автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка метода герметизации радиаторов клеевыми составами на предприятиях бытового обслуживания



005014477

На правах рукописи

НИКИШИНА ОЛЬГА СТАНИСЛАВОВНА

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ГЕРМЕТИЗАЦИИ РАДИАТОРОВ КЛЕЕВЫМИ СОСТАВАМИ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ БЫТОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (коммунальное хозяйство и бытовое обслуживание)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

15 у ар ті

Москва-2012

005014477

Работа выполнена на кафедре «Автосервис и транспортные услуги» ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса».

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Башкирцев Владимир Иванович

Официальные оппоненты: Тулинов Андрей Борисович .

доктор технических наук, профессор кафедры « Общетехнические и естественнонаучные дисциплины » ФГБОУ ВПО « Российский государственный университет туризма и сервиса »

Сливов Анатолий Федорович кандидат технических наук, доцент кафедры « Ремонт и надежность машин » ФГБОУ ВПО « Московский государственный агроинженерный университет » им. В.П.Горячкина

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «МАТИ - Российского государственного технологического университета имени К.Э.Циолковского»

Защита состоится «30» марта 2012 г. в 7 0 часов на заседании диссертационного совета Д 212.150.05 при ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса» по адресу: 141221, Московская область, Пушкинский район, пос. Черкизово, ул. Главная, 99, ауд. 1209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса».

Автореферат разослан февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Ю.Я.Тюменев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Согласно Федерального Закона «Об основах организации бытового обслуживания населения в Российской Федерации» предусмотрено дальнейшее развитие бытового обслуживания населения. Задачами закона в области организации бытового обслуживания населения предусмотрено увеличение видов оказываемых бытовых услуг и обеспечение их доступности для населения с необходимой гарантией качества. Госстандарт РФ своим постановлением №163 утвердил Общероссийский классификатор услуг населению, в котором техническое обслуживание и ремонт транспортных средств, разбито на подгруппы и виды бытовых услуг. Согласно транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года, по мере дальнейшего развития страны, расширения ее внутренних и внешних транс-портно-экономических связей, роста объемов производства и повышения уровня жизни населения значение транспорта и его количество у населения будут только возрастать.

Рыночные отношения практически искоренили проблему запасных частей для автомобилей, что делает экономически выгодным восстановление только дорогих узлов и деталей, замена которых трудоемка и связана с большими материальными затратами. Расположение и условия работы радиатора системы охлаждения двигателя автомобиля не исключает его повреждения. При разгерметизации системы охлаждения двигателя нарушается его тепловой режим и часто автомобиль становится не работоспособным. Как показывает прахтика, достаточно оперативно решают вопросы с приобретением запасных частей на отечественные автомобили при наличии денежных средств у автовладельца. На приобретение запасных частей для автомобилей иностранного производства уходят недели и месяцы, даже при наличии денежных средств. Наработка на отказ является величиной случайной, поэтому неисправность автомобиля, как и разгерметизация радиатора может произойти в любой момент, здесь возникают проблемы с буксировкой или эвакуацией автомобиля. Поэтому возникает необходимость в универсальных и эффективных технологиях ремонта, способных восстановить работоспособность автомобиля и продлить его срок службы. Таким требованиям отвечают технологии на основе использования формообразующих клеевых составов.

В связи с этим, разработка метода герметизации сердцевин радиаторов автомобилей с применением клеевого состава является актуальной задачей.

Работа выполнена в соответствии с планом НИИ «Центральный научно-исследовательский институт сервиса» ФГБОУ ВПО РГУТИС в 2011 г, за счет бюджетного финансирования по теме «Технологические основы разработки и применения клеевых составов при техническом сервисе автомото-транспортных средств»

Цель исследований состоит в повышении эффективности предприятий бытового обслуживания и увеличении срока службы радиаторов охлаждения методом герметизации формообразующими клеевыми составами.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.

1. Исследовать объективные и субъективные факторы, влияющие на принятие решения автовладельца при наступлении отказа транспортного средства, классифицировать предприятия технического сервиса автомобилей с целью повышения эффективности предприятий бытового обслуживания.

