автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование технологических приемов и средств механизации обеспечения сохраняемости сельскохозяйственной и автомобильной техники

»,? JL 1 t

u Q Д Па правах рукописи

'L 9 ЯНВ 199Э '

КРАВЧЕНКО Андрей Михайлович

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ II СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СОХРАНЯЕМОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ И АВТОМОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Специальность 05.20.01 -механизация сельскохозяйственного производства \

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

/!

<гГ

Л

г

Рязань - 1999

Работа выполнена в Рязанской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора П.А. Костычева и Военном автомобильном институте

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, про-

фессор В.Ф. Некрашевич

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Б.А. Улитовский

Лауреат Государственной премии СССР, заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Г.Д. Петров

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор В.П. Коваленко

Доктор технических наук, старший научный сотрудник В.А. Макаров

Центральное опытное проектно - конструкторское и технологическое бюро ГОСНИТИ (Рязанский филиал)

Защита диссертации состоится 16 февраля 1999г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 120.09.01 при Рязанской государственной сельскохозяйственной академии им. проф. П.А. Костычева по адресу: 390044, Рязань, ул. Костычева, д.1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Рязанской государственной сельскохозяйственной академии им. проф. П.А. Костычева Автореферат разослан « УХ» января 1999 г.

НАУЧНЫЕ КОНСУЛЬТАНТЫ:

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 120.09.01 доктор технических наук, профессор

М.Б. Угланов

РОГ с. я иск л я Г о г. у;; д ? СТЯЕ1ШЛЯ 3

."«ОТККЛ

О 76 ¥ -О I ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Интенсификация сельскохозяйственного производства требует повышения эффективности использования каждой единицы техники, используемой в сельском хозяйстве. Одним из решающих процессов, значительно сокращающих ресурс использования сельскохозяйственной техники (СХТ), особенно хранения, было и остается коррозионное разрушение металлов. В дальнейшем под термином «сельскохозяйственная техника» будем подразумевать сельскохозяйственные машины, тракторы и автомобили. Поддержание надежности машин в условиях эксплуатации связано прежде всего с обеспечением их климатической сохраняемости в целом и противокоррозионной защищенности в частности. Ежегодные потерн только от коррозионных повреждений СХТ превышают 900 млн. руб. Недостаточный объем промышленного производства эффективных средств защиты, оборудования для их применения и возобновления, несовершенство технологических процессов изготовления и ремонта непосредственно сказываются на сроках службы и надежности СХТ, приводя к неоправданным затратам труда, материалов, энергии и снижению эффективности использования.

Многочисленные факты неудовлетворительного хранения СХТ свидетельствуют о необходимости направленного осуществления комплекса мероприятий, от выполнения которых во многом зависит ее работоспособность. В комплексе мер по повышению эффективности использования машино -Чрак-торного парка в хозяйствах обеспечению сохраняемости техники придается особое значение. Надежность СХТ в период хранения достигается защитой от воздействия атмосферных осадков, солнечной радиации, уменьшением лучисто-конвективного теплообмена поверхности машин с окружающей средой.

Таким образом, в условиях эксплуатации СХТ атмосферная коррозия значительно снижает надежность и долговечность ее конструктивных элементов. Все это приводит к необходимости всестороннего изучения механизма атмосферной коррозии металлов, разработки новых эффективных методов защиты металлов, изыскания коррозионно-стойких материалов и более эффективных средств механизации,, обеспечивающих выполнение работ по защите СХТ от коррозионного износа.

Потребительские и функциональные характеристики конструкционных материалов СХТ при воздействии разрушающих климатических факторов и механических нагрузок необратимо ухудшаются в результате энергетически выгодных коррозионно-электрохимических процессов, старения и бноповреж-деипн. Физико-химические воздействия окружающей среды в сочетании с ме-

ханическими нагрузками выступают как доминирующие причины разрушения и изнашивания материалов машин, снижения показателей их эффективности и надежности.

За последние годы достигнуты значительные успехи в разработке надежных изделий, однако их сохраняемость реализуется за счет огромных трудовых и материальных затрат, так как не используются должным образом современные высокоэффективные и экономичные способы и средства защиты от коррозионного износа и других факторов снижения долговечности. Особенно это касается консервации изделий. Совместное рассмотрение теоретических и практических вопросов консервации изделий должно помочь использовать прогрессивные методы, способы и средства защиты изделий от неблагоприятного воздействия как внутренних, так и внешних факторов окружающей среды и тем самым повысить надежность изделий.

Вопросами совершенствования способов поддержания эксплуатационной надежности и сохраняемости СХТ занимались ряд научно - исследовательских учреждений и ВУЗов. Но что касается вопросов организации противодействия коррозионным процессам в атмосферных условиях с использованием электрохимических методов защиты и средств механизации для их осуществления, разработки оборудования для диагностирования коррозионного состояния техники,приготовления композиционных консервационных систем активного действия, а также изменения режимов технологических воздействий на технику хранения с использованием метода инженерного прогнозирования - то здесь отмечается недостаток глубины проработки и отсутствие серьезных научных исследований, основанных на опытно - экспериментальном фундаменте.

Таким образом правильность и обоснованность решения проблемы повышения эффективности поддержания эксплуатационной надежности СХТ предполагает ее должное научное обеспечение. Другими словами, прогрессивная организация и технология рационального хранения машин, рекомендации по применению наиболее эффективных эксплуатационных материалов и оборудования должны базироваться на проведении научно-исследовательских работ, включающих экспериментально - теоретические исследования с этапами опытно-производственной проверки и внедрения результатов в производство. Следовательно разработка теории и практики совершенствования технологии, методов и средств механизации поддержания технической надежности машин хранения является настоятельной необходимостью.

Данная работа посвящена решению проблемы поддержания эксплуатационной надежности техники, используемой в сельскохозяйственном произ-

водстве, чш предполагает на основе комплексного подхода исследование взаимосвязи изменения эксплуатационных свойств металлических материалов от состава, конструктивных особенностей и режимов работы средств механизации противокоррозионной защиты, реачизугощих различные методы и способы снижения интенсивности энергетически выгодных реакции электролитической диссоциации в атмосферных условиях.

Цель исследования - повышение эффективности поддержания эксплуатационной надежности СХТ путем разработки комплекса технологических приемов и средств механизации, направленных на повышение климатической сохраняемости.

Объектом исследования являются предложенные способы и средства механизации по осуществлению противокоррозионной защиты объектов СХТ. Научная новизна работы заключается в:

-определении причинно-следственного подхода к проблеме повышения эффективности поддержания климатической надежности СХТ, находящейся на межсменном (межсезонном) хранении;

-теоретическом обосновании способа катодной протекторной защиты и состава средств механизации для образования композиционных покрытий активного действия с целыо реализации противокоррозионной защиты металлических объектов, эксплуатирующихся в атмосферных условиях;

-разработке методических основ по обоснованию модернизации известных консервационных систем путем насыщения их наполнителями и образования механических смесей с ул) мшенными эксплуатационными свойствами;

-разработке математических моделей, описывающих динамику развития коррозионного процесса в зависимости от параметров активного консерваци-онного покрытия, а также его оптимальные характеристики;

-теоретическом обосновании способа коллективной защиты мегачлнче-ских объектов СХТ наложением потенциала от внешнего источника поляризации и состава средств механизации для его осуществления,

-разработке математических моделей, описывающих динамику развития коррозионного процесса в зависимости от конструктивно-технологических параметров устройства коллективной защиты и режимов его использования;

-теоретическом обосновании способа диагностирования коррозионной опасности н средств механизации для его осуществления;

-теоретическом обосновании способа консервации скрытых замкнутых полостей элементов конструкций СХТ н состава средств механизации для его осуществления;

-разработке методики количественной оценки категории условий эксплуатации объектов СХТ на основе экспресс мониторинга агрессивности среды и прогнозирования изменения качественного состояния по критерию противокоррозионной зашиты.

В работе изложены научно обоснованные технологические и технические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса в области механизации защиты СХТ от коррозии.

Практическая ценность. Проведенные исследования позволили обосновать и разработать способы повышения эффективности поддержания климатической надежности объектов СХТ и технические средства для их осуществления. Предложенные мероприятия по модернизации существующих кон-сервационных систем на примере разработки и проверки рацнонатьного рецептурного состава новой защитной композиции активного действия, рекомендуемой для практического применения в целях консервации наружных металлических поверхностей объектов СХТ, а также разработке и проектированию устройств для приготовления комбинированных смазочных материалов и реализации способа коллективной зашиты позволяет повысить эффективность существующих противокоррозионных мероприятий, что обеспечит снижение общего расхода эксплуатационных материалов и повышение экономической эффективности мероприятий по содержанию машин на межсменном (межсезонном) хранении.

Разработанный способ диагностирования наличия предпосылок к возникновению коррозионных процессов на поверхности технических объектов, а также конструктивно-технологическая схема устройства для его осуществления обеспечивает своевременную объективную оценку степени вероятности возникновения очагов коррозионного поражения технических объектов, а также изменения качественного состояния защитно - декоративных покрытий на их поверхностях, что, в свою очередь, позволяет принять адекватные меры по нейтрализации разрушающего фактора и тем самым не допустить необратимых изменений структуры конструкционных и эксплуатационных материалов.

Разработанный способ противокоррозионной защиты скрытых полостей кузовов (корпусов) объектов СХТ и состав средств механизации для его осуществления позволяет радикально решить проблему противокоррозионной защиты внутренних объемов за счет исключения предпосылок к возникновению коррозионных процессов путем изоляции их ог внешней агрессивной среды, что обеспечивает значительное снижение трудоемкости работ по периодическому возобновлению защитных покрытий.

Разработанная методика количественной оценки категорий условии эксплуатации, базирующаяся на последних достижениях науки о динамике протекания коррозионных процессов и тенденциях к прогнозированию их развития в различных погодно-климатических условиях позволяет объективно оценить возможность функционирования объектов СХТ с позиции воздействия факторов среды по критерию интенсивности коррозионных эффектов, что в тоге позволяет более обоснованно назначать объем технологических воздействий на технические объекты и снизить трудоемкость работ по содержанию машин и расход эксплуатационных материалов.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научно-методических конференциях Военного автомобильного института (1986-1998 гг.), на научных конференциях Рязанской Государственной сельскохозяйственной академии (1987- 1990 гг.) и Санкт-Петербургского Государственного аграрного университета (1986-1995 гг.), в Главном автобронетанковом управлении МО РФ (1998г.), в Генеральном штабе МО РФ (1998г.), на сборах руководящего состава баз хранения вооружения и техники Прикарпатского военного округа (1990 г.), а также в Управлении сельского хозяйства и продовольствия администрации Рязанской области (1998 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликована 51 научная работа, в том числе одно авторское свидетельство, три патента и одно положи-

\

тельное решение о выдаче патента на изооретение. \

Структура и объем работы. Структурная схема исследования представлена на рисунке 1. Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения, списка литературы и приложений. Объем диссертации составляет 204 страницы машинописного текста, 71 рисунков, 11 таблиц, список литературы из 265 наименований и 13 приложений. В приложениях приведены программы обработки данных на ПЭВМ; таблицы с данными экспериментальных исследований; результаты статистического анализа опытных данных, полученных в результате проведения экспериментов; акт испытания вещества и протоколы ускоренных коррозионных испытаний различных схем устройства коллективной защиты; фотографии общего вида экспериментальных установок; копии авторского свидетельства, патентов и положительного решения о выдаче патента на изобретение; а также документы о внедрении и производственной проверке результатов работы.

Рисунок 1 - Структурная схема работы

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Введение содержит краг кое изложение состояния исследуемой проблемы, цель и народнохозяйственное значение выполненной работы, основные положения, выносимые на защиту.

Диссертационная работа выполнена автором самостоятельно. Исследования проводились лично автором и при его непосредственном участии и научном руководстве в соответствии с планами научно-нсследовагельских работ Рязанской государственном сельскохозяйственной академии и Военного автомобильного инстшуга и 1986-1948 гг. При решении отдельных задач но теме диссертации осуществлялись взаимные консультации с д.т.н. профессором В.М.

