Защита сельскохозяйственной техники от коррозии и износа с применением нанотехнологий

В пятой главе разработаны предложения по практической реализации результатов исследований и дана оценка их технико-экономической эффективности. Обработка впускных трубопроводов ДВС композицией БЭКК с перфторированным радикалом дает возможность снизить массу отложений на внутренних стенках (рис. 10). Полученные результаты свидетельствуют о том, что основная масса отложений образуется в течение первого цикла, в дальнейшем прирост замедляется, хотя и сохраняется тенденция к увеличению. Нанесение нанопленки на внутреннюю поверхность впускной системы ДВС придает ей антиадгезионные свойства, что снижает массу смолистых отложений в 7 раз. Для защиты крепежных соединений от термоокислительного и коррозионного «схватывания» рекомендована резьбовая смазка (РС), применение которой исключает эти негативные явления, что позволяет снизить трудоемкость демонтажа сборочных единиц и агрегатов сельскохозяйственной техники на 30…40% (табл. 4). Рисунок 10 – Масса отложений на контрольной (I) и опытной (II) пластинах после 1…3 циклов испытаний Таблица 4 – Результаты сравнительных испытаний разработанной резьбовой смазки и зарубежных аналогов для предотвращения термоокислительного «схватывания» Резьбовая смазка Крепежный элемент и материал Режим испытания Момент при разборке, Нм τ, час Т, 0С РС “CRANE” США, 600 “FEL-PRO” США, 1000 Смазка ВНИИНП-232 Без смазки Шпилька М24х65, гайка колпачковая то же « « « 16 16 16 16 16 900 900 900 900 900 25 200, схватывание 35 200, схватывание 400, схватывание Предложена технология применения смазок с наномодифицированными наполнителями (графитом, дисульфидом молибдена) для использования в высоконагруженных сопряжениях. В результате удалось уменьшить не только скорость изнашивания, но и коэффициент трения в трибосопряжениях (рис. 11, 12). Рисунок 11 – Зависимость скорости изнашивания колодки от величины нормальной силы при использовании смазки: I – Литол , II – Литол + наномодифицированный наполнитель Рисунок 12 – Зависимость коэффициента трения от величины нормальной силы в сопряжении «колодка-диск» при использовании смазки: I – Литол , II – Литол + наномодифицированный наполнитель Применение твердых смазочных покрытий на основе наномодифицированного дисульфида молибдена и полимерного связующего – поливинилбутирального лака позволяет придать рабочим органам почвообрабатывающей техники противоизносные и гидрофобные свойства, что дает возможность повысить качество обработки почвы и уменьшить расход топлива. Разработаны рекомендации по восстановлению эксплуатационных параметров двигателей и различных систем без разборки. Испытания показали, что введение наномодификатора в масло двигателя позволяет выровнять и увеличить компрессию в цилиндрах; снизить механические потери холодного и прогретого двигателя, повысить его мощность; получить экономию топлива и снизить СО в выхлопных газах (рис. 13…17). Рисунок 13 – Компрессия в цилиндрах двигателя при использовании базового масла ( I) и базового масла с наномодификатором ( II) (1, 2, 3, 4 – номера цилиндров) Рисунок 14 – Зависимость момента механических потерь Мm от числа оборотов n холодного двигателя: 1 – без модификатора; 2 – с наномодификатором Температура во время эксперимента, ºС: масла – 25; окружающей среды – 20: охлаждающей жидкости – 20. Рисунок 15 – Зависимость момента механических потерь Мm от числа оборотов n прогретого двигателя: 1 – без модификатора; 2 – с наномодификатором Рисунок 16 – Зависимость часового расхода Gd топлива от нагрузки Ms двигателя при n=1700 мин-1: 1 – без модификатора; 2 – с наномодификатором Рисунок 17 – Зависимость удельного расхода ge топлива от нагрузки Ms двигателя при n=1700 мин-1: 1 – без модификатора; 2 – с наномодификатором Произведена технико-экономическая оценка эффективности результатов исследований. Коэффициент эффективности защиты (Ктэ) рассчитывали по формуле:  , (4) где ℰ – эффективность защиты разработанных средств; ℰ´– эффективность защиты существующих аналогов. Для оценки эффективности средств защиты от коррозии и износа (ℰ и ℰ´) использовали такие показатели, как площадь коррозионного поражения, время или количество циклов до появления первых признаков коррозии, скорость коррозии, скорость изнашивания и т. д. Результаты расчета коэффициента эффективности защиты (Ктэ) представлены в таблицах 5 и 6. Таблица 5 – Значения коэффициента эффективности защиты Ктэ при применении БЭКК в качестве ингибитора коррозии в сравнении с известными отечественными и зарубежными аналогами № п/п Защитное средство Наименование организации, проводившей испытания Ктэ 1 К-17 ФГУП «25 ГосНИИ МО» 2,13 2 RHOBACORR RC-80 Фирма «Roba-chemie GmbH» (Германия) Алтайский завод прецизионных изделий 1,7 3 ЛО ОАО «Московский подшипник» 1,9 4 PREVOX 6764 Фирма «Henkel» (Германия) ОАО «Саратовский подшипниковый завод» 1,0 5 ANTICORIT Фирма «FUCHS» (Германия) ФГУП «Ижевский механический завод» 2,1 6 АКОР– 