Žemdirbiui labai svarbu sunkiausiai žemę dirbančių padargų dalių kokybė. Kas lemia dalių atsparumą, kurios plūgų kaltų apsaugos nuo dilimo priemonės efektyviausios?

Pagrindinis dirvos dirbimo elementų kokybės rodiklis yra jų išdirbis. Kuo jis didesnis, tuo mažiau laiko per darbymetį tenka sugaišti keičiant sudilusias dalis. Tačiau brangi ir iš pažiūros ilgai naudojama detalė ne visada gali būti racionali. Tai lemia kainos ir atlikto darbo vieneto (šiuo atveju hektaro) santykis.

Dilimas vyksta liečiantis dviem kontaktuojantiems ir skirtingais greičiais judantiems kūnams. Išvengti žemės dirbimo elementų dilimo nepavyks, ypač kai pastarosios vasaros tapo itin sausos. Kuo dirva sausesnė, tuo kietesnė, tad ir įdirbti ją sunkiau. Tačiau galima imtis priemonių dilimui pristabdyti.

Kas lemia dilimo spartą

Dilimo spartą nulemia keletas veiksnių. Vieni jų susiję su dirvožemiu – jo tipu, drėgnumu, kietumu. Kuo didesnis smėlio kiekis dirvožemyje, tuo dilimas intensyvesnis. Kaip rodo pastarieji keleri metai su liūtimis ir sausromis, dirbti vien reikiamo drėgnumo dirvą gana sunku, nes spaudžia agrotechniniai terminai. Dilimas intensyviausias esant 5–10 proc. drėgnumui. Kietas dirvožemis sukelia didesnį kontaktinį slėgį padargų dalių paviršiuose, todėl dilimas taip pat intensyvėja. Lengvoje ir optimalaus drėgnumo dirvoje padargas dyla jo paviršių poliruojant, bet didėjant kietumui ir abrazyvo dalelių dydžiams darbo dalių paviršius dilti pradeda dėl paviršinio sluoksnio deformacijų ir perdeformavimo, vagojimo, mikropjovimo procesų.

Darbinis gylis irgi svarbu. Pasirinkus didesnį darbinį gylį, reikia tikėtis ir intensyvesnio dilimo. Skubėti šiuo atžvilgiu nėra naudinga. Kuo didesniu greičiu dirbsime, tuo dažniau teks keisti detales.

Siekiant ekonominio efektyvumo ir atsižvelgiant į darbinių dalių dilimo intensyvumą, gaminamos sudėtinės agregatų darbinės dalys. Dažniau keičiamos labiausiai dylančios, o likusios – tik po gerokai didesnio išdirbio (du ar keturis kartus rečiau). Viena iš tokių dalių – plūgo noragas. Jam tenka iki 50 proc. pasipriešinimo plūgo traukai. Labiausiai dyla noragų viršūnės, todėl jie daromi sudėtiniai. Trapecijos formos norago viršūnėje montuojamas kaltas. Kai jis sudyla, tuomet paprasčiausiai apsukamas arba keičiamas nauju, taip pailginant norago išdirbį.

Be visų šių veiksnių, svarbu ir kokias detales naudojame. Dėl gamybos koncentracijos Europoje ir pasaulyje didžiąją dalį žemės dirbimo padargų dalių gamina keli gamintojai, nes gamybos apimčių didinimas mažina jų kainą. Bet tai turi ir trūkumų. Vienas jų – galimas kainų augimas, nes pasaulį apėmusi koronaviruso pandemija gali stabdyti pagrindinių gamintojų veiklą. Sunku prognozuoti, kaip atrodytų žemės dirbimo padargų dalių kainos, jei sustotų įmonės Kinijoje, Italijoje, Ispanijoje... Gerai, kad dėl nedidelės gamybos kainos, bet didelio svorio (didelių transportavimo kaštų ir trukmės) ne visa darbinių dalių gamyba persikėlė į Kiniją.