Подчинком. Автору настоящей диссертации, как руководителю и исполнителю работ, принадлежат идеи, теоретические основы их реализации, анализ лабораторных и производственных исследований, а также научное обоснование выводов.

В первом разделе «Состояние вопроса и задачи исследования» выполнен анализ условий функционирования объектов СХТ в режиме эксплуатации. Подчеркнуто, что масштабы размещения машин на открытых стоянках неуклонно возрастают. Акцентированы факторы, влияющие на снижение ее надежности в условиях изменения оргштатной структуры всех звеньев сельскохозяйственного производства. Среди них выделен, как наиболее значимо влияющий на сохраняемость машин, коррозионный процесс (рисунок 2).

Выполнен критический анализ существующих средств поддержания надежности техники, выявлены их характерные особенности и недостатки. Исследованы факторы, влияющие на эффективность использования СХТ. Проведено системное рассмотрение основных тенденций развития технологических процессов поддержания надежности машин с позиций противодействия основным климатическим факторам, изменяющим термодинамическое состояние металла, систематизированы и обобщены передовые методы технологического воздействия на металлические системы в условиях атмосферной коррозии. Определены направления исследований по критериям снижения трудоемкости технического обслуживания и поддержания уровня технической готовности СХТ.

Работы таких выдающихся ученых как В. Красноярский, Ю. Панченко, В. Рейхельт, И, Розенфельд, Н. Томашов, Г. Улиг, М. Шлугер, Ю. Эванс во многом посвящены разработке эффективных методов и средств противодействия агрессивному влиянию климатических факторов. А такие известные иссле-

Рисупок 2 - Схема физической модели сохраняемости техники при воздействии факторов среды и эксплуатационных нагрузок

дователп как А. Северный. А. Герасименко, А. Гуресв, Е. Люблинский, Ю. Михайловский. М. Севернев и многие другие большую часть своих исследований посвятили разработке средств механизации технологических процессов подготовки и содержания техники (п том числе и сельскохозяйственной) на хранении и. в частности, организации ее противокоррозионной зашиты.

В тоже время вопросам совершенствования средств механизации, направленных на организацию противокоррозионной зашиты активными методами (наложением защитного потенциала ог внешнего источника ЭДС или внутреннего гальванического элемента), методов противокоррозионной защиты внутренних скрытых полостей кузовов и корпусов, а также диагностирования коррозионного состояния объектов СХТ уделялось недостаточно внимания и по данному вопросу отсутствуют серьезные научные разработки, что негативным образом сказывается на процессе поддержания эксплуатационной надежности машин.

Предложены основные пути совершенствования средств механизации, направленных на повышение сохраняемости объектов СХТ. Уточнены энергетически выгодные процессы, влияющие на кинетику коррозионно - электрохимических процессов, происходящих на границе раздела фаз «поверхность металла - среда». Рассмотрены физико-химические изменения элементов системы «машина-среда», выделены факторы, влияющие на динамику протекания коррозионных процессов и уточнены их приоритеты.

Несмотря на большое разнообразие технических решений, используемых при организации противокоррозионной защиты машин и оборудования, проблема обеспечения сохраняемости СХТ еще далека от окончательного решения, а те, которые используются имеют энергоемкий характер и по объективным причинам не могут быть применены в новых экономических условиях. Это связано с тем, что большинство предложенных решений имеют в своей основе пассивные признаки и не учитывают особенности природы коррозионных процессов. Кроме того, сложившиеся стереотипы разграничения методов противокоррозионной защиты относительно коррозионных сред не позволяют объективно исследовать перспективные и нетрадиционные возможности лок&чиза-Ш1н процессов коррозионного износа.

Учитывая изложенное, целью настоящей диссертационной работы является повышение эффективности поддержания эксплуатационной надежности СХТ путем разработки комплекса технологических приемов и средств механизации, направленных на повышение климатической сохраняемости. Достижение указанной цели предполагает повышение сроков службы машин и arpera-

tob, снижение затрат на мероприятия по поддержанию их эксплуатационной надежности, высвобождение людских и материальных ресурсов и более рациональной их перераспределение, а также улучшение экологических показателей в сельскохозяйственном производстве.

Для достижения указанной цели ставятся следующие задачи исследования:

-обосновать способ и состав средств механизации для противокоррозионной защиты наружных открытых поверхностей объектов СХТ с помощью композиционных смазочных материалов активного действия и выявить оптимальные режимы их работы;

-обосновать способ и разработать средство механизации для противокоррозионной защиты группы объектов СХТ наложением потенциала от внешнего источника ЭДС и выявить оптимальные режимы его работы;

-обосновать способ и состав средств механизации для противокоррозионной защиты скрытых полостей кузовов (корпусов) сельскохозяйственных машин и выявить оптимальные режимы их работы;

-обосновать способ и разработать средство механизации для диагностирования наличия коррозионно-опасной среды на поверхностях кузовов (корпусов) сельскохозяйственных машин и выявить оптимальные режимы его работы;

-разработать методику инженерного прогнозирования категорий условий эксплуатации СХТ; ^

-оценить экономический эффект от внедрения результатов исследований и обосновать практические рекомендации производству.

В основу решения научной проблемы и поставленных нами задач, положена гипотеза о возможности повышения эффективности поддержания климатической надежности машин путем разработки и внедрения в сельскохозяйственное производство новых технических решений, направленных на снижение динамики изменения качественного состояния объекта противокоррозионной защиты по критерию потенциостатического баланса системы «металл-среда».

В разделе «Теоретические исследования по совершенствованию конструктивно-технологических схем средств механизации повышения эффективности поддержания климатической надежности машин» с учетом анализа насыщения атмосферного воздуха достаточным количеством свободных электронов и на основе допущения сродства механизмов ионизации металлических систем во всех природных средах было определено направление на разработку технических средств по защите от атмосферной коррозии с учетом их отличительных

особенностей и доведение их до стадии глобального техническою решения на > ровне изобретения.

Устранение 1ермодипамнческои неустойчивости металлических систем в условиях атмосферной коррозии предложено осуществить в двух направлениях: реализовав метол рассредоточенных протекторов, использованный при разработке запатентованной защитой композиции и используя (также запатентованный) принцип катодной протекторной поляризации от внешнего источника ЭДС.

На основе теории гальванических элементов предложено реализовать принцип катодной протекторной защиты путем введения в состав известных консервационных систем наполнителей, имеющих свойства металла более электроотрицательного по отношению к стали конструкции объекта защиты в конкретных аэрохимических условиях.

Одним из возможных путей повышения коррозионной стойкости покрытий могло бы быть - наряду с совершенствованием традиционных технологий противокоррозионной зашиты покрытий и улучшением их качества - изыскание и применение такого метода, который обеспечил бы защиту металла именно на участке образовавшихся несплошностей покрытия (рисунок 3).

Г> г» П

Рисунок 3 - Схема действия активного консервационного покрытия

Защитные свойства смазок представляется возможным улучшить, увеличив изоляционную (омическую) составляющую защитного эффекта выбором оптимального состава дисперсионной среды и загустителя, введением модификаторов структуры п прежде всего использованием в смазках наполнителей, увеличивающих поляризационную составляющую защитного эффекта за счет

принудительного смещения потенциала в целях изменения течения процесса коррозионного износа.

Используя научные разработки А. Герасименко коэффициент снижения проницаемости//; при введении наполнителя в состав покрытия можно вычислить из выражения:

7п=Мг+Ч/н-ис, (1)

где ^С - объемная концентрация пигмента (наполнителя) и пленкообразовате-ля (связующего) в покрытии, кг/м3;

- эмпирический поправочный коэффициент (принимается равным 1,03 при использовании в качестве наполнителей нерастворимых пигментов);

- эмпирический поправочный коэффициент (принимается равным I при использовании в качестве связующего пластичной смазки).

=-^- ■ (2)

К + К, с7„/рп + ап„/р„п' ^

где V,,, У,а - объем пигмента и пленкообразователя соответственно, м ; СГ„'СГ„г" масса пигмента и пленкообразователя соответственно, кг;

р ,р - плотность пигмента и пленкообразователя соответственно, ^г/м'\

Таким образом, снизить скорость диффузии воды и кислорода через пленки композиционных покрытий, а следовательно, и скорость коррозионных процессов можно, используя связующие с наиболее высоким ионным сопротивлением, увеличивая толщину покрытия, применяя материалы с меньшим количеством растворителей (большей плотностью) и наполнители с высокими барьерными свойствами. Повысить коэффициент снижения проницаемости уп композиционного покрытия до максимального при определенном соотношении концентрации наполнителя в связующем можно оптимизируя функцию (1) по максимуму относительно сг ир . Задавая ПЭВМ интервал значений

концентраций и плотность наполнителя и связующего можно решить задачу поиска рационального состава композиционного консервационного покрытия по критерию барьерных свойств. В качестве исходных данных для решения на ПЭВМ задачи поиска экстремума функции необходимо сообщить плотность и массу ингредиентов композиции.

Если в качестве наполнителя использовать порошок технической алюминиевой пудры ПАК-4, а в качестве связующего - штатное консервацпонное

средство Г1ВК, как наиболее подходящее для реализации протекторной защиты образованием композиционной смазки активного действия, и принять: плотность алюминия равной: р =2700 кт/м\

а плотность ПВК равной: р =855 кг/м',

то окончательно для приведенного случая имеем окончательную математическую зависимость для ввода в ПЭВМ:

сг„ /2700

1 +1,03

(3)

_ст„/2700 + ст„,/855_

Здесь и далее теоретические предпосылки применялись к конкретным условиям технологических режимов и параметров средств механизации.

После решения задачи поиска экстремума данной функции с помощью ПЭВМ получены количественные значения концентраций наполнителя Г1АК-4 и связующего ПВК равные 100 и 0 соответственно, при которых коэффициент снижения проницаемости у имеет максимальное значение в заданных интервалах <х,нсг„„- Результаты решения на ПЭВМ задачи поиска экстремума значений функции, связывающей коэффициент снижения проницаемости с содержанием и плотностью наполнителя и связующего в композиционном покрытии

показали, что в пределе у 2,03 при ^->100% мае., а сг„„->0 % мае. в

случае использования наполнителя данной плотности. Следовательно, консер-вационное покрытие вырождается в полностью металлическое покрытие, что в свою очередь еще раз свидетельствует о необходимости экспериментального установления рационального состава разрабатываемого средства временной противокоррозионной защиты.

В то же время исследования показали, что без учета эффекта катодной протекторной защиты, имея ввиду только лишь барьерные свойства такого наполнителя смазки ПВК как ПАК-4, наиболее оптимальным с точки зрения защитной способности является их соотношение в композиции 90 и 10 % мае. соответственно. В настоящее время использование столь высоко содержащего дорогой алюминий смазочного материала является недопустимым по критерию экономической эффективности, что заставляет искать пути снижения концентрации алюминиевого наполнителя при безусловном сохранении защитных свойств.

С целью снижения концентрации порошка протекторного металла в составе защитной композиции при безусловном сохранении эффекта катодной протекторной зашиты в случае нарушения электрического контакта между час-

пщами протектора и металлической поверхностью изделия принято решение об использовании в качестве второго наполнителя электропроводящего порошка графита ГС-4.

Для приготовления композиционных смазочных материалов, в частности активного консервационного покрытия (A.c. №1816795), представляющего собой механическую смесь трех компонентов: защитный смазочный материал ПВК, порошка технической алюминиевой пудры ПАК-4 и графитового порошка ГС-4 разработано устройство (рисунок 4), которое состоит из бункеров 1 и 3 с герметично закрывающимися крышками 15, диафрагмами 16, манометрами 17, предохранительными клапанами 19 и штуцерами 20 с золотниками; бункера 2 со шнеком 14, ТЭНом 5 и термометром 6; герметичного бункера 7 со смесителем 13, ТЭНом 9 и термометром 8; трубопроводов 22 чи 23 с дросселирующими заслонками 4; трубопровода 24 с дросселирующей заслонкой 4 и обратным клапаном 21; трубопровода 25 с шестеренчатым насосом 10; трубопровода 26 с обратным клапаном 11; воздушного компрессора 18, а также электромотора 12 с приводом к шнеку 14, смесителю 13 и насосу 10.

