персонал е ятсна та сучасна освта. Поряд з постановкою чисто економiчно'i задачi - тдвищення ефективностi виробництва на основi випереджуючого розвитку високотехнологiчних галузей, необх1дно вирiшувати i ще одну сощальну задачу - забезпечення необхiдного нтелектуального рiвня персоналу через розвиток наукових до^джень i надання освШшх послуг. Шдкреслено важливу роль агропромислового комплексу в формуванн бюджету та економiчноi стабiльностi Украгни. Гранична стутнь зношування вузлiв технологiчного обладнання (основних фондiв) обумовлюе додатковi витрати на ремонт обладнання та втрати Ыльськогосподарськог продукцИ. Вказано на важливкть поряд з агротехтчними заходами тдвищення надiйностi технологiчного обладнання. Видшено особливу роль зносотривкостi основних деталей та вузлiв. ОбТрунтовано та показано дощльтсть тдвищення надiйностi та довговiчностi технологiчного обладнання та його окремих важко навантаже-них деталей та вузлiв використанням змщнюючих технологт, зокрема таких, як формують на поверхнях деталей машин i меха-нiзмiв нанокристалiчш структури. Проведено лабораторж до^дження зносотривкостi зразмв iз сталi 65Г з поверхневою наноструктурою в умовах сухого тертя на машин тертя М1-1М за схемою ктьце-вкладка стосовно експлуатацшних умов роботи дисмв сошнимв Ывалок. Показано доцтьтсть використання поверхневого наноструктурного змщнення шляхом використання технологимеханошпульсног обробки для тдвищення зносотривкостi. На прикладi дисюв сошнитв Ывалок показано ефективтсть використання поверхневого змщнення шляхом формування нанокристалiчноi структури для тдвищення гх працездатностi. Вказа-ну технологт можна використовувати для змщнення тших деталей Ыльськогосподарських машин, харчовог, переробног промис-ловостi та в тших галузях промисловостi.
Ключовi слова: агропромисловий комплекс, роботоздаттсть, сошники Ывалок нанокристалiчна структура, механотшульсна обробка, зносотривюсть.
Вступ
В сощально-економ1чних прюритетах шдустр1аль-них держав особливе мюце займае розвиток наукомю-тких галузей виробництва з високим р1внем добавлено! вартосп. Лвдером свгтово! економ1ки на сучасному етат в якосп такого напрямку вибрана наношдустр1я (ЬисЫтп, 2007).
В рамках сучасних уявлень - це штегрований комплекс, який включае обладнання, матер1али, програм-ш засоби, систему знань; технолопчну, метролопчну, шформацшну, оргашзацшно-економ1чну культуру 1 кадровий потенщал, який забезпечуе виробництво наукомютко! продукцИ, яка базуеться на використанш нових, нетрадицшних властивостей матер1ал1в 1 систем при переход! до наномасштаб!в.
Ушкальнють напрямку «нано» визначаеться цим, що вш може бути затребуваний р!зними сощальними прошарками ! професшними групами суспшьства, осшльки продукщя нано1ндустри - це штелектуальна ! матер!альна наукомютка продукщя з рашше недося-жними техшко-економ1чними показниками, створю-вана з широким використанням нових матер!ал!в, технолопчних процеав ! метод!в контролю. Вона ор!ентована на виршення задач забезпечення оборо-ноздатносп, економ!чно! ! технолопчно! незалежносп держави, реал1зацш сощально ! економ!чно значимих нацюнальних проекпв в галуз! освгти ! охорони здо-ров'я, тдвищення якосп товар!в ! послуг. Базою на-ношдустрп е система знань, заснована на опиа, пояс-ненш ! прогнозуванш властивостей матер!альних об'екпв з манометричними характеристичними роз-м!рами.
