Gamintojai suprasdami, kad vartotojas nori įsigyti kuo ilgiau eksploatuojamą gaminį, siekia jo išdirbį padidinti įvairiomis priemonėmis. Skirtingi konstrukciniai bei technologiniai metodai kainuoja įvairiai, tačiau rezultatai irgi būna skirtingi. Vartotojui yra iš ko pasirinkti.

Pavyzdžiui, bendros paskirties krovimo mašinų (pvz., savaeigių krautuvų) kaušų peiliai gaminami iš boru mikrolegiruoto grūdinto plieno. Geras tokio plieno pavyzdys yra plienas Hardox 450. Kartais peilis privirinamas prie kaušo, tačiau dažniau tvirtinamas varžtais. Tam, kad gaminys būtų eksploatuojamas kuo ilgiau, gaminamas apsukamas peilis. Sudilus ir antrai briaunai, tenka įsigyti kitą peilį.

Kietlydiniai - itin kietos, labiausiai dilimui atsparios medžiagos. Tai volframo, titano, tantalo, vanadžio karbidų grūdeliai, paprastai „surišti" kobalto matrica. Šios kietos medžiagos yra gana trapios ir akmenuotose dirvose, kuriose galimi kaltų ar noragėlių smūgiai į stambius akmenis, šios dalys netinkamos. Smėlėtose ir smulkių akmenukų gausiose dirvose, kietlydinis gali dilti apie 10 kartų lėčiau, lyginant su grūdintu plienu. Tai priklauso nuo naudojimo ypatumų - dirvos sudėties ir jos dalelių stambumo, darbo greičio, dirvos kietumo (susigulėjimo), dirvos drėgnumo ir kitų veiksnių. Tad, jei žemės dirbimo dalys su kietlydininiais elementais, jos yra 3 ar 4 kartus brangesnės, tačiau jas naudoti verta.

Nebe pirmus metus kietlydinio elementus sėjamųjų noragėliuose naudoja kompanija „Väderstad". Paprastai jis naudojamas kartu su disku jo pradėtam pjauti grioveliui išplatinti ir dugnui formuoti. Dėl to noragėlio išdirbis kelis kartus didesnis. Šis techninis sprendimas gerokai didina sėjamosios noragėlio eksploatavimo laiką, mažina prastovas brangiu sėjos metu.

Pavasarį Aleksandro Stulginskio universitete vykusioje parodoje „Ką pasėsi... 2014" nebuvo pristatyta daug dirvos dirbimo mašinų su dilimui atspariais sluoksniais apvirintomis darbo dalimis. Vienu iš tokių pavyzdžių galėtų būti horizontalaus rotoriaus kultivatoriaus Celli Tiger 280DD peiliai. Apvirinti sluoksniai atsparumu dilimui kietlydiniams neprilygsta, tačiau jie gali dilti 4-6 kartus lėčiau už grūdintą boru mikrolegiruotą plieną. Be to, turėdami plieninį pagrindą šie apvirinti sluoksniai mažiau trapūs negu kietlydiniai. Tai dar viena labai efektyvi dilimo mažinimo galimybė.

Kas turi įtakos darbinių dalių dilimui?

Dauguma žemdirbių yra įsitikinę, kad plūgų dalys (noragai, kaltai ir kitos) gali tirpte ištirpti, jei tenka arti sausą, gana akmeningą dirvą. Kaip jau minėta, gamintojai žinodami šią problemą žemės dirbimo mašinų darbo dalis gamina iš boru mikrolegiruoto plieno, jį grūdina, o kai kuriuos paviršius gamindami apvirina. Tokais atvejais dilimą pavyksta tik sumažinti, nes dirvoje esantis kvarcinis smėlis, granito grūdeliai ir kiti abrazyvai yra gerokai kietesni už grūdintą plieną.

