Проектування технологій зміцнення деталей тракторів і самохідних машин в умовах аграрної експлуатації

Abstract

Метою було теоретично обґрунтувати відтворюваний інженерний підхід до вибору маршрутів зміцнення з урахуванням переходів між механізмами деградації та просторової неоднорідності вимог у межах деталі. Методологія базувалася на послідовному перенесенні експлуатаційних умов у причинно-наслідковий ланцюг «умови роботи – механізм деградації – критична зона – вимоги до поверхні й серцевини – клас технологічного рішення» з опорою на міжнародні нормативні вимоги до сталей, параметрів зміцнених шарів, корозійної стійкості та довговічності вузлів. Результати показали, що ризик деградації має пороговий характер: при посиленні одного чинника він зростає помірно й концентрується переважно в зоні 2-3 балів інтегральної шкали, тоді як одночасне підсилення двох і більше чинників переводить систему в зону 4-5 балів через синергію корозійно-абразивних і абразивно-втомних процесів. Виявлено зміну «провідного» механізму від переважно втомного за помірних режимів до домінування поверхневих комбінованих сценаріїв за високих режимів, коли визначальною стає стабільність поверхневого шару та його хімічна стійкість. Обґрунтовано, що універсальних технологій не існує: для деталей із критичною роллю серцевини пріоритетні об’ємні термічні маршрути; для контактних зон із ґрунтом – локальне поверхневе зміцнення та зносостійкі шари; для контактнонапружених зон – термохімічні рішення; для вологого агрохімічно активного середовища – бар’єрний захист. Показано, що адитивне відновлення доцільне переважно як підготовчий етап із подальшою постобробкою та зміцненням, оскільки ресурс визначає саме зміцнений поверхневий шар. Практична значущість полягає в тому, що узагальнена модель може використовуватися інженерами-конструкторами, технологами та сервісними службами аграрного профілю під час проєктування й відновлення деталей тракторів і самохідних машин для вибору класу маршруту зміцнення за співвіднесенням умов експлуатації з домінуючим механізмом деградації та критичною зоною деталі, що знижує ймовірність прискореного зношування

The study aimed to theoretically substantiate a reproducible engineering approach to selecting reinforcement routes, incorporating transitions between degradation mechanisms and spatial heterogeneity of requirements within a part. The methodology was based on sequential transfer of operating conditions into a causeand-effect chain “operating conditions – degradation mechanism – critical zone – surface and core requirements – class of technological solution” based on international regulatory requirements for steels, parameters of strengthened layers, corrosion resistance and durability of components. Results showed that the risk of degradation is thresholdbased: when one factor is intensified, it increases moderately and is concentrated mainly in a 2-3 point zone of integral scale, while simultaneous intensification of two or more factors shifts the system to a 4-5 point zone due to synergy of corrosion-abrasive and abrasive-fatigue processes. A change in “leading” mechanism has been identified, from predominantly fatigue under moderate conditions to the dominance of surface combined scenarios under high conditions, when the stability of the surface layer and its chemical resistance become decisive. The study substantiated that there are no universal technologies: for parts with a critical core role, volumetric thermal routes are a priority; for contact areas with soil – local surface strengthening and wear-resistant layers; for contactstressed areas – thermochemical solutions; for wet agrochemically active environments – barrier protection. The study demonstrated that additive restoration can be used as a preparatory stage with subsequent post-processing and strengthening, since a reinforced surface layer determines the resource. The practical significance lies in the fact that the generalised model can be used by design engineers, technologists and agricultural service providers when designing and restoring tractor and self-propelled machine parts to select a strengthening route class by correlating operating conditions with the dominant degradation mechanism and the critical area of the part, which reduces accelerated wear