Таблиця 1
Головш кластери майбутньо! економ!ки Укра!ни та пр!оритетн!сть !х внеску в загальне зростання (Zghurovskyi, 2016)
Внесок у загальне зрос- Оцшка внеску в загальне Часовий штервал
Кластер економжи тання економжи, % зростання економжи (1-10) зростання класте-
2015-2020 2020-2030 2015-2020 2020-2030 ра економжи
Аграрний сектор 14 17 6,0 7,0 2015-2020
Вшськово-промисловий комплекс 13 15 5,0 6,0 2015-2030
1нформацшно-комунжацшш технологи 8 12 4,0 5,5 2015-2020
Створення нових речовин \ матер1ал1в, 7 12 4,25 5,5 2020-2025
нанотехнологи
Енергетика 7 11 4,0 4,5 2017-2025
Високотехнолопчне машинобудування 6 8 3,5 4,0 2020-2025
Розвиток транзитно! шфраструктури 2 5 2,0 3,0 2020-2030
Науки про життя (бюмедична шженер1я, 1 5 1,5 3,0 2020-2025
клгтинна медицина, фармащя)
Туризм 2 5 2,0 3,0 2017-2025
1нш1 кластери (переважно низькотехноло- 40 10 9,5 4,25 2017-2030
пчш та сировинш)
1нтелектуальна база наносистем - це, безумовно, система знань 1 умшь, нос1ем яко! е «людський кат-тал». Основною формою швестицш в «людський
каптал» е надання освгтшх послуг. Тому поряд з постановкою чисто економ1чно! задач1 - тдвищення ефективносп виробництва на основ1 випереджуючого
розвитку високотехнолопчних галузей, необхщно вир1шувати 1 ще одну сощальну задачу - забезпечення необхщного штелектуального р1вня «людського кат-талу» через розвиток наукових дослвджень 1 надання освпшх послуг. Це пов'язано з особливою роллю штелектуального фактору в шнцевих результатах даного науком1сткого напряму 1 його вплив1 на довго-тривалу перспективу будь-яко! держави.
Одним 1з головних кластер1в майбутньо! економь ки Укра!ни е аграрний сектор (табл. 1) (Zghurovskyi. 2016). Вш оргашзацшно 1 технолопчно пов'язаний 1з багатьма шшими галузями нацюнально! економши Укра!ни.
70-
60-
50-
40-
30-
| | Загальний експорт
ч. |_| Аграрний експорт
2012
2013
2014
2015
2016
2017 2017 I пол. II пол.
Рис. 1. Динашка експорту з Укра!ни (Ustymenko, 2017)
Створення сприятливих умов для його розвитку е одним 1з визначальних чинник1в стабшьносп та еко-ном1чного зростання нашо! держави (рис. 1). Його ефектившсть поряд 1з агротехшчними заходами у значнш м1р1 залежить вщ надшно! роботи технолопч-ного обладнання. Вона вимагае тдвищення довгов1ч-носп сшьськогосподарсько! техшки, р1вня технолоп-чного обслуговування, збертання та ремонту при якому основними е витрати на запасш частини Велии резерви у шдвищенш ресурсу нових та експлуатова-них машин, значному скороченш запасних частин та економи суспшьно! прат е у розробщ та створенш нових 1 економ1чно-ефективних способ1в змщнення важконавантажених деталей. Гранична стушнь зно-шування вузл1в технолопчного обладнання (основних фонд1в) обумовлюе додатков1 витрати на ремонт обладнання та втрати сшьськогосподарсько! продукцп. За даними Мшстерства агропромислово! политики Укра!ни для закушвл1 запасних частин та ремонтних матер1ал1в з метою шдготовки техшки до польових робп у 2016-2017 р. було витрачено майже 5 млрд. гривень на р1к. Щ витрати можна суттево скоротити пщвищенням роботоздатносп важконавантажених деталей технолопчного обладнання. Важливим 1 най-головшшим фактором ефективно! роботи обладнання та тдвищення надшносп е зносотрившсть. Свпова практика експлуатаци промислового обладнання, машин та деталей показуе, що загальна надшшсть !х у значнш м1р1 залежить ввд працездатносп пар тертя. Проблема зносотривкосп 1 сьогодш залишаеться ак-
туальною. Втрати ввд зношування у промислово роз-винутих кра!нах досягають до 10% валового внутрш-нього продукту.