Lietuvos rinkoje nėra itin daug abrazyviniam dilimui mažinti skirtų produktų - apvirinimo elektrodų ar miltelinių vielų. Tokius produktus siūlo bendrovės „Serpantinas" (ESAB produktai), „Klaipėdos technika" (Lincoln Electric produktai), „Anykščių varis" ar kompanija „Messer Eutectic Castolin Sp.z o.o." Tai labai skirtingos sudėties medžiagos ir neturint naudojimo (pasirinkimo) patirties galima nusivilti, nes esti didelė skirtingų medžiagų (elektrodų) pasiūla. Kiekviena medžiaga sukurta, esant tam tikromis jų naudojimo sąlygomis.

Bet kurią dirvą sudaro didelė abrazyvo dalis. Tai kvarcinis smėlis, įvairaus dydžio granito, lauko špato, dolomito ir kitų abrazyvų grūdeliai. Šios medžiagos, būdamos kietesnės už plieną, itin sparčiai dilina žemės dirbimo mašinų darbo dalių (plūgų, kultivatorių, akėčių ir kitų) paviršius. Pvz., Turkijoje, kur dirvos sudėtis yra abrazyvesnė negu Lietuvoje, noragai vidutiniškai nudyla po 90-210 g ha^-1, kultivatorių noragėliai - 60-120, o akėčios - 30-70 g ha^-1.

Prieš dvejus metus Lietuvoje deklaruota apie 1,705 10⁶ ha dirbamos žemės. Dalis šių plotų dirbami daugiau negu vieną kartą per metus. Pagal Vokietijoje atliktus tyrimus, kultivuojant 1 ha dirvos, kultivatorių darbo dalių dilimas sudaro 2-3 EUR/ha išlaidų. Tad tik šiems iš dalies lengviems darbams išleidžiama 3,41-5,12 mln. EUR, o dirvoje sudyla šimtai tonų plieno. Todėl populiarėja ekonomiškesnės ir ekologiškesnės neariamosios žemės dirbimo technologijos.

Laboratoriniai tyrimai

Aleksandro Stulginskio universitete buvo atlikti laboratoriniai bandymai (pagal ASTM 65G). Tirta 12 abrazyviniam dilimui atsparių apvirintų sluoksnių savybės. Šie sluoksniai pagal sudėtį suskirstyti į keturias grupes. Ištirta, kad Fe-C-Cr-Si bei Fe-C-Cr-Si-Mo-Nb-W kietieji sluoksniai iki 9,5-15,6 karto atsparesni dilimui už plieną Hardox 400. Dirvos dirbimo mašinų dalims gaminti dažniausiai naudojamas šio tipo gamybos procese grūdinamas plienas (taip pat Hardox 450, 500). Laboratorinių tyrimų pagrindu atliktas techninis ekonominis vertinimas rodo, kad brangiausios medžiagos yra vidutinio efektyvumo.

ASU darbuotojų vykdytais gamybiniais bandymais (L. Stonkuvienės agroserviso įmonėje) po vieną iš šių grupių medžiagų naudota plūgų kaltų smaigaliams stiprinti, lygintas gamybinių tyrimų rezultatas (plūgų kaltų ilgio bei masės kitimas, kai apvirinamas priekinis arba užpakalinis kaltų paviršiai). Kalto sutrumpėjimą dylant galima sumažinti apvirinant bet kurį iš kalto paviršių, o masės nudilimą - tik apvirinant priekinį paviršių. Apvirinus dalį kalto priekinio paviršiaus, intensyviausio dilimo zona iš kalto smaigalio „pasislenka" į stiprinto ir nestiprinto paviršių sandūrą. Dėl to kaltas lūžta.

Visi žemės dirbimo padargų dalių gamintojai, siekdami didesnio jų ilgaamžiškumo, detales grūdina. Virinimo metu, artimi virinimo zonai paviršiai atleidžiami ir minkštėdami praranda atsparumą dilimui. Atlikti tyrimai atskleidė dar vieną problemą. Dilimui mažinti naudojami kietieji sluoksniai yra gana trapūs ir darbo daliai atsitrenkus į akmenis, trupa.