2. Исследовать факторы определяющие эффективность работы радиаторов охлаждения.

3. Исследовать способы восстановления сердцевин радиаторов охлаждения.

4. Исследовать свойства клеевых составов используемых при техническом сервисе транспортных средств.

5. На основе экспериментальных исследований обосновать выбор клеевого состава для герметизации сердцевины радиатора.

6. Разработать метод герметизации сердцевины радиатора с использованием клеевого состава и провести эксплуатационные испытания.

7. Внедрить результаты научных исследований и рассчитать их экономическую эффективность.

На защиту выносятся:

• результаты анализа возможных действий автовладельца при отказе автомобиля для повышения эффективности технического сервиса транспортных средств;

• классификация предприятий технического сервиса автомобилей;

• дополнения к классификации отказов транспортных средств;

• результаты экспериментальных исследований формообразующих клеевых составов на сдвиг и отрыв;

• математические зависимости адгезионной прочности формообразующих клеевых соединений на сдвиг от времени их отверждения;

® способы и технологии герметизации сердцевины радиаторов с использованием формообразующих клеевых составов (патенты на изобретение РФ № 2430321, № 24339458). Объектом исследования являются процессы взаимодействия клеевого состава с поверхностью сердцевины радиатора.

Методы исследования. Для обоснования направления научных исследований и их внедрения в производство использовались законы и основные положения маркетинга. Выполненные в работе исследования базируются на основных положениях теории надежности машин, закономерностях теплообмена происходящих в радиаторах, существующих теориях адгезии.

Научная новизна заключается в получении совокупности новых знаний:

• разработан алгоритм действий автовладельца при отказе автомобиля, что повышает эффективность технического сервиса транспортных средств;

• обоснована классификация предприятий технического сервиса автомобилей;

• установлены математические зависимости прочности клеевого соединения при сдвиге от времени отверждения клеевого состава;

• разработаны способы герметизации сердцевины радиаторов охлаждения без точного определения места течи (патенты на изобретение РФ № 2430321, № 24339458).

Практическую значимость составляют:

• результаты анализа объективных и субъективных факторов которые определяют действия автовладельца при отказе автомобиля;

• экспериментальные исследования прочностных характеристик формообразующих клеевых составов, которые позволили выявить составы для герметизации сердцевины радиаторов;

• технологии герметизации сердцевин радиаторов охлаждения позволяющие продлять их срок службы без специализированного оборудования и инструментов.

Апробацпя работы. Результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на:

-Международной специализированной выставке сельхозтехники в России «АГРОСАЛОН» МВЦ «Крокус Экспо» (Москва, 16-19 сентября 2009 г.);

-Х1У-й международной научно-практической конференции «Наука-сервису», ФГОУ ВПО «РГУТиС» (Москва 30 ноября-1 декабря 2009 г.);

- Международной научно-практической конференции «Научные проблемы автомобильного транспорта» посвященной 80-летию ФГОУ ВГЮ МГАУ (Москва, 20-21 мая 2010 г.);

-ХУ-й международной научно-практической конференции «Наука-сервису», ФГОУ ВПО «РГУТиС» (Москва, 29-30 ноября 2010 г.);

- «Энергосберегающие технологии и техника в сфере АПК» международная выставка-конференция (Орел, 17-19 ноября 2010 г.);

-69-й научно-методической и научно-исследовательской конференции ФГОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет» (Москва 31 января 2011 г.);

-научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов университета по итогам научно-исследовательских работ за 2010 г. ГОУ ВПО «Московский государственный университет леса» (31 января-4 февраля, 2011 г.);

-международной научной сессии «Инновационные проекты в области аг-роинженерии», ФГОУ ВПО МГАУ (6-7 октября 2011г., Москва);

- международной научно-практической конференции ФГОУ ВПО МГАУ, посвященной памяти доктора экономических наук, профессора Леонида Станиславовича Орсика «Научные проблемы эффективного использования тягово-транспортных средств в сельском хозяйстве» (Москва 12-13 мая 2011 г.);

- международной научно-практической конференции ФГОУ ВПО «Государственный -УНПК» «Актуальные вопросы инновационного развития транспортного комплекса» (г. Орел, 17-18 мая 2011 г.);

! 6

I I

- международной научной сессии «Инновационные проекты в области агроинженерии» ФГОУ ВГЮ!МГАУ (Москва, 6-7 октября 2011 г.).