Būdai atsparumui didinti

Pagrindinis kriterijus, lemiantis medžiagų atsparumą dilimui, yra jų kietumas. Kuo kietesnė detalė, tuo didesnio jos išdirbio galima tikėtis. Kietumui padidinti naudojamas grūdinimas ir kitoks terminis apdirbimas. Retai naudojamas boravimas (prisotinimas boro, paviršiuje suformuojant iki 0,5 mm storio geležies boridų FeB/Fe₂B sluoksnį), nes tai brangus, nors labai efektyvus procesas paviršiaus kietumui padidinti. Detalėms gaminti plačiai naudojami boru mikrolegiruoti grūdinti plienai, tokie kaip Hardox.

Neretai ilgaamžiškumui padidinti naudojamas ir apvirinimas. Apvirinant galima atkurti jau padilusias detales arba sustiprinti naujas. Tam beveik kiekvieno ūkio dirbtuvėse naudojami elektrolankinio suvirinimo aparatai. Paprasčiausias, universaliausias ir pigiausias būdas padidinti dirvoje dirbančių detalių išdirbį – apvirinti jas glaistytaisiais elektrodais. Jei jau turime suvirinimo aparatą ir bent vidutinės kvalifikacijos suvirintoją, belieka išsirinkti elektrodus. Bet čia ir iškyla didžiausia dilema. Gamintojai siūlo įvairius elektrodus skirtingoms darbo sąlygoms. Brangios medžiagos turėtų duoti ir didesnį efektą. Tačiau visuomet siekiama ekonomiškumo, todėl dažnai pasirenkami pigesni elektrodai su viltimi, kad bus ne mažiau efektyvūs. Elektrodų kainai 150 Eur/kg nėra riba, tačiau patirtis rodo, kad brangumo kriterijus tikrai nėra svarbiausias rodiklis tinkamumui dirbti abrazyvinėmis sąlygomis. Priklausomai nuo elektrodų glaistų sudėties, apvirinant gaunamas didelis anglingumas, chromo, mangano, sunkialydžių metalų kiekiai, taip pat yra efektyvu apvirintą sluoksnį legiruoti boru. Žinoma, reikšminga ir apvirinimo technika, nes pasirinkus netinkamą galima perkaitinti apvirinamą detalę ir sulaukti dar intesyvesnio dilimo arba detalės lūžimo.

Vertinant kainos ir dilimo santykį, efektyviausia naudoti sunkialydžių metalų karbidus (volframo, titano, niobio ir kt.). Šiuo metu pagal kainą populiariausi ir efektyviausi yra volframo karbido kietlydiniai (mikrometriniai volframo karbido grūdeliai, sujungti su 4–8 proc. kobalto – WC-Co). Šias plokšteles žemės dirbimo mašinų darbo dalims „apkaustyti“ naudoja daug gamintojų – „Horsch“, „Kökerling“, „Väderstad“ ir kt. Beveik visų gamintojų padargams darbo dalis su kietlydinio plokštelėmis gamina prancūzų kompanija „Agricarb“.

Kietlydiniai yra trapūs, todėl netinkami dirbti akmenuotus laukus. Tam, kad į akmenį atsitrenkęs kietlydinis netrupėtų, jame turėtų būti iki 40 proc. kobalto, tačiau šiuo atveju gerokai mažėja atsparumas dilimui. Kietlydiniais uždengiamos labiausiai apkraunamos (todėl ir dylančios) vietos. Įprastai tai būna pjovimo briauna. Tuomet detalė trumpėja lėčiau, tačiau vis vien plonėja. Didžiausias plonėjimas yra iškart už kietlydinio plokštelių. Taip yra todėl, kad dirva, tarsi upės tėkmės vanduo, nuplauna metalą nuo tų detalės paviršių, kuriuos intensyviai apteka ir spaudžia.

Dildama detalė gali suplonėti tiek, kad atsiras skylių, o vėliau ji lūš net ir nesusidūrusi su akmeniu. Kad taip neatsitiktų, priekinis paviršius gali būti apvirinamas. Taip sukuriama kombinuota apsauga nuo dilimo.