1 ОАО «Заволжский моторный завод» 2,2 7 ISOTECT 377 Фирма «Petrofer Chemicals Headquarter» (Германия) ОАО «Заволжский моторный завод» 1,8 8 ВОЛГОЛ – 130 ОАО «Заволжский моторный завод» 2,2 9 РЖ В/ч 93219 1,5 Таблица 6 – Значения коэффициента эффективности защиты Ктэ при применении БЭКК в качестве противоизностной присадки к маслу ТМ5-18 № п/п Смазочная композиция Скорость изнашивания Vизн (при Рн=115, 15 кгс), мкм/ч Ктэ 1 ТМ5-18 238,2 8,2 2 ТМ5-18+10% АКОР-1 169,6 5,8 3 ТМ5-18+10% БЭКК 29,2 - При использовании смазки с применением БЭКК, исключающей термическое и коррозионное «схватывание» крепежных соединений, уменьшаются трудозатраты на демонтаж и замену отказавших сборочных единиц и агрегатов. Анализ статистических данных и расчетов с помощью математической модели показали, что трудозатраты на устранение отказов по причине коррозионных поражений снижаются на 35 %. Коэффициент экономической эффективности использования новых защитных средств рассчитывали как отношение суммарных затрат на консервацию по существующей технологии к затратам на консервацию по новой: . (5) Затраты на весь технологический процесс (З) представляют собой сумму затрат на каждом этапе эксплуатации: З = Зп+Зэ+Ззпр+Зм+Зтэ+Зсх, (6) где Зп – затраты на приобретение средств консервации, руб; Зэ – затраты на электроэнергию при постановке машин на хранение, руб; Ззпр – затраты на выплату заработной платы работникам служб машинного двора, руб; Зм – затраты на материалы, используемые при проведении различных работ на СХТ в процессе хранения, руб; Зтэ – затраты на электроэнергию расходуемую в процессе хранения, руб; Зсх – затраты на снятие машин с хранения, руб. В результате расчетов показатель экономической эффективности Кээ составил 1,1. Годовой экономический эффект при использовании разработанных средств защиты в сельскохозяйственном предприятии ОАО «Зеленоградское» Московской области составил 845 930 руб. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ Анализ средств защиты от коррозии и износа выявил низкую эффективность и дефицитность отечественных и чрезмерно высокую стоимость импортных материалов. Вследствие неисправностей, вызванных коррозионными поражениями при хранении, растут простои машин и повышается трудоемкость их обслуживания. Разработана концепция создания средств защиты от коррозии и износа, сущность которой состоит в способности дифильных молекул за счет адсорбции понижать поверхностную энергию на границе раздела фаз. С применением нанотехнологий впервые получены органические соединения – бораты этаноламидов карбоновых кислот, установлены их структурные формулы. В процессе адсорбции молекул длиной три нм на поверхности образуется мономолекулярный слой, благодаря которому поверхность приобретает антикоррозионные, антиадгезионные, гидрофобные, противоизностные и другие свойства. Полученные наноматериалы представляют собой ингибиторы атмосферной и микробиологической коррозии. Электрохимические испытания позволили определить механизм их защитного действия и установить, что ингибирование происходит путем торможения анодной реакции. Адсорбция молекул на поверхности металла осуществляется за счет водородных связей и образования комплексных соединений атомов азота с катионами металла. Экспериментально установлены оптимальные концентрации ингибиторов в растворе. Сравнительные испытания с консервационными маслами отечественного производства (АКОР-1, К-17, КРМ, РЖ) и зарубежного (PREVOX 6764, ANTICORIT 611/36, RHOBACORR RC-80, ISOTECT 377) подтвердили более высокую защитную способность композиции боратов этаноламидов карбоновых кислот с маслом И-20А. Испытания на стойкость к воздействию плесневых грибов и бактерий показали, что полученные соединения обладают фунгицидными и антисептическими свойствами. Трибологические исследования показали, что скорость изнашивания колодки (схема трения «колодка-ролик») при применении смазочной композиции – трансмиссионное масло ТМ5-18 и БЭКК (10%) уменьшается почти на порядок по сравнению с маслом ТМ5-18 без присадки. Исследование топографии поверхностей трения по скорости уменьшения шероховатости в процессе испытаний позволяет сделать заключение о наличии эффекта приработки. За 30 ч испытаний шероховатость поверхности колодки при использовании масла ТМ5-18 уменьшилась на 0, 05 мкм, а при применении БЭКК в качестве присадки – на 0,15 мкм. Исследование процессов окисления масла М-8В в присутствии катализатора (медная пластинка) при высоких температурах позволило выявить антиокислительные свойства БЭКК. Предложенная в работе технология нанесения на внутренние поверхности впускных трубопроводов ДВС мономолекулярного слоя перфторированных молекул позволяет придать поверхности антиадгезионные свойства и снизить массу смолистых отложений в 7 раз. Используя статистические данные об отказах сельскохозяйственной техники по причине коррозии, разработана математическая модель, с помощью которой проведена оценка трудозатрат по устранению отказов. Результаты