Работа устройства заключается в следующем.

В бункеры 1 и 3 засыпаются порошки наполнителей (ПАК-4 и ГС-4), а в бункер 2 закладывают базовую смазку (ПВК). Разогрев смазочного материала до рабочей температуры производится с помощью ТЭН 5 и контролируется термометром 6, а уплотнение, перемешивание и подача разогретого смазочного материала в смесительный бункер 7 с помощью шнека 14 по трубопроводу 24. Поступление наполнителей из бункеров 1 и 3 в трубопроводы 22 и 23 соответственно обеспечивается их вытеснением эластичными диафрагмами 16 под давлением воздуха от компрессора 18. Расход составляющих компонентов при поступлении их в бункер 7 предварительно регулируется дросселирующими заслонками 4. В бункере 7 исходные компоненты перемешиваются до однородной консистенции и подогреваются с помощью ТЭН 9 до рабочей температу-

17 -z;

и-15

<1

19

20 ,

- -1б

J~i _ i-i

! :{„'

6 5 ',"■■'

-14

.18

Э-£

22—

21

s / —{jj 9

2->- Ю

11 —

м 12

Рисунок 4 - Принципиальная схема устройства для приготовления композиционных смазочных материалов

4

ры, контролируемой по термометру 8. Расплав образованного сма ¡очного материала с помощью насоса 10 нагнегаегся по цпбопроподу 25 пол рабочим давлением к выдаче на распыливаюшее устройство. Шнек 14. насос 10 п смеситель 13 приводятся в действие от электродвигателя 12. Расплавленная смесь, доведенная до требуемой степени однородности наносится на предварительно подготовленную затищаеммо поверхность При этом для более эффективной зашиты но теоретическим соображениям необходимо, чтобы ее температура превышала 100"С для улучшения испарения влаги с защищаемой поверхности.

Основным электрическим параметром коррозионных сред является их удельная обьемная электрическая проводимость (или обратная ей величина -удельное обьемное сопротивление). Величина удельной объемной электропроводимости коррозионных сред определяем типом рассматриваемых сред и зависит от ряда естественных, в том числе и климатических, факторов (температура, влажность, соленость и др.).

Основными электрическими параметрами металлических сооружений и конструкции являются удельное поперечное сопротивление применяемых на них защитных покрытии и удельное объемное сопротивление материалов, используемых для изоляции друг от друга соприкасающихся детален в целях борьбы с контактной коррозией.

В качестве перспективного способа противокоррозионной зашиты машин как интенсивной эксплуатации, так и для машин хранения предложено использование катодной поляризации всей конструкции при осуществлении метода катодной зашиты от коррозии. На рисунке 5 представлена принципиальная схема устройства для реализации метода коллективной защиты группы металлоизделий ог атмосферной коррозии (патент №2081942). Источником поляризующего потенциала в этом случае выбран посторонний источник ЭДС (промышленная сеть) или, в качестве альтернативного варианта, фотоэлектрический генератор при ее отсутствии.

Предлагаемое устройство состоит из источника тока 1, основного а1 и дополнительных Ы,...,п1 емкостей с электролитом и погруженными в них анодами 2, датчика разности потенциалов 3, выполняющего роль источника сигнала на изменение режима работы устройства в зависимости от характеристик системы металлоконструкций 4 но критерию разности потенциалов, что является следствием изменения физической величины (площади поверхности) последней и ее нотенциостагического состояния, устройства управления 5, которое служит ,хтя логической обработки информации, поступающей от датчика 3 и принятия решения на изменение режима работы устройства, устройства ком-

мутации 6, основного а2 и дополнительных Ь2,...,п2 выключателей цепей 7, причем датчик разности потенциалов 3 подключен последовательно с системой металлоконструкций 4, а устройство управления 5 соединено с датчиком разности потенциалов 3, источником питания 1 и устройством коммутации 6, имеющем механическую связь с выключателями цепей 7, каждый из которых подключает определенную емкость с электролитом и анодом 2 к источнику питания 1.

К источнику питания 1 и основной емкости с электролитом и анодрм а1, имеющим площадь поверхности равную 0,5% от площади поверхности самого малого неделимого элемента из системы металлоконструкций 4, и подключенным к источнику питания 1 через основной выключатель цепи а2, параллельно через дополнительные выключатели цепей Ь2,...,п2 подсоединены дополнительные емкости с электролитом и анодами Ы,...,п1.

Набор характеристик емкостей с электролитом и анодами (площадь поверхности анода, электрический потенциал) 2 таков, что различные варианты их включения в цепь к источнику питания 1 с помощью выключателей цепей 7 в сочетании с изменяемыми характеристиками источника питания 1 обеспечивает достаточную поляризацию системы металлоконструкций 4 и выполнение соотношения площадей системы металлоконструкций 4 и анодов 2, как 100:0,5 в любой момент времени, что является необходимым и достаточным условием эффективной работы метода катодной защиты металлов от атмосферной коррозии в условиях изоляции последних от земли.

Функционирует разработанное устройство следующим образом.

При подключении устройства к системе металлоконструкций 4 датчик 3 измеряет их потенциостатнческнй баланс и выдает сигнал устройству управления 5, которое изменяет режим работы устройства непосредственно, изменяя характеристики источника питания 1, и опосредовано - через устройство коммутации 6 - подключая (отключая) с помощью одного из выключателей цепей 7 различные комбинации емкостей с электролитом и анодами 2 в цепь (из цепи) к источнику питания 1 в зависимости от характеристик системы металлоконструкций 4 в каждый момент времени и обеспечивает необходимую и достаточную поляризацию последней.

При подключении к устройству системы металлоконструкции 4 с устойчивым электродным потенциалом (новая машина с отсутствием признаков инициации коррозионных процессов, благоприятный в данный момент времени комплекс климатических и аэрохимических факторов) или отсутствии в данный момент всех элементов системы металлоконструкций 4 (все машины на выезде) устройство управления 5 по сигналу датчика 3 отключает источник питания 1 и емкости с электролитом и анодами 2 тем самым выключая устройство и не допуская необоснованного расхода электроэнергии.

При осуществлении катодной протекторной защиты образуется гальванопара, в которой изделие является катодом, а протектор - анодом, чем и обеспечивается разность потенциалов обьект - анод, а следовательно, и разность потенциалов объект - электролит среды. Вследствие разности электрохимических потенциалов протектор - металлоизделие в цепи протекторной установки возникает электрический ток, который притекая на обьект, создает на нем потенциал более отрицательный, чем до подключения протекторной установки. При определенной защитной разности потенциалов металл - среда на объекте практически прекращается коррозионный процесс. Протектор же под действием стекающих с него токов постепенно растворяется.

Сопротивление цепи протектор - металл:

(4)

где Лн/) - сопротивление провода, соединяющего протектор с металлом, Ом;

Z, - входное сопротивление объекта, Ом;

- переходное сопротивление протектора, Ом.

Переходное сопротивление протектора складывается в основном из двух составляющих: сопротивления растеканию тока Иг и поляризационного сопротивления протектора /?„„.-,:

=Л„+ /?,„, (5)

Поляризационное сопротивление протектора можно определить по формуле:

Я.....=/С,/5н ^ (6)

где удельное поляризационное сопротивление, Ом м"; - рабочая поверхность протектора, м".

Поляризационное сопротивление является функцией плотности тока. При уменьшении плотности тока поляризационное сопротивление протектора может изменяться в значительных пределах. Сопротивление цепи протектор -металл, а также силу тока в этой цепи предварительно находят без учета поляризационного сопротивления. Определяя таким путем силу тока, находят Я,,,,, и пересчитывают Я,,.,,, и /„ с учетом Я,,,,.,.

Силу тока в цепи протектор - металл находят по формуле:

: (7)

где и)] - стационарный потенциал протектора, В;

IIе- естественная разность потенциалов металл - среда, В

Защитную плотность тока (т.е. силу тока, необходимую для защиты 1м" мегаллообъекта) можно рассчитать по формуле:

Ь,=киТ.г/Н„, - (8)

где к - коэффициент, учитывающий неравномерность распределен!гя разности потенциалов металл - среда вдоль объекта. Величина минимальной наложенной защитной разности потенциалов металл - среда:

и7,м=ии-и„ \ (9)

где и.\/- минимальная защитная разность потенциалов металл - среда, В.

Количество протекторов, необходимых для защиты 1 м2 металлообьек-та, определяют по формуле:

ЛГ = /„//„ (Ю)

При однородности электролита среды протекторы устанавливают на одинаковом расстоянии:

я = /„//„ (И)

Срок службы (в годах) протектора вычисляют по формуле:

т^1»пЧ>1п'1п (]2)

/„8760 '

где Т} - КПД протектора;

Т] - коэффициент использования материала протектора: щ„ - масса протектора, кг;

<7 - теоретическая токоогдача материала протектора. А ч/кг; /„ - сила гока, стекающего с протектора. А.

8760 - коэффициент перевода единиц измерения периода времени.

Коэффициент полезного действия протектора г] зависит от химического

сплава протектора и анодной плотности тока.

На рисунке 6 показана предложенная принципиальная электрическая схема разработанного автономного устройства противокоррозионной защиты.

Устройство состоит из солнечной батареи 1, накопительного конденсатора 2, фотодиода 3, управляемого вентиля 4, датчика величины защитного напряжения 5, источника опорного напряжения 6, конденсатора 7, бесконтактного переменного сопротивления 8. Положительный выход солнечной батареи 1 присоединен к анодному заземлению 10, а отрицательный - через управляющий вентиль 4 и датчик величины защитного напряжения 5 к защищаемому объекту 9. Параллельно солнечной батарее 1 через фотодиод 3 в цепь включен накопительный конденсатор 2. Один выход источника тока 6 подсоединен к базе составного транзистора 8, другой - к выходу датчика величины защитною напряжения 5. Конденсатор 7 включен между управляющим электродом 4 в анодом 10.

Функционирует данное устройство следующим образом.

Разность потенциалов, создаваемая солнечной батареей 1 или накопительным конденсатором 2, в зависимости от времени суток, изменяется с помощью управляемого вентиля 4, управление которым осуществляется следующим образом. Сигнал с датчика величины защитного напряжения 5 и заданное эталонное напряжение с источника опорного напряжения 6 подаются на базу составного транзистора 8. При появлении сигнала рассогласования на базе со-

Ь уу

Рисунок 6 - Принципиальная схема устройства защиты металла от коррозии

ставного транзистора 8 меняется его внутреннее сопротивление, в результате чего изменяется угол проводимости управляемого вентиля 4, а, следовательно, и величина защитной разности потенциалов относительно анодного заземления 10, равномерно распределяющаяся по объектам 9. которая контролируется вольтметром 11. Создание и поддержание разности потенциалов определенной величины на защищаемых объектах 9 и заземлении 10, обеспечивает протекание электронов от объектов 9 к заземлению 10, что обуславливает снижение скорости коррозионного износа объектов 9. Данное устройство более экономично в работе и позволяет организовать катодную защиту принудительной поляризацией группы машин в необорудованных районах в короткий срок при минимальных потерях энергоресурсов.

Выявление очагов коррозионных повревдений на возможно более ранних стадиях или предпосылок к ним. а также предвидение их развития (прогнозирование) позволит правильно оценить условия эксплуатации машин, определить эффективность применения методов и средств защиты и принять решение об их совершенствовании.

Предложено техническое средство для оперативной диагностики коррозионного состояния металлических изделий эксплуатирующихся в атмосферных условиях, например техники, путем определения наличия, формы и толщины пленок электролита на их поверхности за счет реализации механизма непрерывного контроля проводимости зон любой протяженности и конфигурации (патент №2107891). Кроме того, предлагаемое устройство может быть использовано для контроля целостности диэлектрических защитно-декоративных покрытий на металлах.