Didesnio atsparumo dilimui detalė kainuoja daugiau. Tačiau kiek ilgiau ji bus naudojama, palyginti su įprasta grūdinta detale? Plūgo kaltų tyrimas leido palyginti skirtingų apsaugų nuo dilimo efektyvumą.

Skirtingų apsaugų nuo dilimo efektyvumas

Buvo tiriami 5 tipų (skirtingų konstrukcijų) kaltai: standartiniai kaltai be padengimo Original Frank (standartiniai štampuoti ir grūdinti, toliau – A); apvirinti gamintojo įmonėje Original Frank (toliau – B); standartiniai kaltai Original Frank, įmonės „Dangų inžinerijos centras“ apvirinti relitu (toliau – C); kaltai su kietlydinio plokštelėmis pjovimo briaunoje Agricarb (toliau – D); turintys kietlydinio plokšteles pjovimo briaunoje ir apvirintą priekinį paviršių Agricarb (toliau – E). Tiesa, Agricarb kaltų storis (apie 20 mm) yra kur kas didesnis už standartinių (apie 11 mm), todėl potencialus išdirbis, esant lygiavertėms sąlygoms, turėtų būti gerokai didesnis.

Apvirinimui relitas pasirinktas todėl, kad VDU Žemės ūkio akademijos Jėgos ir transporto mašinų inžinerijos instituto Tribologijos laboratorijoje atlikus atsparumo dilimui laboratorinius bandymus iš 9 apvirinimo medžiagų ši dilo mažiausiai.

Laboratoriniai bandymai vyko pagal standartu ASTM G65 reglamentuojamą schemą, kai bandinys yra prispaudžiamas prie besisukančio plieninio rato, o tarp jų beriamas smėlis. Šiuo atveju imituojamas darbas sausoje, itin kietoje akmenuotoje dirvoje.

Apvirinimui naudotų relito strypelių ne mažiau kaip 65 proc. sudarė 0,45– 0,63 mm volframo karbidų grūdeliai, o likęs kiekis – geležis. Apvirinus gautas sluoksnis su mažais dilimui itin atspariais karbidų grūdeliais. Dilimo pėdsake buvo matyti išryškėję volframo karbidų grūdeliai ir abrazyvo išgraužti grioveliai tarp jų.

Gamybiniams bandymams apvirintos kalto pjovimo briaunos, šonas ir apatinė priekinė dalis.

D ir E konstrukcijų kaltų pjovimo briaunoje buvo naudojamos volframo karbido kietlydinio plokštelės. Turint lėtai dylantį kaltą, svarbu jo nepamesti. Taip gali atsitikti, nes, plonėjant kaltui, aktyviai dyla ir tvirtinimo varžtų galvutės – kaltas gali paprasčiausiai nusimauti. Todėl D ir E konstrukcijų kaltams tvirtinti naudoti varžtai su kietlydinio plokštelėmis ant galvučių.

Abrazyvinį dilimą tiesiogiai charakterizuoja kietumas – HRC (tai kietos medžiagos savybė priešintis kito, už jį kietesnio, kūno įsmigimui). Kaltų kietumo matavimai atlikti vienu labiausiai paplitusių Rokvelo metodu: A – 43,5 ± 1,3 HRC; B – 45,8 ± 3,2 HRC, apvirinto paviršiaus 55,4 ± 5,6 HRC; C – 43,2 ± 1,3 HRC; D – 46,0 ± 1,6 HRC; E – 42,7 ± 2,2 HRC, apvirinto paviršiaus 60,3 ± 2,0 HRC. Didinti kietumą daugiau nei 50–53 HRC vienetai gamintojai vengia dėl jų trapumo.