Lyginant šiuos darbus matoma, kad laboratorinių tyrimų rezultatai yra tikslūs, o gamybinėmis sąlygomis efektyvios medžiagos dažniausiai duoda labai nedidelį efektą dėl įvairių priežasčių - dirvos dirbimo mašinos elementų deformacijų, virinimo proceso terminio poveikio elemento medžiagai, galimybės dengti tik dalį elementų paviršiaus ploto.

Tyrimų metodika

Dirvos purentuvų, apvirintų dilimui atspariais sluoksniais, tyrimas atliktas 2013 m. rugpjūčio mėn., vidurio Lietuvoje, ūkininko E. Gikniaus ūkyje. Ūkyje vyrauja priemolio dirvos, kurios jau 7 metai neariamos. Darbas atliktas žemės dirbimo agregatu Kockerling, ražienos įdirbimo gylis 250±5 mm. Agregatą traukė traktorius Valtra T170 apie 10 km∙val.^-1 greičiu. Šio įdirbimo tikslas - dirvos purenimas (raikymas) siauru įrankiu 25-28 cm gyliu, siekiant intensyvinti biologinius procesus ir drėgmės apykaitą derlingame dirvos sluoksnyje.

Purentuvas žemę įpjauna apie 25 cm gyliu. Žemės dirbimo gylis nustatytas darbo metu sustabdant agregatą ir atkasant purentuvą. Po to išmatuotas atstumas nuo purentuvo antgalio apatinės briaunos iki dirvos paviršiaus.

Agregate sumontuota 13 specialios konstrukcijos purentuvų, kurie išdėstyti dvejomis eilėmis (sijose) 80 cm atstumu vienas nuo kito. Bendras agregato darbinis (biržės) plotis 5,2 m. Purentuvai išdėstyti šachmatine tvarka, todėl tarpueilio plotis 0,4 m. Purentuvų padėties kampas su agregato darbo kryptimi 75^°. Agregatu įdirbant 1 ha plotą, jo darbo kelias yra 1 923 m, o vienu purentuvu įdirbant 1 ha - 25 kilometrai.

Purentuvų nudilimas buvo vertintas masės ir linijiniu metodais. Masės pokytis matuotas svarstyklėmis KERN FCB 16K0.2 (0,2 g tikslumu), o linijinis - slankmačiu (0,05 mm tikslumu). Santykinis nudilimas gautas kaip masių skirtumo (iki ir po lauko įdirbimo) ir įdirbto ploto santykis, linijinis - purentuvo pločių iki ir po lauko įdirbimo skirtumas. Purentuvo pločio matavimo plokštumos, išdėstytos 20 mm intervalais, pavaizduotos paveiksle.

Tirti purentuvai pagaminti iš spyruoklinio plieno 65Г ГОСТ 1577-93, grūdinti, esant 800-820 °С temperatūrai ir atleisti (340-380 °С) aušinant ore (285 HB). Purentuvą sudaro korpusas, tarpinė detalė (plienas SJ355) ir kietlydinio antgalis (WC-Co). Kietlydinio antgaliai prilituoti prie tarpinės detalės, o pastaroji privirinta prie purentuvo.

Purentuvai apvirinti suvirinimo lygintuvu VD 306 (I_max=300 A) ir suvirinimo pusautomačiu FANMIG 280 4N MINOR (I_max=280 A). Srovė pasirinkta pagal virinimo elektrodų ir vielų gamintojų rekomendacijas.

Purentuvai apvirinti 7-iomis komercinėmis medžiagomis, žymimomis Nr. 11-17. Apvirinimo medžiagų sudėtis, kietumas pateikta lentelėse.