На рисунке 7 показана принципиальная схема предлагаемого устройства. Оно состоит из корпуса 1, соединенного через опорный кронштейн 9 с подвижным металлическим роликом 2, источника постоянного тока 6, микрометрического механизма 8 подачи иглы 11 в вертикальном направлении, микрогальванометра 10, устройства звуковой сигнализации 4 (например зуммера), двухпозиционного переключателя цепи 5 и переменного резистора 14. По внешней цилиндрической поверхности качения подвижного металлического ролика 2, установленного на опорном кронштейне 9 корпуса 1 устройства, нанесен слой диэлектрического покрытия 3 толщиной 1). Подвижный металлический ролик 2 электрически - через опорный кронштейн 9, двухпозишюнныи переключатель 5 и переменный резистор 14 соединяется с положительным полю-сомисточника тока 6. Подвижная игла 11 также может соединяться электрически через микрометрический механизм 8 ее вертикальной подачи, микрогать-

ванометр 10, двухпозиционный переключатель 5 и переменный резистор 14 с положительным полюсом источника тока 6.

Работает устройство следующим образом. Отрицательный полюс источника тока 6 соединяют проводником с металлическим объектом 13, подлежащим проверке на наличие пленки электролита 12. Двухпозиционный переключатель 5 устанавливают в положение I, соответствующее подключению ролика 2 к положительному полюсу источника тока 6. Оператор, удерживая корпус I устройства за рукоятку 7, прокатывает роликом 2 по исследуемой поверхности металлического объекта 13. При достижении роликом 2 пятна электролита Рисунок 7 - Принципиальная схема устройства 12 имеющего толщину пленки для обнаружения электролита на поверхности Ь1 равную или большую тол-металлического объекта щины ь слоя диэлек. -

трического покрытия 3 ролика 2 происходит замыкание цепи: источник тока 6 -корпус металлического объекта 13 - пленка электролита 12 - ролик 2 - опорный кронштейн 9 - источник звукового сигнала 4 - двухпозиционный переключатель 5 - переменный резистор 14 - источник тока 6.

Предложенное техническое средство позволяет определять наличие и форму пятна электролита не только на отдельно взятом образце, но и на довольно протяженном объекте, что значительно расширяет область его применения. Оно также существенно повышает эффективность диагностики возникновения коррозионной опасности и позволяет принять своевременные меры по противокоррозионной защите, что приводит к значительной экономии материальных средств и эксплуатационных материалов.

Значшельиая часть коррозионного эффекта, наблюдается на технике в условиях открытого хранения, а также хранящейся в неотапливаемых помеще-

ниях, что в известной степени обусловлено конденсацией влаги вследствие периодического контакта атмосферного воздуха с охлажденной ниже точки росы поверхностью изделия. Образованию конденсата на поверхности элементов машин способствуют условия, обеспечивающие интенсивное охлаждение его поверхности вследствие свободного выделения телом тепла в окружающую среду. В замкнутом объеме без источников водяного пара при понижении температуры абсолютная влажность остается постоянной, а относительная влажность увеличивается до 100%. По этой причине при использовании герметичных корпусов (полостей) с постоянным внутренним объемом необходимо учитывать возможность выпадения росы при понижении температуры воздуха. Следовательно, герметизация как таковая не предохраняет от возникновения влаги внутри скрытых полостей кузовов (корпусов) машин.

На поверхности металла в присутствие пленки атмосферной влаги с растворенными в ней коррозивными загрязнениями протекают окислительно - восстановительные реакции по следующей схеме:

4Ге ~ 2Н/)-302=2Гс20з 2Н20 ' (13)

При условии обеспечения полной герметизации замкнутого объема и исключения конвективного воздухообмена между внутренним пространством и внешней средой коррозионные процессы начнут затухать вследствие их самоторможения в результате израсходования атмосферной влаги и снижения давления насыщенных паров. \

Количество металла прореагировавшего с гидроксид-ионами молено определить по количеству влаги, имеющейся в известном объеме воздуха внутри скрытой полости.

Чтобы узнать какое количество влаги содержится в известном объеме воздуха и потенциально может сконденсироваться на поверхности металла найдем его абсолютную влажность а (г/м3), представляющую собой количество водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха, и умножим на объем замкнутой полости У„ (м3).

Масса водяного пара т, (кг) для известного объема воздуха У„:

т, -а У„ (14)

После определения количества воды, которая может вступить в реакцию с железом можем определить количество железа израсходованного в результате ОВР на аноде.

Пусть при температуре 7=20 "С в 1 м' воздуха при нормальном атмосферном давлении Р=760 мм рт.ст. Содержится «=0.01712 кг водяного пара.

Допустим, что все это количество способно сконденсировавшись вступить в реакцию с железом замкнутой полости конструкции машины. Внутрен-

ние габариты элемента конструкции примем условно равными 1.02x0.12x0.08 м. Следовательно внутренний объем, содержащий воздух, будет равен И„=0.009792 м3. Отсюда по формуле (14) находим массу водяного пара внутри замкнутой полости:

т,=0.01712 5 0.009792=0.00016763904 кг Зная массу водяного пара, заключенного внутри замкнутого объема и предположив, что весь он может сконденсировавшись вступить в реакцию с железом стали внутренней поверхности скрытой полости силового элемента кузова машины, можем по формуле химической реакции взаимодействия железа с водой определить потери массы железа:

4 Ре + 2Н:0 + 302=2Ре20у2Н20

I \

М: 224 г/моль 36 г/моль т: X 0.17 г где Л/ - молярная масса вещества, г/моль т - масса вещества, г

Решая задачу относительно X - неизвестной массы железа в формуле химической реакции находим:

X = 224■ 0.17/36= 1.058 г = 0.001058 кг Найдя массу металла вступившего в реакцию с водой и приняв допущения, что реакция протекает до полного расходования воды и имеет равномерный характер по всей площади поверхности можем определить на какую глубину (толщину) прокорродирует металл.

Площадь внутренней поверхности замкнутого объема:

$=2А В+2ВС+2А С, (15)

или .Ч^2(АВ+АС+ВС), где/1, В, С - длины сторон принятого прямоугольного элемента, м

Если взять размеры прямоугольного элемента замкнутой конструкции равными:

А =1.02 м, В=0.12 м, С=0.08 м, тогда Б=0.4272 м2.

Глубина прокорродировавшего металла, м:

Л=(У5, (16)

где V - объем прокорродировавшего металла, м3,

У=„1/Р, (17)

где Р - плотность металла, для стали принимаем Р =7874 кг/м3; т - масса прокорродировавшего металла, кг. Подставляя (17) в (16) находим Л:

И=т/( Р X) (18)

Л = 0.001058/(7874 5 0.4272) = 3.14527782614 51(Г7м

Необходимо учитывать, что столь малая толщина стали способная про-корродировать с данным количеством влаги в известном объеме замкнутой полости не должна вводить конструкторов и эксплуатационников в заблуждение по причине более высоких значений коррозионного износа в реальных условиях эксплуатации, где имеет место массоперенос воздуха из вне внутрь полой конструкции и обратно вследствие конвективного движения. В таком случае окислительно-восстановительные реакции протекают с большей интенсивностью и непрерывно до полного физического износа замкнутого элемента и нарушения работоспособности машин.

Приняв для условий Рязанской области среднегодовую скорость коррозионных разрушений К=100 мкм/год и учитывая, что в году 8760 часов (365x24=8760), вычислим время, необходимое для завершения окислительно-восстановительных реакций с известным количеством исходных компонентов -воды и железа:

К = 100мкм/год = 0.0001 м/год = 0.0001/8760 =1.14155251142 Slff* м/ч

T=h/K (19)

Т=27.5526337569 ч

где Г - время, в течение которого стенки герметично-замкнутой скрытой полости кузова машины прокорродируют на толщину h при средней скорости коррозии равной К и длине сторон замкнутой полости равной А, В и С соответственно

Конструкция толщиной в Л=0.001 м при непрерывном протекании окислительно-восстановительных реакций со скоростью К = 100 мкм/год = 1.14155251142 Slff* м/ч в соответствии с (19) прокорродирует за время: Т=0.001/1.14155251142 5. 010 5-8 0=87599 ч 87599/24=3649.95833333 суш или 3650 суток эксплуатации (хранения) при условии, что в составе электролита имеются лишь фоновые загрязнения и отсутствуют другие вещества, ускоряющие скорость окислительно-восстановительных реакций.

Таким образом стальной элемент конструкции машины толщиной в 1 мм при средней скорости равномерного коррозионного разрушения прекратит существование через 3650 суток или примерно через 10 лет. Кроме того надо учитывать, что равномерный вид коррозионного разрушения в реальных условиях эксплуатации почти не встречается, поэтому данную скорость коррозионного разрушения необходимо переложить на точечный (питтинговый) вид разрушения металла, что намного сократит время сквозного поражения металлических элементов конструкций.

Предлагаемый способ (патент №2107748) в отличие от известных ранее позволяет осуществить более эффективную противокоррозионную защиту

внутренней поверхности скрытых полостей кузовов (корпусов) машин за счет ускорения пленкообразования противокоррозионного покрытия сушкой его горячим воздухом и заполнения под давлением замкнутого объема аэрозолем пенопласта с последующим его самоотверждением, в результате чего происходит вытеснение воздуха и исключается проникновение снаружи влаги, атмосферного воздуха и агрессивных газов - основных катализаторов коррозионных процессов. Кроме того, обладгйощий определенной механической прочностью пенопласт заполнив внутренний объем скрытой полости повышает сопротивляемость силовых элементов кузова (корпуса) машины деформации кручения и изгиба, а также повышает эргономические показатели за счет общего снижения уровня шума и вибрации.

На рисунке 8 представлена схема установки для реализации разработанного способа противокоррозионной защиты внутренней поверхности скрытых полостей кузовов (корпусов) машин.

1 - пистолет-распылитель; 2,5 - воздушные шланги; 3 - шланг для консерваци-онного материала; 4 - бак для консервационного материала; 6 - компрессор; 7 -пенополиуретан с растворителем; 8 - аэрозольный баллон; 9 - сифонная трубка; 10 - распыливающее устройство

Рисунок 8 - Схема установки для проведения опытов по реализации метода противокоррозионной защиты скрытых полостей

Технологический процесс использования установки для определения наиболее рациональных ее параметров был установлен следующий: -промывку полостей горячей водой; -просушку полостей сжатым горячим воздухом;

-нанесение средств временной противокоррозионной защиты на внутренние поверхности полостей;

-повторную просушку полостей сжатым горячим воздухом; -заполнение внутреннего объема полостей аэрозолем пенопласта с последующим его самоотвержденнем.

В разделе «Программа и методика экспериментальных исследований» изложена программа исследований, представлены материальное обеспечение, измерительная аппаратура, алгоритм проведения и осуществлена постановка задач на экспериментальное исследование теоретических предпосылок к разработке метода противокоррозионной защиты металлических объектов от атмосферной коррозии наложением защитного потенциала образованными гальваническими парами при применении протекторов в составе покрытия и принудительной поляризацией от внешнего источника питания. Принято решение о проведении экспериментальных исследований по уточнению оптимальных параметров защитной композиции: концентраций наполнителей ПАК-4 (Х1), ГС-4 (Хг) и толщины пленки покрытия (Хз), и характеристик устройства коллективной защиты: величины защитного потенциала (Х1) и удельной площади анода (Х2). Представлены обоснования по выбору независимых факторов и параметров отклика экспериментов. Разработаны уровни и интервалы варьирования,

а также матрицы планирования и схемы экспериментов. На рисунке 9 представлена схема установки для проведения эксперимента по исследованию оптимальных параметров и режимов работы устройства коллективной защиты. ч

Выбран общий вид математических зависимостей, отражающих причинную зависимость отклика от величины значимых факторов, определяющих динамику поляризации металлического объекта и торможения коррозионных процессов. Представлен обзор оптимальных методов математической интерпретации исследуемых процессов и разработана частная методика сбора и обработки исходной информации. Приведены структура расчетов, их математическое и программно-аппаратное обеспечение, схема (алгоритм) расчетов, требования к точности и форме пред-

и-

-О2

©

□ □

1 1 , ! / !Ц1 / 1 / / 4

I; !/ * /■ № < 1 1 ; / / ; / а / 1 0®

1 - блок питания; 2— переменное сопротивление; 3 - анод; 4 - емкость с электролитом; 5,6 - миллиамперметры; 7 - камера искусственного климата; 8 -образцы; 9 - милливольтметр; 10 -хлорсеребрянный электрод сравнения

Рисунок 9 - Схема установки для проведения эксперимента по исследованию рациональных параметров устройства коллективной защиты группы металлических объектов от атмосферной коррозии

ставления результатов, а также частная методика проведения машинных (вычислительных) и лабораторных (имитационных) экспериментов.