Gamybiniai bandymai laukuose

Gamybiniai tyrimai Žvirblonių žemės ūkio bendrovėje atlikti naudojant po tris visų tipų kaltus. Kaltai buvo montuojami 8 korpusų apverčiamame plūge Lemken Diamant 11 V. Kaltai išdėstyti taip, kad to paties tipo kaltai nebūtų vienas prie kito. Po kiekvieno matavimo jie buvo sukeičiami vietomis. Kai kurie plūgo korpusai aria traktoriaus ratų suslėgtą dirvą, tad nesukeitus kaltų dirbantys ties vėže diltų labiau ir iškreiptų tyrimo duomenis. Kiekvienas kaltas sunumeruotas, kad būtų galima stebėti jų dilimo eigą. Plūgą traukė traktorius John Deere 8335 R.

Arta 2019 m. rugpjūčio–rugsėjo mėn. Pakruojo r. laukuose, kur vyrauja smėlingas lengvas priemolis. Dirvožemis kietokas (25 cm gylyje 2,61 ± 0,79 MPa). Kadangi 2019 m. vasarą lietus buvo retas reiškinys Lietuvoje, dirvos drėgnumas buvo vos 11,00 ± 1,94 proc.

Nudilimas vertintas pagal kaltų masės, ilgosios įstrižainės, storio ir pločio pokyčius. Matavimai atlikti kiekvienos darbo dienos pabaigoje. Kaltų ilgiui sumažėjus iki kritinio, jie buvo keičiami naujais, bet šių naujai sumontuotų kaltų dilimas nebuvo registruojamas.

Vertinant dilimą pagal masę, mažiausiai nudilo E kaltai. Tyrimo pradžioje per pirmą matavimą buvo matyti, kad visų tipų kaltų dilimo intensyvumas yra didesnis. Taip yra todėl, kad nudyla kaltus dengiantys dažai bei aštriausi kampai ir briaunos. Vyksta kaltų įsidirbimas. Vėliau dilimas mažėja ir išlieka gana pastovus visą tyrimo laiką.

Nuo pat tyrimo pradžios E tipo kaltai nudilo gerokai mažiau negu kiti. Po 174 km jų nudilimas buvo 308 g arba 2,54 karto mažesnis nei A kaltų. Kaltų pjovimo briaunos ir apatinio paviršiaus apvirinimas relitu tik 1,2 karto sumažino nudilimą, palyginti su standartiniais A kaltais. Kaltai B su gamintojo apvirinta apačia nudilo tik šiek tiek mažiau.

D ir E kaltai buvo su kietlydinio plokštelėmis, todėl jų dilimui svarbią įtaką darė dirvos akmenuotumas. Gana nemažų akmenų, iškeltų į paviršių artuose laukuose, buvo rasta ir jau po sėjos. Galima tik numanyti, koks stiprus smūgis teko kaltui atsitrenkus į po žeme įsislūgėjusį akmenį. Tikėtina, kad akmenys dirvoje kaltams sudavė tokius smūgius, kurių dydžiai siekė 5 000 N, o gal ir daugiau. Nežiūrint į tai, kad plūgo hidraulinės apsaugos sistema buvo darbinga, tai kaltų nuo pažeidimų neapsaugojo.

Kietlydinio plokštelės trapios ir dėl smūgių į akmenis trūkinėjo. Tokie pažeidimai ypač paveikė visus D konstrukcijos kaltus jau pirmą arimo dieną – tai tyrimų programoje buvo nenumatytas reiškinys. Todėl D konstrukcijos kaltai pagal dilimą laikinai tapo lyderiais, ko kitu atveju tikrai taip nebūtų nutikę.

Nors E kaltai taip pat turėjo plokšteles, bet pirmieji pažeidimai įvyko tik 3 arimo dieną (po 86 km darbo kelio). Vieno iš trijų E kaltų plokštelės išliko nepažeistos 5 darbo dienas (išdirbus 212 km). Iki pažeidimo 41,8–174,1 km darbo kelio intervale šio kalto santykinis nudilimas buvo tik 0,568 g/km. Po pažeidimo 212– 429 km darbo kelio intervale jis išaugo iki 1,569 g/km.