Для вщтворення матер1ально-техшчного парку аг-ропромислового комплексу на р1вш технолопчно! потреби необхщно щор1чно купувати машин 1 обладнання на суму понад 7...8 млрд. грн. Кр1м того, тдт-римання матер1ально-техшчного парку в працездат-ному сташ потребуе 1,2...1,5 млрд. грн. на р1к в основному на закушвлю запасних частин 1 ремонтних матер1ал1в. Ситуац1я, що склалась з техшчним забез-печенням, вимагае нових щдход1в до формування та реал1зацп техшчно! полпики в сшьському господарс-тв1. Одним 1з основних напрям1в виршення цих проблем е використання змщнюючих технологш. Збшь-шення витрат на виробництво машин та запасних частин до них з поверхневим змщненням багатократ-но окупиться тим, що ввдпала б необхщшсть ремонту та були б лшвщоваш просто! обладнання.
Необхвдшсть розвитку ресурсозберйаючих технологш повинна дати поштовх розвитку роби з оцшки економ1чно! ефективносп поверхневого змщнення. Основою для розробки економ1чних критерив е всесторонне дослщження комплексу мехашчних власти-востей, несучо! здатносп 1 граничного стану ф1зико-мехашчних властивостей, яш досягаються р1зними способами поверхневого змщнення. В даний час еко-ном1чш показники технологш стають виршальними 1 ця тенденщя посилюеться.
В сучасних умовах технологи поверхневого змщнення вимагають висококвал1ф1кованих кадр1в, знач-них капггальних витрат, повинш вщповщати вимогам в обласп екологп 1 трудового законодавства. Все це сприяе появ1 ново! тенденци - прагненню до ф1рмово! спещал1зацп поверхневого змщнення. Чисельш ма-шинобуд1вш ф1рми надають перевагу змщненню деталей «на сторош» у спещал1зованих ф1рм.
В Укра!ш з технолопями поверхневого змщнення склалась неоднозначна ситуащя. З одн1е! сторони в Укра!ш склався науковий потенц1ал, який перевищуе потенц1ал вс1х бувших республ1к Радянського Союзу разом взятих. З шшо! сторони - в1дносно невисокий р1вень промислового використання. При цьому анал1з сучасного стану промисловост1 кра!ни показуе, що без промислового використання сучасних технологш змщнення на стад1ях проектування, виготовлення 1 ремонту економ1ка Укра!ни не вийде 1з гострого дефь циту металу, запасних частин, електроенергп, палива.
Ус1 програми промислового та шноващйного розвитку розвинутих кра!н £С побудован1 як м1н1мум на трьох стратег1чних чинниках: державна политика, спрямована на виробництво продукц1! з високою кон-курентоспроможн1стю на м1жнародних ринках, екс-портна експанс1я 1 державний протекцюшзм, пов'язаний з1 створенням сприятливих умов для нацюналь-ного виробника (Ustymenko, 2017). Державний протекцюшзм в оргашзаци таких спещал1зованих ф1рм значно покращив би надшшсть не т1льки технолог1ч-ного обладнання агропромислового комплексу, й шших галузей народного господарства. На жаль, еко-ном1ка кра!ни дедал1 бшьше скочуеться в б1к сиро-винного типу (табл. 1), спостернаються дуже серйозн1
20
0
npo^OT дeiндycтpiaлiзaцiï, мaйжe зpyйнoвaний ^o-миcлoвий вeктop, який в iншиx кpaïнax лишe шстли-вcя пкля кризи 2008-2009 рр.
Cepeд вaжливиx i дocить пoшиpeниx вузд1в ал^ь-кoгocпoдapcькoï тexнiки e coшники ciвaлoк. Biд ïx нaдiйнoï poбoти зaлeжить як пpoдyктивнicть тaк i ypoжaйнicть зepнoвиx культур. Haйвiдпoвiдaльнiшим eлeмeнтoм шшнишв e диcки, якi пpaцюють у вaжкиx yмoвax cyxoгo тepтя тa aбpaзивнoгo знoшyвaння. Ha дaний чac в Укpaïнi мaйжe 90% пociвiв зepнoвиx при-пaдae нa ciмeйcтвo ciвaлoк типу CЗ, oблaднaниx в ocнoвнoмy coшникaми диcкoвoгo типу. №згачний тepмiн poбoти диcкiв oбyмoвлeний знoшeнням po6O-чoï пoвepxнi дo мiнiмaльнo дoпycтимoгo дiaмeтpa 320мм пicля пociвiв нa плoщi бшя 1300 га. Bиникae нeoбxiднicть вигoтoвлeння ïx для зaпacниx чacтин у вeликiй кiлькocтi. Ha дaний чac aгpoтexнiчнa галузь Укpaïни щopiчнo пoтpeбye дo 3 млн. швт диcкiв зaгaльнoю вapтicтю близькo 115 млн. грн. Для ïx ви-гoтoвлeння нeoбxiднo мaйжe 5,4 тиc. т. лиcтa iз cтaлi 65Г. B зв'язку з цим, aктyaльним питaнням e ви^рю-тaння змiцнювaльниx тexнoлoгiй для oбpoбки po6o-чиx пoвepxoнь диcкiв, щo пoвиннo зaбeзпeчити ïx виcoкy знococтiйкicть тa пiдвищити pecypc poбoти.