Komercinėmis medžiagomis (glaistytų elektrodų ir apvirinimo vielos) apvirintų sluoksnių cheminė sudėtis, kietumas

Vertinimui atlikti, naudojant masės kriterijų, priimta, kad purentuvų WC-Co kietlydinio antgalių nudilimas yra vienodas ir santykinai mažas, lyginant su apvirintų sluoksnių nudilimu.

Tam, kad tyrimų rezultatai būtų statistiškai patikimi, apvirintais purentuvais dirva įdirbta 45-80 ha plote. Kiekviena medžiaga apvirinti dviejų purentuvų priekiniai paviršiai, bandymas vykdytas 2 kartus. Purentuvai buvo bandomi kontroliuojant masės bei linijinį nudilimus (prieš ir po įdirbimo). Vienoda medžiaga apvirinti purentuvai agregate buvo sumontuoti skirtingose agregato eilėse, ir jų masės bei matmenų pokyčiai susumuoti ir suskaičiuotas vidurkis.

Atliekant techninį ekonominį vertinimą, buvo siekiama nustatyti efektyviausias žemės dirbimo mašinų darbo dalių apvirinimo medžiagas.

Tyrimų rezultatai

Dirvos įdirbimas purentuvais (80 ha plote) parodė, kad stiprinant tik purentuvo priekinį paviršių, intensyviai dyla šoniniai paviršiai (18-28 g ha^-1). Tai patvirtino ir svėrimas: purentuvų nudilimas yra didesnis už apvirinto metalo masę, o vizualiai vertinant - apvirintas sluoksnis nepakito. To priežastis yra purentuvo užspaudimas praskirta dirva. Todėl buvo apvirintos 15 mm pločio ir 2-3 mm storio šoninio paviršiaus juostelės (gretimos priekiniam). Purentuvų nudilimo ir stiprinimo efektyvumo vertinimui pateikiamas tik santykinis nudilimas (g ha^-1).

Atliekant komercinių medžiagų (11-17) pirmąjį bandymą agregatu įdirbta 110 ha plotas. Lyginant su įdirbimo periodu, nudilimas sumažėjo apie 3 kartus. Tai lėmė šoninių paviršių dilimo eliminavimas. Skirtingų medžiagų nudilimas intervale 6,5-8,8 g ha^-1 vertintinas kaip nedidelis. Prieš antrąjį bandymą apvirinti nudilę purentuvų šoniniai paviršiai, siekiant labiau sumažinti dirvos kontaktą su šoniniais paviršiais. Tai davė efektą antrajame bandyme (145 ha) - gautas mažiausias santykinis nudilimas (nuo 2,9 iki 6,2 g∙ha^-1). Nudilimas sumažėjo nuo 17 (medžiaga Nr. 16) iki 64 proc. (medžiaga Nr. 17). Kaip matome, ekstremalius dilimo skirtumus lėmė apvirinimo vielomis gautos dangos.

Nudilimo duomenys (4 pav.) rodo, kad mažiausiai dyla medžiaga Nr.17 (Fe-C-Si-Mn-B). Tačiau ja apvirintas vienas purentuvas, todėl duomenys nėra statistiškai patikimi. Analizuojant mažo nudilimo priežastį matoma, kad tai lemia jos sudėtis - 4,5 proc. boro (formuojami itin atsparūs abrazyviniam dilimui geležies boridai - Fe₂B ir FeB), todėl sluoksnis itin kietas (65-68 HRC). Tačiau apvirinus purentuvus vielomis (medžiagos Nr. 16 ir 17) vyksta dalinis sluoksnio irimas dėl susidarančių įtempimų (didelio anglingumo spyruoklinio plieno - apvirinto sluoksnio), todėl apvirinant purentuvai turi būti kaitinami iki 350-400 °C. Ilgainiui tai neigiamai veikia purentuvų stiprumines ir spyruokliuojančias savybes, todėl tolimesniuose tyrimuose naudotas tik apvirinimas elektrodais, teikiančiais patikimą dangos suvirinimą su purentuvu.