В разделе «Результаты экспериментальных исследований» представлены результаты экспериментальных исследований, их математическая обработка и полученные выводы. Состав средства механизации для приготовления комбинированных смазочных материалов, их параметры и режимы их работы оценивались по эксплуатационному показателю - защитной способности консерваци-онного материала, что, в свою очередь зависит от состава его ингредиентов. Исследована динамика развития коррозионных процессов под тонкими пленками электролита в режиме постоянной конденсации и повышенной температуры. Экспериментальные исследования по уточнению оптимального состава активного консервационного покрытия проведены в сравнении с известными консер-вационными системами, что позволило объективно судить об эффективности предложенного метода их модернизации путем наполнения протекторным ингредиентом.

Проведенные исследования на установке предложенного состава показали, что дозирование компонентов выбранным оборудованием можно осуществить с наименьшей погрешностью, образованная механическая смесь защитной смазки ПВК с наполнителями получается достаточно однородной. При приготовлении такого покрытия необходимо, чтобы наполнители имели относительную влажность не более 15%, а смазка ПВК была подогрета до температуры 80-90°С. Приготовленная путем механического смешивания указанных компонентов защитная композиция окончательно подогревается до температуры 120°С и подается к распыливающему устройству для нанесения на открытые наружные поверхности металлических элементов СХТ.

Для проведения сравнительных испытаний защитной способности на установке для приготовления композиционных смазочных материалов (рисунок 4) были подготовлены 8 различных составов активного консервационного покрытия различающиеся 4 вариантами соотношения ингредиентов и 2 вариантами толщины покрытия:

1-ПВК-80%, ПАК-4 - 10%, ГС-4 - 10%, толщина 0,15мм

2-ПВК-80%, ПАК-4 - 10%, ГС-4 - 10%, толщина 0,05мм

3-ПВК-88%, ПАК-4 - 2%, ГС-4 - 10%, толщина 0,15мм

4-ПВК-88%, ПАК-4 - 2%, ГС-4 - 10%, толщина 0,05мм

5-ПВК-88%, ПАК-4 - 10%, ГС-4 - 2%, толщина 0,15мм

6-ПВК-88%, ПАК-4 - 10%, ГС-4 - 2%, толщина 0,05мм

7-ПВК-96%, ПАК-4 - 2/'о, ГС-4 - 2%, толщина 0,15мм

8-ПВК-96%, ПАК-4 - 2%, ГС-4 - 2%, толщина 0,05мм

На рисунке 10 представлена графическая интерпретация скорости коррозионных процессов для 8 вариантов покрытий активного консервационного покрытия (опыты №№ 1-8), незащищенных образцов (контрольная группа из трех образцов на каждую из четырех серий испытаний - опыт №9), образцов покрытых штатным лакокрасочным покрытием (опыт №10) и образцов покрытых штатным лакокрасочным покрытием в сочетании с активным консерваци-онным покрытием (опыт №11), для образцов покрытых четырьмя штатными консервационнымн материалами -ПВК, НГ-204У, НГ-216Б и ИВВС (опыты №№12-15). Из анализа развития процесса видно, что наибольшей защитной способностью по критерию величины удельных средних коррозионных потерь обладает схема активного консервационного покрытия №7. ;

/

/

/

#

У

У

¡г

^ 1

720 Т. ч

720 Т, ч

12

13

14

15

Рисунок 10 - Средние удельные коррозионные потери в опытах №№1-15

Построены графические образы взаимного влияния сочетаний факторов на параметр оптимизации и найдены области оптимального сочетания независимых факторов (рисунки 11 и 12).

Проведено аналитическое моделирование процесса электрохимической защиты путем реализации вычислительного эксперимента интерполированием

области факторного пространства на основе математических моделей, полученных в ходе регрессионного анализа.

и,'/. - з г, ' 1 з 5 7 9 11

Х2, %

Рисунок 11 - Поверхность отклика и контурный график на факторной плоскости при толщине пленки Х1=0,15 мм и времени экспозиции Т=540 ч

Рисунок 12 - Поверхность отклика и контурный график на факторной плоскости при толщине пленки Х1=0,05 мм и времени экспозиции Т=720 ч

Для уточнения вида математических моделей, отражающих причинно-следственную связь между факторами и выходом эксперимента необходимо выполнить регрессионный анализ массива данных, полученных опытным путем. Количественные оценки выхода эксперимента (параметра оптимизации) были определены методами многомерного регрессионного анализа.

В общем виде статистические полиномиальные регрессионные математические модели описывающие процесс электрохимической защиты металла с использованием активного консервационного покрытия выглядят следующим образом:

при времени экспозиции Т=180 часов

У=0,186169045+0,304Х,+0,291Х2-0,14Х.,; (20)

при времени экспозиции Т=360 часов

Y=0,405419994+0,382Xi+0,332X2-0,1ЗХ3; (21)

при времени экспозиции Т=540 часов

Y=0,787071065+0,421Xi+0,353X2-0,23X3; (22)

при времени экспозиции Т=720 часов

Y= 1,402916667+0,329Х,+0,32Х2-0,417Х3 (23)

Факторы, входящие в модели, приведены на странице 27 автореферата.

Согласно полученной математической модели параметр оптимизации (удельные коррозионные потери) снижается с увеличением толщины слоя защитной композиции и концентрации отдельных наполнителей. Наибольшее влияние на величину функции отклика оказывает эффект первого и эффект взаимодействия первого и второго факторов (толщины слоя ¡и концентрации протекторного наполнителя).

Решение задачи оптимизации состава активного консервационного покрытия проводили путем интерполирования области факторного пространства варьируя задаваемые ПЭВМ значения аргументов статистической модели (23) на всем интервале от нижнего до верхнего уровней с использованием программной среды «EUREKA».

Результаты коррозионного мониторинга в режиме ускоренных испытаний защитной способности различных схем активного консервационного покрытия с последующим регрессионным и корреляционным анализами позволили установить, что наиболее рациональной по критерию противокоррозионной защиты является схема, которая содержит ингредиенты в следующей пропорции, % мае.:

смазка ПВК - 96

техническая алюминиевая пудра ПАК-4 - 2 графитовый порошок ГС-4 - 2

Проверенная экспериментально наиболее рациональная толщина слоя активного консервационного покрытия рекомендуется 0.15 мм. В эксплуатационных условиях активное консервационное покрытие, как и другие пластичные защитные смазки наносят лопаткой или кистью, в расплавленном виде - кистью или окунанием деталей. При консервации изделий смазками, нагретыми до 120 °С, происходит не только полное их обезвоживание, но и испарение с консервируемой поверхности конденсационной влаги, неизбежно имеющейся на металле. Отсутствие влаги под консервационным покрытием значительно снижает вероятность возникновения коррозионных разрушений. Нанесение активного консервационного покрытия в расплавленном виде обеспечивает ровный ее

слой одинаковой толщины без разрывов. Толщина слоя, остающегося па изделиях после окунания, определяется вязкостью расплавленной смазки, которая зависит от температуры нагрева. Если нужно нанести сравнительно толстый слой, то окунают изделия в активное консервацнонное покрытие при более низкой температуре. В случае необходимости утоньшения слоя, температуру повышают. Очень важно, чтобы слой активного консервационного покрытия не содержал пузырьков воздуха. Их присутствие понижает адгезию смазки к металлу, ее непроницаемость, а следовательно, и защитную способность. Поэтому необходимо применять расплавленную смазку, в которой почти не содержится пузырьков воздуха. Нанесение разработанного активного консервационного покрытия необходимо производить при температуре окружающей среды не ниже +5°С и относительной влажности воздуха не выше 70%. Поэтому при неблагоприятных погодных условиях нанесение активного консервационного покрытия следует проводить в закрытом отапливаемом помещении. Перерыв между подготовкой поверхностей к нанесению защитной композиции и самим процессом не должен превышать два часа.

С целью уточнения количественных показателей расхода защитных материалов на базе войсковой части 02565 в период с 2.7.97г. по 5.8.98г. были проведены работы по опытной консервации машин хранения. Опытной консервации было подвергнуто 16 машин, 6 из которых было размещено в неотапливаемом хранилище, а 10 машин размещались на открытой площадке с грунто-щебеночным покрытием. В ходе работ по консервации наружных поверхностей деталей и узлов техники хранения было установлено, что снижение расхода активного консервационного покрытия достигало 11% от принятых норм.

Опыт применения способа противокоррозионной защиты с применением активного консервационного покрытия показал, что трудоемкость работ при этом снижается в 1,5 раза, на 18% снижается расход эксплуатационных материалов и более чем вдвое увеличивается срок службы штатного лакокрасочного покрытия. '

Опыты по изучению влияния конструктивно-технологических параметров устройства катодной защиты на динамику развития коррозионных процессов в атмосферных условиях были проведены па лабораторно -'производственной установке (рисунок 9), для чего были собраны и испытаны 4 схемы различающиеся двумя вариантами величины защитного потенциала (/м,ц) и двумя вариантами удельной площади анода (5():

1-/,™.=0.5мА/м2, 5.1=0.5%

2-ум„,= 1.5.мА,\г, 5.1=0.5%

3-/м«г0.5мА/м2, £,=1.5%

4-у,а„(=1.5мА/м2, ^=1.5%

На рисунке 13 представлена графическая интерпретация скорости коррозионных процессов для 4 вариантов конструктивно-технологических схем устройства катодной защиты и для стальных незащищенных образцов (контрольная группа - опыт №5). Из анализа развития процесса видно, что наибольшей защитной способностью по критерию величины удельных средних коррозионных потерь обладает схема №3.

1,5

04

1 А

! 1 } Л

L

720

3,0 2,5 2,0

S?

if 1,5 21,0 0,5 0,0

Ч А

/

V г

У

г

540 720 Т.ч

1/5 2/5 3/5

Рисунок 13 - Средние удельные коррозионные потери в опытах №№ 1-5

Для определения направления влияния всевозможных комбинаций факторов на выход эксперимента с помощью интегрированной системы обработки данных «STATISTICА 5.0» для ПЭВМ были построены графические интерпретации поверхностей отклика (рисунок 14).

Постановка задачи на проведение регрессионного анализа по результатам эксперимента с последующей их обработкой методом наименьших квадратов и аппроксимацией процесса электрохимической защиты в виде полинома первой степени были проведены с помощью интегрированной системы обработки данных «STATISTICA 5.0» для ПЭВМ.

Согласно данным регрессионного анализа:

для времени экспозиции равном Т=180 часов полиномиальная модель имеет следующий вид

Y=0,096667+0,884064Х,-0,456434Х2; (24)

для времени экспозиции равном Т=360 часов полиномиальная модель имеет следующий вид

Y=0,2555+0,914025Х,-0,385324Х2; (25)

для времени экспозиции равном Т=540 часов полиномиальная модель имеет следующий вид

Y=0,541333+0,899633Х,-0,41286Х2; (26)

Т.ч

для времени экспозиции равном Т=720 часов полиномиальная модель имеет следующий вид

У=0,913083333-1-0,886684Х|-0,435095X2 (27)

Факторы, входящие в модели, приведены на странице 27 автореферата.

0.6 «.»