Standartinių A kaltų vidutinis nudilimas 41,8–174,1 km darbo kelio intervale siekė 2,87 ± 0,30 g/km. Tad nors akmenys pažeidė kietlydinio plokšteles, jos vis tiek neleido kaltui intensyviai dilti. Tačiau sutrūkus kietlydinio plokštelės kampui, atidengiamas kalto dalies plienas, dylantis gerokai intensyviau. Dėl atsitiktinių plokštelių nuskilimų to paties tipo kaltų nudilimas gana ženkliai skyrėsi. Didžiausias nudilimo skirtumas tarp E konstrukcijos kaltų tyrimo pabaigoje buvo 292 g.

Vertinant kalto ilgio pokytį (trumpėjimą), mažiausiai nudilo taip pat E konstrukcijos kaltai. Per 174 km darbo kelią jie sutrumpėjo 4,7 karto mažiau nei standartiniai kaltai A. Relitu apvirinti kaltai sutrumpėjo 1,45 karto mažiau nei A kaltai. Tačiau darbas akmenuotose dirvose parodė ir standartinių kaltų privalumą – „abejingumą“ smūgiams į akmenis (smūgis nenukirpo kalto tvirtinimo varžtų).

Priekinio paviršiaus dilimas plonina kaltą ir net jei jo ilgis nėra pernelyg sumažėjęs, jį vis tiek reikia keisti kitu, nes kaltas lūžta dirbant. Apvirintas priekinis E konstrukcijos kaltų paviršius gerokai stabdė storio mažėjimą. B kaltų storis mažėjo irgi mažiau nei likusių.

Kaltų pločio pokytis lemia vagos dugno lygumą, taip pat – paties kalto stiprumą. D ir E konstrukcijų kaltai taip pat pasižymėjo gerokai mažesniu pločio pokyčiu kalto priekyje. To priežastis – kietlydinio plokštelių apsauga.

Tačiau sutrūkus D konstrukcijos kaltų plokštelėms, kaltų priekis pradėjo sparčiai dilti ir siaurėti.

E konstrukcijos kaltų siaurėjimas dylant buvo nežymus, nes jų plotį palaikė didelį kietumą turintis apvirintas priekinis paviršius.

Dėl atsitiktinai pasirinktos bandymo vietos, kurioje dėl susidūrimų su akmenimis sumažėjo kaltų su kietlydinio plokštelėmis išdirbis, nepavyko pasiekti kai kurių tikslų – pasiekti maksimalų išdirbį ir nustatyti ekonominius naudotų kaltų darbo rodiklius (Eur/ha). Nors dirbtomis sąlygomis (sausose, kietose ir smėlėtose dirvose) kaltai su apvirintais paviršiais ir kietlydinio plokštelėmis išdirbiu yra neabejotinai pranašesni už standartinius kaltus, ekonominiais rodikliais to patvirtinti negalime.

Tyrimo išvados

• Mažiausiai pagal masę nudilo kaltai su kietlydinio plokštelėmis pjovimo briaunoje ir apvirintu priekiniu paviršiumi (Agricarb).
• Lyginant pagal masę 174 km darbo kelyje, šios konstrukcijos kaltai (Agricarb) nudilo 2,54 karto mažiau nei standartiniai štampuoti ir grūdinti kaltai, be to, jie ir sutrumpėjo 4,7 karto mažiau.
• Kadangi vertinant kaltų darbingumą svarbiausias kriterijus yra ilgis, galima teigti, kad ir pačiomis nepalankiausiomis darbo sąlygomis (akmenuotuose laukuose) kaltų su kietlydinio plokštelėmis pjovimo briaunoje ir apvirintu priekiniu paviršiumi resursas yra 4,7 karto didesnis nei standartinių štampuotų ir grūdintų analogų.
• Tyrimų rezultatai patvirtina, kad kaltų su kietlydinio plokštelėmis nerekomenduojama naudoti akmenuotuose laukuose.