Stabiliai mažą purentuvų nudilimą garantavo 13, 15 ir 17 virinimo medžiagos. Antrajame bandyme gautas labai mažas medžiagos Nr. 12 nudilimas, tačiau tai statistiškai nepatikimas rezultatas (pirmajame bandyme ši medžiaga buvo lygiavertė 13, 15 ir 17 medžiagoms). Vertinant minėtas aplinkybes, tolimesniuose tyrimuose naudoti tik glaistytieji elektrodai - medžiagos Nr. 11, 13, 14 ir 15.

II tyrimų etape žemės dirbimas sumažintas nuo 80 iki 45 ha. Baigus įdirbimą atliktas I bandymas, kurio metu agregatu įdirbtas 80 ha plotas (darbo kelias 154 km). Iš komercinių medžiagų mažiausiai dilo medžiaga Nr. 15 apvirinti purentuvai, tačiau praktiškai šiame bandyme naudotos keturios medžiagos yra lygiavertės (5-5,7 g ha^-1).

Atliekant II bandymą agregatu įdirbta 120 ha plotas (darbo kelias 231 km). Nepaisant to, kad pakito darbo vieta (dirvos sudėtis, kietumas), padidėjo dirvos drėgmė (prieš II bandymą iškrito 22 mm kritulių), realaus nudilimo pokyčio nenustatyta. Duomenys rodo, kad įdirbus ar 80, ar 120 ha plotus, net ir kintant bandymo sąlygoms santykinis nudilimas iš esmės nekinta ir yra 5,0-6,5 g∙ha^-1 (mažiausias ir lygiavertis santykinis apvirintų sluoksnių nudilimas gaunamas elektrodais Nr. 11, 13 ir Nr. 15).

Vertinant purentuvų masę, neskaičiuotas kietlydininių (WC-Co) antgalių nudilimas (dėl neardomos jungties), tačiau agregatui išdirbus 600 ha (46 ha vienam purentuvui arba 1 150 km darbo kelio) ir išardžius lituotą jungtį, nustatyta, kad antgaliai nudilo vidutiniškai 68 g (1,48 g ha^-1). Dildami antgaliai susiaurėjo nuo 30 iki 26±0,2 mm. Tai visiškai priimtinas sezoninio išdirbio (46 ha vienam purentuvui) rezultatas. Priimant sąlygą, kad antgaliai dirbant agregatui dilo vienodai, jų nudilimas sudarė 33-23 proc. purentuvų masės pokyčio bandant komercines medžiagas, atitinkamai, Nr. 15 ir 14.

Purentuvų linijinis nudilimas

Darbo gylio įtaka purentuvų priekinių paviršių linijinio nudilimo dydžiui (kaip komercinių medžiagų 1 ir 2 bandymų 110+145 ha suma) pateikta paveikslėlyje. Kaip matyti, priekinio paviršiaus nudilimo dydį eksponentiniu dėsniu lemia dirbimo gylis. Kuo giliau į dirvą sminga purentuvo paviršius, tuo nudilimas didesnis. Net dirbant dirvos paviršiuje (taškas 0), nudilimas siekia 0,2-0,7 mm.

Vertinant nudilimo skirtumus pagal darbo gylį, purentuvai turi būti apvirinami kintamo storio dangomis (nuo 2-2,5 mm dirvos paviršiuje iki 5-6 mm 20 cm gylyje). Šiuos apvirinamo sluoksnio storio skirtumus lemia dilimo netolygumas. Rekomenduojama rinktis medžiagas, dylančias iki 2 mm esant agregato išdirbiui 200 ha. Racionalus apvirinamos medžiagos parinkimas konkrečiu atveju turi sumažinti remonto darbų pauzių skaičių (ne daugiau kaip 2 kartai per sezoną). Priverstinis sustojimas darbingumui atstatyti (įvertinti būklę, išmontuoti, valyti, apvirinti, aušinti, sumontuoti ir suderinti, o prireikus ir pakeisti pažeistus antgalius) užtrunka. Vertinant nudilimo netolygumą, optimalų/rekomenduojamą sluoksnių skaičių (storį), priimtinas 1,5-2,0 mm maksimalus nudilimas tarp išdirbių. Tad intensyviai dylanti medžiaga Nr. 16 šiems darbams nenaudotina