XI. в

"о.6,.?----ОГ. °.Н 1,0

и,4 0,4

Х2, %

Рисунок 14 -Поверхности отклика при времени экспозиции Т=180ч, Т=360ч, Т=540ч и Т=720ч соответственно

Согласно полученной математической модели параметр оптимизации (удельные коррозионные потери) снижается с уменьшением величины защитного потенциала и увеличением удельной площади анода. Наибольшее влияние на величину функции отклика оказывает эффект первого фактора (величина защитного потенциала). Оба значения факторов во всех моделях были определены как значимые, что говорит о достаточной степени их адекватности.

По схеме, представленной на рисунке 8, была собрана установка для сравнительных испытании штатной технологии противокоррозионной защиты скрытых полостей и разработанного способа противокоррозионной зашиты

скрытых полостей путем нанесения на внутренние поверхности пленкообразующих ингнбированных нефтяных составов и заполнения внутреннего объема аэрозолем пенополиуретана с последующим самоотвержденнем последнего. Исследование параметров функционирования установки было выявлено, что наиболее рациональным с точки зрения повышения защитной способности и эргономических характеристик оказался следующий режим работы: -промывку горячей (80-90 "С) водой;

-просушку сжатым горячим (70-80 °С> воздухом под давлением 2-10

МПа;

нанесение средств временной противокоррозионной защиты под давлением 0,3 МПа:

-повторную просушку сжатым горячим (70-80 °С) воздухом под давлением 2-10 МПа; :

-заполнение внутреннего объема полостей аэрозолем пенопласта под давлением 0,3 МГ1а- с последующим самоотверждением в течение 1 часа.

В таблице 1 представлены значения показателей, характеризующих сравнительную эффективность известного и разработанного способа противокоррозионной защиты скрытых полостей кузовов (корпусов) машин.

Таблица 1 - Значения показателей характеризующих сравнительную эффективность известного и разработанного способа противокоррозионной зашиты скрытых полостей кузовов (корпусов) машин

Варианты4

Показатели извест- заявляе-

ный мый

Время высыхания противокоррозионного состава

на внутренних поверхностях скрытых полостей, ч. Относительная механическая прочность силовых 4...6 0,3

элементов кузова, % 100 103-110

Относительный показатель уровня шума в зоне движения , % 100 90-92

Относительный показатель уровня вибрации кузова, о/ /0 100 87-94

Скорость коррозии внутренних поверхностей скры-

тых полостей в режиме интенсивной эксплуатации,

м км/год 60-100 10-15

Скорость коррозии внутренних поверхностей скры-

тых полостей в режиме содержания на хранении з не-

отапливаемом помещении, мкм/год 5-10 0.09-0.4

Защитные свойства полимерных пленок лакокрасочного покрытия со временем снижаются в результате воздействия агрессивных факторов внешней среды и внутренних процессов. Качественную оценку состояния изоляционного лакокрасочного покрытия можно производить по величине его электрического сопротивления (таблица 2).

Таблица 2 - Качественная характеристика покрытии

Качество изоляции Повреждения изоляции Пределы удельного электрического сопротивления, ОМ м

Отличное Хорошее Удовлетворительное Плохое Очень плохое Совершенно разрушенное покрытие Нет Самые мелкие в единичном количестве Мелкие в небольшом количестве Заметные на значительной площади Покрытие сильно разрушено Следы покрытия на изделии >10000 10000...1000 1000...100 100...10 10...5 <5

На рисунке 15 представлена траектория перемещения разработанного устройства (рисунок 7) при измерении формы и толщины пятна электролита на

Проведенные исследования позволили определить наиболее рациональные режимы работы данного устройства при использовании его в составе диагностического прибора для определения коррозивности среды. При достижении роликом-электродом пятна электролита замыкается электрическая цепь на зуммер и оператор услышав звуковой сигнал отмечает (мелом) на поверхности изделия 13 место вхождения в зону, покрытую пленкой электролита 12. Затем он дей-Рисунок 15-Траектория перемещения ствУет в зависимости от поставленной устройства для обнаружения электро- задачи: либо продолжая прокатывать лита на поверхности металлического роликом 2 устройства по исследуемой объекта поверхности 13 в направлении стрелок

металлической поверхности.

А,В,...,Ы. как изображено на рисунке 16 н, отмечая места входа (а1.Ь1...',п1) и

выхода (а2,Ь2.....п2) устройства из зоны покрытой пленкой элекчролига 12

уточняет местоположение и конфигурацию этой зоны, либо приступает к определению толщины пленки электролига 12. Определение толщины пленки электролита 12 производится следующим образом. Двухпозицпонный переключатель 5 устанавливается в положение II (рисунок 7). Удерживая корпус устройства 1 за рукоятку 7 на месте возникновения ¡вукового сигнала оператор с помощью микрометрического механизма 8 вертикальной подачи иглы 11 перемещает последнюю в направлении исследуемой поверхности 13 отмечая но шкале микрометрического механизма 8 положение иглы 11 при первом слабом сигнале микрогальванометра 10 (что соответствует достижении иглой 11 поверхности пленки электролита 12) и при последующем максимальном показании микрогатьванометра 10 (равном току замкнутой цепи и соответствующем достижению иглой 11 механического контакта с металлической поверхностью 13). Толщина пленки 12 электролита Ы определяется как абсолютная величина разности показаний шкалы микрометрического механизма 8 в моменты касания иглой 11 поверхностей пленки электролита 12 и металлической поверхности исследуемого объекта 13.

Применение указанного устройства в отличии от существующих технических средств позволяет вести оперативный контроль за состоянием поверхностей объектов СХТ, определять область наличия пятна электролита, коррози-

\

онные повреждения поверхности и своевременной принимать меры по их устранению и предупреждению.

В разделе «Разработка метода прогнозирования объема технологических воздействий на технику хранения» отмечается, что поддержание надежности и повышение эффективности эксплуатации СХТ можно достичь не только путем применения более совершенных методов и средств противокоррозионной защиты, но и также разработкой и использованием передовых методик планирования и организации процесса технологического воздействия на машины при подготовке и содержании на хранении.

В настоящее время категории условий эксплуатации определяются для всех групп деталей и конструкционных материалов. Хотя очевидно, что при одних и тех же погодно-клнматнческих условиях (показателях температурно-влажноетпого комплекса) процессы старения, биоповреждеиня и коррозионного износа протекают с различней интенсивностью.

Рассматривал возможность исключения отдельных операций по противокоррозионной защите .металлических деталей и узлов и тем самым сокрлще-

ния трудоемкости технологического процесса консервации машин, мы полагаем, что наиболее целесообразно оценивать необходимость изменения режима технологического воздействия по противокоррозионной защите машин не по косвенным (качественным) характеристикам какого-либо климатического региона, а по результатам прямого расчета прогнозируемых коррозионных потерь в каждом конкретном месте размещения сельскохозяйственных машин.

В зависимости от темпоратурно-влажностных и аэрохимических характеристик атмосферы скорость коррозионного износа одного и того же металла может изменяться в десятки и сотни раз. По этой причине при планировании технологического процесса эксплуатации (хранения) различных металлических объектов в странах, охватывающих несколько климатических и аэрохимических зон необходимо учитывать влияние климата и загрязненности атмосферы на коррозионное поведение металлов и сплавов. Даже в пределах атмосфер одного типа можно наблюдать различные скорости коррозионного износа. Поэтому для того, чтобы правильно судить о коррозионном поведении технического объекта в том или ином районе, необходимо иметь ясное представление о климатических условиях этого района, составе атмосферы, ее влажности, колебаниях температур и т.п. Основываясь на изучении многолетних статистических данных, можно прийти к заключению, что агрессивность атмосферы является для данного района более или менее величиной постоянной. Динамика коррозионных процессов настолько индивидуальна для каждого отдельно взятого географического региона, что уместно в отношении первого говорить не как о дискретной, а как о непрерывной функции от абсолютных величин корро-зионно-агрессивных факторов среды. Принятое деление территории РФ и земного шара в целом на зоны по степени их коррозивности настолько условно, что говорить об объективности представления динамики коррозионного износа только по географическому фактору было бы, по меньшей мере, не совсем корректно.

Функция, описывающая динамику коррозионных процессов для стали во времени, в общем виде выглядит следующим образом:

где V- скорость коррозионного износа стали но истечении времени 7'с начала экспонирования, мкм/год; К0- начальная скорость коррозионного износа стали, мкм/год; а- коэффициент, характеризующий пассивирующие свойства пленки

продуктов коррозии; 7- время экспонирования, год.

К„ = 1 16.659-1.2244»' + 281.723С,,Л + 0.9566С,., (29) я = 2.4547-0.0295И' + 3.9797СЛ(,4 +0.0163С(7 (30)

где 1Г - среднегодовая относительная влажность воздуха, %;

- среднегодовая концентрация сернистого газа в атмосфере, мг/м';

- среднегодовая концентрация ионов хлора в атмосфере, мг'м'.сут.

Применение выражений (28-30) позволяет прогнозировать скорость коррозионного износа стати в любой момент времени в различных климатических районах планеты со средней погрешностью не превышающей 15°о. Модель-функция (28) удовлетворительно описывает изменение скорости коррозионных процессов стати во времени до периода стабилизации коррозионного износа. Это обуславливает возможность использования предлагаемого;расчетного метода для прогнозирования динамики коррозионных процессов в различных климатических районах на срок до 15-20 лет. Прогнозирование на более длительные сроки может дать значительные расхождения расчетных и наблюдаемых скоростей.

Исходя из этого, автор предполагает, что данная расчетно - математическая модель может быть использована для осуществления долгосрочного прогнозирования надежности СХТ по критерию сохраняемости.

По мнению автора, недостаток существующего подхода к планированию объема технологического воздействия на объекты СХТ хранения в том, что он, опираясь на ГОСТ-16350, в качестве основных климатических факторов при районировании территории Российской Федерации для технических целей признает лишь косвенные показатели коррозивности окружающей среды (концентрацию коррозивных компонентов в атмосфере). Анализируя результаты ранее проведенных исследований автор пришел к выводу о необходимости видоизменения характеристики категорий условий эксплуатации техники. Наибольшей достоверности и наглядности при определении реальной опасности коррозионного износа металлов можно достичь используя только количественный метод определения характера коррозивности атмосферы по результатам непосредственного расчета прогнозируемых коррозионных потерь.

Как показывает анализ наиболее целесообразно оценивать необходимость изменения режима технологического воздействия по противокоррозионной защите машин не по косвенным (качественный метод) характеристикам какого-либо климатического региона, а по степени коррозивности, определяемой расчстно-апалптнческнм методом по фактическим величинам скорости коррозионных процессов (количественный метод) в каждом конкретном месте раз-

мещения СХТ на основе результатов прямого экспресс расчета прогнозируемых коррозионных потерь массы металла.

Результатом проведенных теоретических исследований является разработка основ общей методики инженерного прогнозирования технического состояния объектов СХТ хранения в зависимости от интенсивности их коррозионного износа, как одного из основных факторов, снижающих уровень технического состояния образца в целом. В основе разработанной методики лежит математическое моделирование процесса изменения во времени степени коррозионного износа рассматриваемой конструкции, при этом понятие прогноза строится на базе вероятностной связи введенного параметра зависимой переменной V- средней абсолютной величины износа и независимой Т- временем экспозиции (хранения) дифференцировано для каждой конкретной схемы противокоррозионной защиты.

Количественный метод определения категорий условий хранения СХТ состоит в сборе объективной информации о климатических характеристиках конкретного региона, сообщении их вычислительной системе и задании ей вида аналитической модели, адекватно описывающей динамику коррозионных процессов. После решения системы уравнений, результаты подставляют в таблицу 3, определяют количественные характеристики категорий условий хранения и назначают режим технологического воздействия по консервации машин в зависимости от реальной прогнозируемой коррозивности региона.

В разделе «Результаты внедрения и экономическая эффективность предложенных способов и средств механизации обеспечения поддержания климатической надежности сельскохозяйственной техники» приведены исходные данные, методика и результаты расчета экономической эффективности разработанных и предложенных мероприятий по поддержанию эксплуатационной надежности СХТ.