Пiдвищeння pecypcy poбoти вкaзaниx дeтaлeй змe-ншye витpaти мeтaлy, eнepгoнociï'в га йoгo виpoбниц-твo тa знижye тexнoгeнний вплив пpoмиcлoвocтi нa eкoлoгiчнy cитyaцiю
Збiльшeння oб'eмiв пoвepxнeвoï змiцнюючoï O6-poбки - oднa iз тeндeнцiй poзвиткy тexнiки у cвiтoвiй пpaктицi. Змiцнюючi пoкpиття дoзвoляють пвдвищити дoвгoвiчнicть дeтaлeй в дecятки paз. Haйближчим чacoм тeмпи pocтy oб'eмiв змiцнюючиx oбpoбoк бу-дуть випepeджaти тeмпи pocтy виpoбництвa мeтaлiв i craa^. Ocнoвнa мeтa вcix cпocoбiв - cфopмyвaти нa пoвepxнi дeтaлi твepдий, знococтiйкий шap мiцнo зв'язaний з ocнoвoю. Бiльшicть cпocoбiв пoвepxнeвoгo змiцнeння нeoбxiднo poзглядaти як aльтepнaтивнi. При цьoмy cyттeвo мoжyть вiдpiзнятиcь як влacтивoc-тi пoкpиття, тaк i витpaти нa йoгo гашения. Xapa^ тepнoю ocoбливicтю бiльшocтi мeтoдiв пoвepxнeвoгo змiцнeння e тe, щo нe вдaeгьcя oтpимaти oднoчacнo пiдвищeння вcix eкcплyaтaцiйниx xapaктepиcтик дe-тaлi для вcix yмoв eкcплyaтaцiï.
Aнaлiз cyчacнoгo cтaнy пpoмиcлoвocтi ^aï™ го-кaзye, щo бeз пpoмиcлoвoгo викopиcтaння cyчacниx тexнoлoгiй змiцнeння нa CTa^x пpoeктyвaння, виго-тoвлeння i peмoнтy eкoнoмiкa Укрш'ни, ocoбливo ar-papний ceктop, нe вийдe iз гocтpoгo дeфiцитy мeтaлy, зaпacниx чacтин, eлeктpoeнepгiï', пaливa.
Ha cyчacнoмy eтaпi пepeд yчeними cвiтy пocтaлo зaвдaння poзpoбити виcoкoпpoдyктивнi, eкoнoмiчнo вигiднi тa бeзпeчнi для зoвнiшньoгo cepeдoвищa тex-нoлoгiï' oтpимaння нaнoмaтepiaлiв. Одним iз мeтoдiв виpiшeння цieï пpoблeми e нaнoтexнoлoгiï' - cтвopeння нa пoвepxнi мeтaлy нaнoкpиcтaлiчниx cтpyктyp (HKC), poзмipи зepeн якиx знaxoдятьcя в дiaпaзoнi 1...100 нм. У Фiзикo-мexaнiчнoмy iнcтитyтi HAH y^aïm poзpoблeнo тexнoлoгiю мexaнoiмпyльcнoï' o6PO6ot, якa фopмye HKC нa виcoкoнaвaнтaжeниx пoвepxняx дeтaлeй мaшин. Aвтopи (Kyryliv, 2012;
Kyryliv et al., 2015; Nykyforchyn et al., 2016) пoкaзaли пiдвищeння eкcплyaтaцiйниx влacтивocтeй дeтaлeй зa знoшyвaння, кoнтaктниx нaвaнтaжeнь, дiï' aгpecивниx cepeдoвищ.