Ekonominio vertinimo prielaidos ir sąlygos

1.  Medžiagų efektyvumas vertinamas pagal nudilimą.

2.  Skaičiavimams naudota tyrimams įsigytų medžiagų rinkos kaina (2013 m.).

3.  Agregatų stabdymo trukmė purentuvų darbingumui atstatyti nepriklauso nuo apvirinimo medžiagos tipo, pažeistų antgalių keitimo apimties ir yra viena darbo diena, kuri vertinama 700 Lt (darbo apmokėjimo, įrangos amortizacijos ir energijos sąnaudos, patiriamos agregatą išardant, valant, vertinant purentuvų būklę, virinant nudilusius paviršius, keičiant nudilusius ar pažeistus antgalius, surenkant ir suderinant agregatą).

4.  Remontuojamos mašinos prastovos išlaidos (alternatyviosios sąnaudos) apskaičiuotos vienai darbo dienai kaip prarastas bendrasis pelnas. Jis nustatomas iš galimų per vieną darbo dieną uždirbti pajamų (20 ha × 100 Lt) atėmus kintamąsias išlaidas (išlaidas degalams - 526 Lt ir darbo užmokesčiui - 175 Lt). Vienos darbo dienos alternatyviosios išlaidos yra 1 299 litai.

5.  Prastovų dažnumas vertintas pagal fiksuotą purentuvo nudilimą (120 g), nulemtą dilimo intensyvumo.

 IŠVADOS

• Analizuotomis darbo priemolyje sąlygomis labiausiai atsparūs dilimui yra Fe-C-Cr-Si-Mo-Nb-W (su sunkialydžiais metalais) bei Fe-C-Si-Mn-B (su dideliu kiekiu boro) sudėčių sluoksniai.
• Purentuvai dyla 0,3-0,9 mm ir „nuliniame" dirbimo gylyje dėl purentuvo polinkio kampo gruntui judant išilgai purentuvo paviršiaus.
• Darbo gylis pagal eksponentinį dėsnį (I=ke^lh) lemia įdirbimo elementų linijinį dilimą, kur k ir l - koeficientai, įvertinantys darbo sąlygas, medžiagų atsparumą dilimui; h - atstumas nuo dirvos paviršiaus.
• Minimalios abrazyviniam dilimui atspariais sluoksniais apvirinamų purentuvų suminės eksploatacinės išlaidos 1 ha įdirbti (25 cm gyliu ir 0,4 m tarpueiliu) yra 1,80 Lt ha^-1, toje sumoje antgalių dilimas sudaro 0,72 Lt ha^-1 išlaidų.
• Vartotojas mašinos eksploatacijos metu brangiausiai sumoka už labiausiai dylančių paviršių remontą (gaminant ar remontuojant panaudotas prastų savybių medžiagas) ir ne itin svarbu, ar tai buvo brangios, ar pigios medžiagos.
• Dėl naudojimo sąlygų įvairovės tik bandant galima išsirinkti tinkamiausias abrazyviniam dilimui atsparias apvirinimo medžiagas. Didelę įtaką rezultatui teikia žinojimas, kokius paviršius, kaip ir kiek reikia apvirinti.
• Įvertinus remontuojamos mašinos prastovos išlaidas (alternatyviąsias sąnaudas), pasirinkimu nereikėtų abejoti: tikslingiausia naudoti tik didžiausią efektą teikiančias medžiagas.

Egidijus KATINAS,  Vytenis JANKAUSKAS, Vilija ALEKNEVIČIENĖ

Mano ūkis, 2014/05