Результаты исследований использованы при планировании и организации работ по консервации и техническому обслуживанию машин в четырех хозяйствах Старожиловского, Сапожковского, Ряжского и Скоиинского районов Рязанской области, Управлении сельского хозяйства и продовольствия администрации Рязанской области, в войсковых частях 06017, 02565, а также в автомобильной службе Управления вооружения Северо-Кавказского военного округа и приняты к внедрению Управлением службы войск и безопасности военной службы Генерального штаба Министерства обороны РФ и Главным автобронетанковым управлением Министерства обороны РФ.

Таблица 3 - Характеристика категории условии хранения техники (вариант)

Скорость атмосферной коррошн спинII. мкч/.'о*)' УСЛОВИЧ ратещення техники Категории лсловпй хранения в клил|.|тическо\1 районе

холодном л меренном

1ьЬ И, .11, 11,,. II,; П.,

1.3... 70,0 ' 70,0... 150,0 >150,0 у) Полл жирным рочивности 1|.. II;; - ООО'ШЛ' л. С. Ж. ОЖ-л На открытой плоталке Пол навесом В изрытом неотапливаемом полкчдеини В отапливаемом пол1ешснш1 На открытой площадке Под навесом В закрытом нсогаплнвлелюм помещении В отаплнваемол1 помещении На открытой площадке Под навесом В ?акрытом неотапливаемом помещении В отаатпваемом помещении клренвом выделена масть табл нешнеп среды 1ение климатических районов п егкап. ср:дн'п. жееттая и очень Ж Ж С л ож ж с л ож ож ж л шы предлагаел о ГОСТ 16350-•л.'ссткая категе Ж Ж С Л ож ОЖ Ж Л ОЖ ОЖ ж Л шк применен рин УСЛОВИИ э с с Л ОЖ Ж С но в качестве ;спллатццин со ОЖ ОЖ Ж' ож ож ж ож ож ж рнтерня кор-отвстствснно

Из анализа расчетов, представленных в разделе видно, что использование активное консервационного покрытия в качестве единого консервационно-го материала для защиты открытых металлических поверхностей СХТ повышает защитную способность в 2,73 раза, что дает экономию на один зерноуборочный комбайн типа СК-5М в размере 38,63 руб. или 19,64 % от базовой технологии консервации, а использование устройства коллективной защиты повышает защитную способность в 2,47 раза, что дополнительно дает экономию в размере 44,24 руб. или 7,96 % от базовой технологии консервации.

Применение устройства для осуществления принципа оперативной диагностики коррозионного состояния металлических изделий, эксплуатирующихся в атмосферных условиях, а также установки для осуществления способа противокоррозионной защиты скрытых полостей кузовов (корпусов) позволяет снизить трудозатраты на проведение работ по диагностированию изменения качественного состояния СХТ и подготовке машин к хранению на 12°о.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1.При эксплуатации сельскохозяйственных машин происходит неуклонное снижение их надежности как в процессе использования (активный износ), гак и при хранении (пассивный износ). Величина активного износа машин зависит от условий и интенсивности их эксплуатации, а пассивного - от качества изготовления, консервации и уоловий хранения.

Надежность функционирования машин и оборудования в атмосферных условиях во многом зависит от эффективности защиты их от коррозионного износа как при использовании, так и в период хранения. Срок службы машин можно увеличить путем качественной защиты ее от атмосферной коррозии и проведения комплекса мероприятий по совершенствованию технологического процесса хранения. Это, в свою очередь, позволит увеличить долговечность и повысить техническую готовность машин, сократить количество отказов, снизить затраты на эксплуатацию.

2.Теоретически доказано, что повышение эффективности противокоррозионной защиты металлических объектов эксплуатирующихся в условиях атмосферы может быть достигнуто за счет реализации предложенных и разработанных нами технологических приемов:

-усовершенствованной технологии и средства механизации для приготовления композиционных смазочных материалов, например, активного кон-сервационного покрытия, работающего по принципу катодной протекторной защиты с образованием гальванических пар и принудительной поляризацией металла объекта защиты с последующей пассивацией его поверхности;

-усовершенствованной технологии и средств механизации для осуществления принципа катодной защиты принудительной поляризацией металла объекта наложением защитного потенциала от внешнего источника опорного напряжения;

-усовершенствования процесса и средств механизации для осуществления принципа оперативного диагностирования наличия очагов коррозионных процессов на поверхности объекта защиты;

-усовершенствованной технологии и средств механизации для осуществления принципа противокоррозионной защиты скрытых полостей кузовов (корпусов) машин;

3.Конструктивно-технологическая схема установки для приготовления композиционных смазочных .материалов должна содержать емкости для накопления исходных материалов, устройства для их дозирования, подогрева, при

необходимости обезвоживания, смешивания и нагрева механической смеси до требуемой температуры при подаче на защищаемые поверхности.

Рабочий процесс установки должен быть организован следующим образом. В накопительные емкости подаются предварительно обезвоженные до влажности 15% протекторные ингредиенты, дозируются в необходимых пропорциях и подаются в предварительно подогретою до 80-90 "С смазку Г1ВК. затем перемешиваются. Полученная смесь нагревается до температуры 120 "С и затем наносится на предварительно подготовленную поверхность объекта консервации, в результате чего обеспечивается реализация механизма протекторной защиты металла.

Установлено, что оптимальный состав разработанной защитной композиции (A.c. №1816795) должен содержать смазочный материал ПВК, наполнители ПАК-4 и ГС-4 в пропорции по массе 96, 2 и 2 соответственно. Достаточной эффективной толщиной пленит защитного покрытия является 0,15 мм, что обеспечивает увеличение защитной способности в 2,73 раза, снижение расходов на консервацию на 19,64%, а также повышение производительности труда в 1,5 раза.

4.Конструктивно-технологическая схема устройства для осуществления принципа катодной защиты принудительной поляризацией металла объекта наложением защитного потенциала от внешнего источника ЭДС (патент №2081942) должна содержать источник опорного напряжения, основноц и дополнительные анодные узлы, датчик разности потенциалов, блок управления, блок коммутации, основной и дополнительные выключатели цепей.

Рабочий процесс устройства должен быть организован следующим образом. При подключении устройства к системе защищаемых объектов датчик разности потенциалов измеряет их потенциостатический баланс и выдает сигнал блоку управления, который регулирует режим работы устройства - непосредственно - изменяя характеристики источника питания, и опосредовано - через блок коммутации - подключая (отключая) с помощью одного из выключателей цепей различные комбинации емкостей с электролитом и анодами в цепь (из цепи) к источнику питания в зависимости от характеристик системы «группа объектов защиты - среда» в каждый момент времени и обеспечивает необходимую и достаточную поляризацию последней. Таким образом реализуется принцип «следящего» действия за динамическим характером изменения основных параметров противокоррозионной защиты.

Оптимальным» значениями по критерию снижения интенсивности протекания коррозионных процессов будут являться следующие величины параметров устройства катодной защиты:

-удельная суммарная площадь подключенных к цепи анодов в составе системы анодных узлов - 0,5%;

-абсолютная величина защитного потенциала на системе объектов защиты - 1,5 В.

Установлено, что применение устройства катодной защиты с указанными параметрами обеспечивает повышение защитной способности системы объектов в 2,47 раза, снижение трудоемкости работ по поддержанию климатической надежности машин хранения в 12 раз, а также снижает эксплуатационные затраты на консервационные материалы в 7,96 раза.

Конструктивно-технологическая схема устройства для осуществления принципа катодной защиты системы металлических объектов в условиях отсутствия промышленной сети и других источников опорного напряжения должна дополнительно содержать солнечную батарею, накопительный конденсатор, фотодиод, управляемый вентиль, датчик величины защитного напряжения, конденсатор и бесконтактное переменное сопротивление.

В этом случае разность потенциалов, создаваемая солнечной батареей или накопительным конденсатором, в зависимости от времени суток или интенсивности освещенности, изменяется с помощью управляемого вентиля. Создание и поддержание разности потенциалов определенной величины на объектах защиты и заземлении, обеспечивает протекание электронов от объектов к заземлению, что приводит к снижению скорости коррозионного износа объектов защиты.

5.Конструктивно-технологическая схема устройства для осуществления принципа оперативной диагностики коррозионного состояния металлических объектов (патент №2107891) должна содержать корпус с опорным кронштейном, металлический ролик - электрод, иглу - электрод с микрометрическим механизмом ее подачи, источник постоянного тока, устройство регистрации протекания тока в цепи (зуммера и микрогальванометра), а также переключатель цепи и переменный резистор.

Рабочий процесс устройства должен быть организован следующим образом. Отрицательный полюс источника тока подсоединяют к объекту, а положительный - к ролику и прокатывают последним по исследуемой поверхности. При достижении роликом пятна электролита имеющего толщину пленки равную или большую толщины слоя диэлектрического покрытия ролика происхо-

дит замыкание цепи, о чем судят по звуковому сигналу пли величине регистрируемого тока.

Установлено, что применение устройства для осуществления принципа оперативной диагностики коррозионного состояния металлических объектов позволнг осуществить своевременное обнаружение предпосылок к возникновению коррозионных процессов на металлических поверхностях машин, предупредить предельное изменение качественного состояния защитно - декоративных покрытий, а также значительно снизить трудоемкость работ по определению интенсивности снижения климатической надежности машин.

Критерием удовлетворительного сохранения защитно-декоративным покрытием своих эксплуатационных свойств следует считать величину удельного электрического сопротивления в диапазоне 100...10000 Ом'м и более.

6. Конструктивно-технологическая схема установки для осуществления способа противокоррозионной защиты скрытых полостей кузовов (корпусов) машин (патент №2107748) должна содержать устройство для промывки и сушки внутренних поверхностей горячим сжатым воздухом, устройство для нанесения пленкообразующего ингибированного состава, а также устройство для подачи в скрытые полости под давлением с последующим самоотверждением аэрозоля вспененного пенопласта на основе пенополиуретана.

Рабочий процесс установки для осуществления способа консервации скрытых полостей кузовов (корпусов) должен быть организован следующим образом. Полости промывают моющими жидкостями под давлением, сушат горячим сжатым воздухом, наносят методом распыления на их внутренние поверхности пленкообразующий ингибированный нефтяной состав и сушат горячим сжатым воздухом, а затем заполняют полости аэрозолем пенопласта с последующим его самоотвержением.

В результате испытаний установлено, что промывку полостей следует вести горячей (80-90°С) водой под давлением 0,3-0,5 МПа; просушку сжатым горячим (70-80°С) воздухом под давлением 2-10 МПа; нанесение средств временной противокоррозионной защиты под давлением 0,3 МПа; повторную просушку сжатым горячим (70-80 °С) воздухом под давлением 2-10 МПа; заполнение внутреннего объема полостей аэрозолем пенопласта под давлением 0,3 МПа с последующим самоотверждением в течение 1 часа, что обеспечивает исключение доступа коррозионной среды в скрытые полости, позволяет повысить долговечность их службы и снизить интенсивность коррозионного разрушения с 5-10 мкм/год до 0,09-0,4 мкм/год.

7.Основным критерием прогноза интенсивности коррозионных процессов следует считать скорость коррозионных потерь, представляющую собой отношение толщины прокорродировавшего металла к периоду времени экспозиции.

Установлено, что основными климатическими факторами, влияющими на изменение качественного состояния объектов СХТ в условиях эксплуатации, являются среднегодовые значения относительной влажности воздуха и концентрации сернистого газа и хлор-ионов в атмосфере, так как они оказывают наиболее существенное влияние на интенсивность коррозионного износа.

Количественный расчет интенсивности коррозионного износа в любом регионе необходимо осуществлять по формуле, представляющей собой отношение начальной скорости коррозионного эффекта к разнице между единицей и произведением коэффициента, характеризующего пассивирующие свойства пленки продуктов коррозии, на величину периода экспозиции, равного для условий сельскохозяйственного производства одному году. По величине среднегодовых значений основных климатических факторов определяется прогнозируемая величина интенсивности коррозионного износа, что является основой для определения объема технологических воздействий при организации мероприятий по консервации техники при межсезонном хранении.