Метою дaнoï poбoти бyлo дocлiджeння впливу ro-вepxнeвoï нaнoкpиcтaлiчнoï cтpyктypи (HKC) oтpимa-нoï MIO ra знocoтpивкicть диcкiв coшникiв ciвaлoк.
Мaтерiaл та методи дослiджень
Зa кpитepiй пpaцeздaтнocтi пpиймaли з^^трив-кють. Дocлiджeння знocoтpивкocтi пpoвoдили зa cxe-мoю кiльцe-вклaдкa нa мaшинi тepтя MI-1M (Kyryliv et al., 2005). Bипpoбyвaли цилiндpичнi зpaзки-кiльця дiaмeтpoм 50 мм зi cтaлeй 65Г y CTarn пocтaвки. Pe-жими випpoбyвaнь: тepтя зpaзкiв пpoвoдили бeз змa-зyвaння зa питoмoгo тиcкy 1,0 Mna тa швидкocтi юэв-зaння 0,9 м/c. Bипpoбoвyвaли тaкoж джки coшникiв ciвaлoк у виpoбничиx yмoвax. Oбpoбкy зpaзкiв-кiлeць пpoвoдили мexaнoiмпyльcнoю oбpoбкoю (MIO) ш-cтpyмeнтoм зi cтaлi 40Х дiaмeтpoм 250 мм з ширишю poбoчoï пoвepxнi 6 мм. Фiзичнa cyть MIO пoлягae в швед^^му iмпyльcнoмy 105-106 K/c raT^i пршю-вepxнeвиx шapiв мeтaлy тepтям дo виcoкиx 11001300 K тeмпepaтyp з oднoчacним тepмoплacтичним дeфopмyвaнням з швидкocтями 103-104 c-1 i нacтyп-ним швидким oxoлoджeнням 103-104 K/c зa paxyнoк вiдвoдy тeплa в дeтaль, iнcтpyмeнт i тexнoлoгiчнe cepeдoвищe. Bиcoкoнцeнтpoвaний пoтiк eнepгiï геш-pyeтьcя у зoнi фpикцiйнoгo кoнтaктy (ФK) oбpoблю-вaнoï дeтaлi зi змiцнювaльним iнcтpyмeнтoм, який oбepтaeтьcя з чacтoтoю 80-90 c-1. Зa тaкиx yмoв у пpипoвepxнeвиx шapax мeтaлy виникaють cпeцифiчнi дpiбнoдиcпepcнi cтpyктypи - бiлi шapи. Meтoд MIO зacнoвaний нa пpинципax шлiфyвaльниx oœpa^â Зaмicть шлiфyвaльнoгo кpyгa вcтaнoвлюють мeтaлe-вий диcк. Oбpoбкy цилiндpичниx пoвepxoнь зджню-ють нa тoкapнoмy вepcтaтi, oблaднaнoмy cпeцiaльним пpиcтpoeм, нa шпиндeлi якoгo вcтaнoвлюють змщ-нюючий iнcтpyмeнт з iндивiдyaльним пpивoдoм. Ha риа 2 нaвeдeнi cxeми змiцнeння цилiндpичниx i raoc-киx пoвepxoнь. Змщнюючий iнcтpyмeнт l oбepтaeтьcя з кoлoвoю швидкicтю Vi = 50-70 м/c, кoлoвa швид-кicть змiцнювaнoï' дeтaлi 2 нe пepeвищye Vдeт. = 0,030,18 м/c. Питoмий ттек iнcтpyмeнтy нa oбpoблювaнy дeтaль дocягae 0,5-0,8 na, a пoдaчa iнcтpyмeнтy ввд-нocнo дeтaлi - 0,5-2,0 мм^б. Дoвжинa лiнiï кoнтaктy iнcтpyмeнтy зi змiцнювaнoю дeтaллю дocягae 610 мм. У зoнy ФK пoдaють TC - iндycтpiaльнy oливy I-12A зa rOCT 20799-75 aбo cпeцiaльнi TC для гаст-чeння при пoвepxнeвиx шapiв мeтaлy вyглeцeм (Kalichak et al., 1991) aбo aзoтoм. 4ac дiï мaкcимaль-нт тeмпepaтyp cтaнoвить 6-10 10-2 c. B зoнi кoнтaктy виникaють iнтeнcивнi зcyвнi дeфopмaцiï' з швидкicтю 102-103 c-1. B peзyльтaтi змiцнeння нa пoвepxнi мeтaлy yтвopюютьcя cтpyктypи бiлиx шapiв тoвщинoю дo 500 мкм. Miкpoтвepдicть бiля пoвepxнi дocягae 710 rna. Шopcткicть змiцнeнoï пoвepxнi зaлeжить вiд peжимiв oбpoбки, гeoмeтpiï iнcтpyмeнтy, виду TC i дocягae Ra = 0,32-1,00 мкм.