расчетов показали: на демонтаж отказавших сборочных единиц трудозатраты составляют 68%. Это вызвано процессами термического и коррозионного схватывания резьбовых соединений крепежных деталей. Предложена технология защиты резьбовых соединений с помощью новой консистентной смазки, позволяющая устранить коррозионные процессы в резьбовых соединениях и, как следствие, уменьшить трудозатраты на устранение отказов на 30…40%. С учетом особенностей коррозионно-механического изнашивания деталей и сопряжений машин разработана наномодифицированная смазка, которая позволяет значительно повысить их противоизносные свойства. Разработана технология защиты рабочих органов почвообрабатывающих машин от износа путем нанесения на поверхность твердой смазки на основе наномодифицированного дисульфида молибдена. Применение данной смазки позволит уменьшить расход топлива на единицу обрабатываемой площади за счет придания поверхности гидрофобных и антиадгезионных свойств. Технология нанесения молекулярного слоя на внутренние поверхности двигателя через рабочую среду (топливо, масло, охлаждающую и тормозную жидкости) позволила осуществлять восстановление его эксплуатационных параметров без разборки. Так, для двигателей внутреннего сгорания применение разработанной технологии дало возможность: - выровнять и повысить компрессию на 5…10%; - уменьшить величину механических потерь двигателя: холодного – на 5…6, прогретого – на 8…9%; - получить экономию топлива 9…12%; - повысить мощность двигателя на 5…6%; - снизить СО в выхлопных газах на 10…30%. 10. Совокупность результатов проведенных исследований позволила создать технологические регламенты и технические условия для производства высокоэффективных средств защиты от коррозии и износа из доступного возобновляемого отечественного сырья – растительных масел и отходов переработки масличных культур. 11. Оценка технико-экономической эффективности по методике, основанной на сопоставлении базового и нового вариантов, показала высокие защитные свойства разработанных средств и технологий. Коэффициент эффективности защиты от коррозии равен 1,5…2,2, от износа – 5,8…8,2. Годовой экономический эффект в сельскохозяйственном предприятии ОАО «Зеленоградское» Московской области составляет 845 930 руб.

Похожие:

	Темы рефератов для направления «машиностроение» (г. Туймазы. Заочники)... История возникновения нанотехнологий и наук о наносистемах. Междисциплинарность и мультидисциплинарность. Объекты и методы нанотехнологий....		Программа «Конструирование малогабаритной техники» является модификацией... Муниципальное образовательное учреждение дополнительного образования детей центр детского (юношеского) технического творчества
	Разработка и исследование ингибирующих композиций для соляно- и сернокислых... Ведущая организация – фгоу впо кемеровский государственный сельскохозяйственный институт		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... ...
	"Коррозия металлов" Цель: Дать понятия о коррозии металлов, познакомить учащихся со способами защиты металлов от коррозии		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель: Дать понятия о коррозии металлов, классификации коррозионных процессов и способах защиты металлов от коррозии
	Программа вступительного экзамена в аспирантуру по специальности... Электролитическая диссоциация. Сильные и слабые электроли­ты. Термодинамическая активность электролита. Прохождение тока че­рез электролит:...		Реферат Тема нир Тема нир: Разработка способов снижения износа и повышения химической стойкости резинотехнических изделий для полиграфии и других...
	Тема. Коррозия металлов Сформировать у учащихся представление о коррозии металлов, используя знания о гальваническом элементе, выяснить причины вызывающие...		Рабочая программа дисциплины «защита оборудования от коррозии» Цель дисциплины – дать студентам теоретическую и практическую подготовку, необходимую для самостоятельной оценки коррозионной активности...
	Проект Профессиональный стандарт Специалист по проектному управлению... ...		Программа вступительных испытаний (экзамена) в аспирантуру по специальности... В реферате должно быть отражено состояние вопроса на момент анализа известных источников, выделены нерешенные проблемы и намечены...
	Программа вступительных испытаний по направлению подготовки научно-педагогических... Химическая технология», по профилю «Технология электрохимических процессов и защита от коррозии» разработана профессорско-преподавательским...		Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования сборник... Сборник лабораторных работ : Исследование трения и износа при ремонте машин и оборудования. Издание переработанное и дополненное....
	Методические указания по выполнению выпускной квалификационной работы... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		История завода «СибСельМаш» Советском Союзе по выпуску прицепной сельскохозяйственной техники. В 60-х годах здесь производилось более половины всех сеялок, изготавливаемых...