8.Экономические расчеты и результаты внедрения разработок показывают, что использование защитной композиции активного действия в качестве единого консервационного материала для защиты открытых металлических поверхностей СХТ повышает защитную способность в 2,73 раза, что дает экономию на один зерноуборочный комбайн типа СК-5М в размере 38,63 руб. или 19,64 % от базовой технологии консервации, а использование устройства коллективной защиты повышает защитную способность в 2,47 раза, что дополнительно дает экономию в размере 44,24 руб. или 7,96 % от базовой технологии консервации на этот же комбайн.

Применение устройства для осуществления принципа оперативной диагностики коррозионного состояния металлических изделий, эксплуатирующихся в атмосферных условиях, а также установки для осуществления способа противокоррозионной защиты скрытых полостей кузовов (корпусов) позволяет снизить трудозатраты на проведение работ по диагностированию изменения качественного состояния СХТ и подготовке машин к хранению на 12%.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1.Улиговскип Б.А., Крупский И.В., Латышенок М.Б., Кравченко A.M. Защита периодически используемой сельскохозяйственной техники от атмосферных и других внешних воздействий при открытом хранении,- Сб. на\ч. трудов, Л.: ЛСХИ. -1987. -С.65-67.

2.Кравченко A.M. Рациональные режимы технического обслуживания при подготовке автомобильных базовых шасси под монтаж вооружения и военной техники к хранению. - Тез. докл. XX науч.-мет. конф. -Рязань: РВВАИУ,-1990. -С.41-42.

3.Подчинок В.М., Кравченко A.M. К вопросу о разработке методов экспериментального исследования путей совершенствования консервации автомобильных базовых шасси под монтаж вооружения и военной техники. -Тез. докл. XX науч.-мет. конф. -Рязань: РВВАИУ,- 1990. -С.40-41.

4.Подчинок В.М., Кравченко A.M. О моделировании взаимодействия элементов системы "машина-внешняя агрессивная среда". -"Сб. реф. деп. рук." вып. - 16, сер. Б, инв. № Б1367, 1990 г.

5.Подчшюк В.М., Кравченко A.M. Совершенствование средств и способов защиты военной автомобильной техники хранения -"Сб. реф. деп. рук." вып. - 16, сер. Б, инв. № Б1367, 1990 г.

6.Подчинок В.М., Кравченко A.M. Экспериментальная проверка адекватности математической модели электрохимической защиты узлов и деталей ВАТ длительного хранения". - "Сб. реф. деп. рук." вып. - 16, сер. Б, ицв. № Б1368,1990 г. \

7.Подчинок В.М., Кравченко A.M. Автомобиль и экология // Техника и вооружение, -1991, -№11.

8.Подчинок В.М., Кравченко A.M. Чтобы грузовые автотранспортные средства не загрязняли окружающую среду // Автомобильная промышленность, -1991,-№9.

9.Подчинок В.М., Кравченко A.M., Рублев A.M. Защита военной автомобильной техники длительного хранения методом наложения защитного потенциала.: Тез. докл. XXI научно-метод. конф,- Рязань: РВВАИУ. -1991. -С.24-27.

Ю.Подчинок В.М., Кравченко A.M., Камышенцев Ю.И. и др. Организационные и технические мероприятия по эксплуатации военной автомобильной техники в мирное время учебное пособие). -Рязань. -РВВАИУ, 1992. -173с.

П.Кравченко A.M., Подчннок В.М. Защитная композиция. A.c. СССР №1816795 от 11.10.1992 г. -4с.

12.Кравченко A.M. Методика прогнозирования технического состояния военной автомобильной техники длительного хранения. -Научно-техн. сборник. -Рязань: РВВАИУ. - 1992. -С.58-61.

13.Подчннок В.М., Кравченко A.M. К методике использования распределения Джонсона-Пирсона в задачах технической эксплуатации военной авто-

.мобильной техники. -Научно-гехн. сборник. - Рязань: РВВАИУ. - 1992. -С.51-54.

14.Подчинок В.М.. Кравченко A.M. Анализ результатов экспериментальных исследовании защитных свойств перспективных консервационных материалов. -Научно-гехн. сборник. - Рязань: РВВАИУ. - 1992. -С.61-63.

15.Кравченко A.M.. Подчинок В.М.. К вопросу об экономической эффективности результатов научных исследований. - Научно-техн. сборник. -Рязань: РВВАИУ. - 1992. -С.40-44.

16.Кравченко A.M.. Колосов В.В. Влияние процесса коррозии, старения и биоповреждений на работоспособность систем питания двигателей. -Тез. докл. XXIII науч.-мет. конф. - Рязань: РВВАИУ. - 1993. -С.46-47.

17.Кравченко A.M.. Крайшоков A.B., Колесов В.В. Перспективы применения термобарокамеры TBV-8000-1V. -Тез. докл. XXIII науч.-мет. конф. -Рязань: РВВАИУ, - 1993. -С.50-51.

18.Крайшоков A.B.. Кравченко A.M. Совершенствование методов защиты военной автомобильной техники от коррозии. -Тез. докл. XXIII науч.-мет. конф. - Рязань: РВВАИУ. - 1993. -С.45.

19.Кравченко A.M., Подчинок В.М. Защитная композиция. -Информационный листок №153. -Рязань: ЦНТИ. -1994. -4с.

20.Крайшоков A.B., Кравченко A.M. Влияние тепловых режимов на содержание военной автомобильной техники. -Тез. докл. XXIV науч.-мет. конф. -Рязань: РВВАИУ. - 1994. -76-79.

21.Кравченко A.M., Крайшоков A.B. Нетрадиционные методы диагностирования технического состояния военной автомобильной техники длительного хранения. -Тез. докл. XXIV науч.-мет. конф. -Рязань: РВВАИУ. - 1994. -С.74-75.

22.Кравченко A.M., Танасненко Е.И. Элементы прогнозирования в приложении к табличному процессору SnpcrCalc-f. -Тез. докл. XXIV науч.-мет. конф. -Рязань: РВВАИУ. - 1994. -С.94-95.

23.Кравченко A.M. Защитная композиция. - Информационный листок, №88. -Рязань: ЦНТИ. -1996.-4с.

24.Кравченко A.M. Устройство для механической очистки металлоизделий. - Информационный листок №89. -Рязань: ЦПТИ. -1996. —4с

25.Кравченко A.M. Устройство для противокоррозионной зашиты металлических изделий. -Информационный листок №90. -Рязань: ЦНТИ. -1996. -4с.

26.Кравченко A.M. Устройство для определения электролита на поверхности металлических тлений. -Информационный листок №91. -Рязань: ЦНТИ.

-1996. -4 с.

27.Кравченко A.M. Противокоррозионная зашита скрытых полостей машин. -Информационный листок №1)9. -Рязань: ЦНТИ. -1996.-4с.

28.Кравченко A.M. Количественный метод определения интенсивности коррозионного износа машин хранения. -Информационный листок №100. -Рязань: ЦНТИ. --к.

29.Кравченко A.M., Улитовский Б.А. К разработке консервацнонных покрытий с новыми эксплуатационными свойствами. - Сб. науч. трудов. -Рязань: РГСХА.-1996.

30.Улитовский Б.А., Кравченко A.M. К разработке консервацнонных покрытий с новыми эксплуатационными свойствами. -Сб. науч. трудов, -Рязань: РГСХА.-1996.-С.112-113.

31.Улитовский Б.А., Кравченко A.M. Торможение коррозионно-электро-химических процессов методом воздействия на среду. -Сб. науч. трудов, -Рязань: РГСХА.-1996.-С. 114-115.

32.Кравченко A.M., Улитовский Б.А. Торможение коррозионно - электрохимических процессов методом воздействия на среду. - Сб. науч. трудов. -Рязань: РГСХА,- 1996.-С.17-19.

33.Кравченко A.M., Виноградов В.В., Колесов В.В. К углубленному пониманию изучаемых процессов по теме "Эксплуатация военной автомобильной техники в сложных условиях". -Тез. докл. XXV науч.-метод, конф., -Рязань: ВАИ, 1996. -С.83-85.

34.Кравченко A.M., Крайнюков A.B. О выборе программного обеспечения. - Науч.-техн. сб. -Рязань: ВАИ, 1996. -С. 119-122.

35.Крайнюков A.B., Кравченко A.M. Пути повышения защитной способности средств временной противокоррозионной защиты. -Тез. докл. XXV науч.-метод, конф. -Рязань: ВАИ, 1996. -С.93-94.

36.Кравченко A.M. Сигнализатор аварийного резерва топлива. -Положительное решение по заявке №97108862/28(008773) от 21.05.1997г.

37.Кравченко A.M. Сигнализатор аварийного уровня топлива. -Информационный листок №50. -Рязань: ЦНТИ. -1997. -4с.

38.Кравченко A.M. Устройство для опрокидывания автотранспортного средства. -Информационный листок №51. -Рязань: ЦНТИ. -1997. -4с.

39.Кравченко A.M., Кузьмин Ю.В. Динамическая защита военной автомобильной техники от атмосферной коррозии. - Научно-техн. сборник. -Рязань: ВАИ, 1997. -С.173-178.

40.Кравченко A.M., Улитовский Б.А. Устройство для катодной защиты от атмосферной коррозии металлоконструкций. Патент РФ №2081942 от 20.06.1997 г. -4с.

41.Кравченко A.M., Кокорев Г.Д., Залюбовский А.Ф. Устройство для приготовления комбинированных смазочных материалов. - Информационный листок №162. -Рязань: ЦНТИ. -1998. -4с.

42.Кравченко A.M., Кокорев Г.Д., Залюбовский А.Ф. Устройство для оценки состояния лакокрасочных покрытий. -Информационный листок №163. -Рязань: ЦНТИ.-1998.-4с.

43.Кравченко A.M., Кокорев Г.Д., Залюбовский А.Ф. У стропство для определения сплошности диэлектрических покрытий. -Информационный листок №164. -Рязань: ЦНТИ -98. -4с.

44.Демин C.B., Кравченко A.M., Залюбовский А.Ф. Устройство для электрохимической катодной защиты металлоконструкций, изолированных от земли. - Информационный листок №165. -Рязань: ЦНТИ -98. -4с.

45.Кравченко A.M., Трач С.И. Способ защиты от коррозии скрытых полостей кузовов автомобилей. Патент РФ №2107748 от 27.03.1998 г. -4с.

46.Кравченко A.M., Улиюнскии 1>.А. Устройство для определения наличия и толщины пленки электролита на поверхности металлических объектов. Патент РФ №2107891 от 27.03.1-998 т. -4с.

47.Нехаев H.A., Кравченко A.M., Крайнюков A.B. и др. Инструкция технику по безопасности - начальнику контрольно-технического пункта воинской части (учебное пособие). -Рязань: ВАИ, 1998. -35с.

48.Савченко В.А., Нехаев H.A., Крайнюков A.B., Кравченко A.M. и др. Планирование эксплуатации и ремонта автомобильной техники части (учебное пособие). -Рязань: ВАИ, 1998. -54с.

49.Савченко В.А., Нехаев H.A., Кравченко A.M. и др. Введение в интегрированную среду обработки опытных данных "STAT/STICA-5.0" (учебное пособие).-Рязань: ВАИ, 1998. -45с.

50.Савченко В.А., Нехаев H.A., Кравченко A.M. и др. Расчетно-матема-тический метод определения категорий эксплуатации военной автомобильной техники (учебное пособие на правах временных методических рекомендаций Главного автобронетанкового управления Министерства обороны РФ). -Рязань: ВАИ, 1998. -45с.

51.Фурсов Ю.И., Кравченко A.M. О повышении защитной способности водоэмульсионных пленкообразующих ингибированных нефтяных составов // Практика противокоррозионной защиты. -№3.-1998. -С. 13-15.