Результати та ïx oбгoвoрeння aбpaзивнoмy зкoшyвaккю. Цeй диcк peглaмeкxye
poбoтy coшкикa. Poбoчa дiляккa диcкa, я^ кoкxaкxye Haйкaвaкxaжeкiшoю дexaллю coшкикa e диcк, бeзпocepeдкьo з гpyкxoм, cклaдae 45...б0 мм (pиc. 3). який rarna^ye бeзпocepeдкьo з гpyкxoм i пiддaexьcя
Робоча дшянка диска 45. .60
3..5 мм
a б
Рис. 3. Двoдиcкoвий шшник одадки СЗ-3,б: a - cxeмa кoнcтpyкцiï coшкикa, б - зoвкiшкiй вигляд гошки^ 1 - диcк, 2 - ^pnyc, 3 - cиcтeмa кpiплeккя xa peгyлювaккя, 4 - ^ишк^ 5 - вicь, б - шдшипник, 7 - зaглyшкa,
8 - пpoклaдкa, 9 - yщiльнювaч
10
3= 8
6 -
4 -
0 50 100 150 200 250 300 350 Ô, мкм
a б
Рис. 4. Miкpoтвepдicть (a) cтaлeй б5Г з пoвepxнeвoю ИКС пюля MIO; (б) - мiкpocxpyкxypa (x400)
2
Рис. 5. Кшетика зношування пари сталь 65Г - сталь 45 при сухому терт шльця (а): 1 - стан постачання;
2 - М1О; i вкладки (б): 1, 2 - стан постачання.
Допустима величина зношування диска ввд дiаме-тра 350 до 320 мм. Зменшення дiаметру нижче допустимого веде до зниження врожайносп посiвних культур. Використання М1О формуе на поверхнi НКС феритного класу з величиною зерна 40 нм. Мжротве-рдiсть змiцненого шару 10,2 ГПа, глибина змщненого шару 200 мкм.
Випробування на зносотривк1сть за умов сухого тертя показали суттеве (до 3,5 рази) тдвищення зно-сотривкостi як кшьця, так i вкладки. Зносотрившсть незмiцненоï вкладки теж пiдвищилась за рахунок зниження коефiцiенту тертя пари обумовлено! повер-хневою НКС. Детальшше обгрунтування тако! пове-дiнки дано в робот (Kyryliv, 2012). Виходячи з умов роботи дисков дотльно змiцнювати зовнiшню повер-хню диска, яка контактуе з грунтом i формуе борiздку для насiння. Попередш дослiдно-промисловi випробування змiцнених дисков на площi 300 Га проведет на кам'янистих грунтах у поймi рiки Стрий показали пщвищення працездатносл дискiв з поверхневою НКС за змшою товщини диска.
Для впровадження технологiï змiцнення дисков сошникiв необхщно модернiзувати установку (Kyryliv et al., 1985) для змщнення торцевих поверхонь з використанням шструменту для рiзнонаправленого термопластичного деформування (Kyryliv et al., 2012) та провести дослiдно-промисловi випробування на грунтах рiзного типу. Важливо також шдабрати склад технологiчного середовища для формування оптима-льних властивостей поверхневого змщненого шару.
Вказану технологш можна використовувати для змщнення шших деталей сшьськогосподарсько1 тех-нiки, харчово!, переробно! промисловосп та в iнших галузях промисловосп.
Висновки
Показано важливiсть агропромислового комплексу для формування економiчноï стабiльностi Украни та важливу роль нанотехнологiй для пщвищення його ефективностi. Для забезпечення ï\ впровадження пщкреслено важливу роль пщвищення необхщного iнтелектуального рiвня «людського капггалу» через розвиток наукових дослщжень i надання освiтнiх послуг. Дослщженнями показано перспективнiсть
використання поверхнево! нанокристалiчноï структури сформовано! механоiмпульсною обробкою на сталi 65Г для тдвищення працездатносп дисков сошников сiвалок. Лабораторними випробуваннями встановлено пiдвищення зносотривкостi зразшв з поверхневою нанокристалiчною структурою до 3,5 раз в умовах сухого тертя.
References
Luchinin, V.V. (2007). Nanoindustrija i «chelovecheskij
kapital». Nanoindustrija. 6, 2-7 (in Russian). Zghurovskyi, M.Z. (2016). Tekhnolohichne peredbachennia ekonomiky Ukrainy na serednostrokovomu (do 2020 r.) i dov-hostrokovomu (do 2030 r.) chasovykh horyzontakh. Visnyk Natsionalnoi akademii nauk Ukrainy. 1, 53-67. Rezhym dostupu: http://nbuv.gov.ua/UJRN/ vnanu_2016_1_10 (in Ukrainian). Ustymenko, V.A. (2017). Ekonomiko-pravovi ryzyky ta mozhlyvosti realizatsii Uhody pro asotsiatsiiu z YeS (stenohrama naukovoi dopovidi na zasidanni Prezydii NAN Ukrainy 11 zhovtnia 2017 r.). Visnyk NAN Ukrainy. 12, 14-27. Rezhym dostupu: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129548 (in Ukrainian).
Kyryliv, V.I. (2012). Pidvyshchennia znosotryvkosti serednovuhletsevoi stali nanokrystalizatsiieiu poverkhnevoho sharu. Fiz.-khim. mekhanika materialiv. 1, 102-105 (in Ukrainian). Kyryliv, V.I., Chaikovskyi, B.P., Maksymiv, O.V., & Shalko, A.V. (2015). Kontaktna vtoma stali 20KhN3A z poverkhnevoiu nanostrukturoiu. Fiz.-khim. mekhanika materialiv. 51(6), 75-79. Rezhym dostupu: http://nbuv.gov.ua/UJRN/PHKhMM_2015_51_6_12 (in Ukrainian).
Nykyforchyn, H., Kyryliv, V., Maksymiv, О., Slobodyan, Z., & Tsyrulnyk,O. (2016). Formation of surface corrosion-resistant nanocrystalline structures on steel. Nanoscale Research Letters. 11(1), 1-6. doi: 10.1186/s11671-016-1266-3. Kyryliv, V.I., Kyryliv, Ya.B., & Bilyk, N.V. (2005). Zmitsnennia nozhiv mekhanoimpulsnoiu obrobkoiu. Naukovyi Visnyk Lvivskoi derzhavnoi akademii
veterynarnoi medytsyny im. S.Z. Hzhytskoho. 7(1), 110-115 (in Ukrainian). Kalichak, T.N., Kyryliv, V.I., Soshko, A.I., Lininskaja, E.D., Fenchin, S.V., & Shapoval, I.M. (1991). A.s.1678858 SSSR, MKI5 S21D 5/00, S23S 8/00. Sposob uprochnenija poverhnosti izdelij. Opubl. 23.09.91, Bjul.№23 (in Russian). Kyryliv, V.I., Kalichak, T.N., & Babej, Ju.I. (1985). A.s. 1199601 SSSR, MKI4 I24I 39/04 Ustrojstvo dlja
uprochnenija naruzhnyh cilindricheskih poverhnos-tej. Opubl. 23.12.85, Bjul. № 47 (in Russian). Kyryliv, V.I., Nykyforchyn, H.M., Maksymiv, O.V., Hurei, I.V., & Kurnat, I.M. (2012). Patent № 70431. Instrument dlia otrymannia poverkhnevykh nanokrystalichnykh struktur riznonapravlenoiu termoplastychnoiu deformatstsiieiu. Opubl. 11.06.2012. Biul. № 11 (in Ukrainian).