Реализация результатов исследования.

Разработанный метод герметизации сердцевины радиаторов автомобилей внедрен на предприятии, технического сервиса автомобилей ИП «Юдиц-кий Алексей Михайлович». Результаты исследований реализованы в учебном процессе в ФГОУ ВПО «РГУ|тиС» .

Публикации. !

По материалам диссертации опубликовано 11 работ, в том числе в изданиях рекомендованных В АК - 5, Патент на изобретение - 3.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографии и приложений. Работа содержит 126 страницы основного текста, включающего 4 таблицы, 30 рисунков. Библиографический список содержит 136 наименования, в том числе 6 на иностранном языке, а также 11 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит общую характеристику работы, обоснование актуальности темы, сформулирована цель и задачи исследований.

В первой главе проведены маркетинговые исследования, изучены особенности конструкций автомобильных радиаторов, исследованы дефекты радиаторов и способы их ремонта.

Проведенные маркетинговые исследования позволили выявить возможных потребителей, конъюнктуру и насыщенность рынка, конкурентную способность предполагаемых научных исследований. Соблюдение законов маркетинговых исследований позволило правильно выбрать направление научных исследований и обеспечило востребованность выполненной работы.

На основе законов маркетинга и их анализа разработана схема (Рис.1) проведения маркетинговых исследований для определения целесообразности проведения научных исследований по восстановлению работоспособности сердцевин радиаторов автомобилей клеевыми составами.

Анализ используемых способов ремонта сердцевин радиаторов показал, что они основаны на использовании пайки, что связано со значительной трудоемкостью устранения дефектов и необходимостью наличия специального оборудования на предприятиях бытового обслуживания.

Использование современных клеевых составов для восстановления работоспособности радиаторов представляет большое научное и практическое значение. Значимый вклад в изучение и практическое применение клеевых составов при техническом сервисе машин и оборудования внесли Г.В. Мото-вилин, В.В. Курчаткин, М.Е. Кричевский, Тулинов А.Б. и др., которые со своими учениками не только сформировали базу для дальнейшего развития этого перспективного направления, но и разработали многочисленные практические рекомендации, которые используются и в настоящее время.

Сегментирование

рынка

• Предприятия технического сервиса

автомобилей ';';■;

•Частные пользователи транспортных средств ■ ■

• Частные пользователи

. средств механизации

Тенденции развития транспорта в России и за рубежом

Тенденции развития; отечественной автомобильной.. промышленности

Тенденции;, развития предприятий технического

сервиса автомобилей

Конъюнктура и . анализ рынка

»Уровень спроса и предложений

• Рыночная активность

• Цены

'• Объем-продаж

Рис. 1. Схема маркетинговых исследований

Анализ характеристик клеевых составов, конструкций сердцевины радиаторов и условий их работы позволил установить, что для герметизации сердцевины радиатора целесообразно использовать клеевые составы химического отверждения, которые предусматривают введение отвердителя. Это позволяет не только сформировать клеевое соединение, но и получить конструкционный материал необходимой формы без его обработки. Такие материалы получили название формообразующие клеевые составы.

Во второй главе теоретически обосновано применение клеевых составов при отказах автомобиля связанных с нарушением герметизации сердцевин радиаторов.

Исследование отказов автомобиля за время его службы, которые делят по причине возникновения, характеру проявления, взаимосвязи, группам

Исследование отказов автомобиля за время его службы, которые делят по причине возникновения, характеру проявления, взаимосвязи, группам сложности, способу обнаружения, позволило дополнить существующую классификацию и разделить их по месту устранения. Отказы автомобиля могут быть устранены на месте их возникновения или после перемещения автомобиля на стоянку, гараж или предприятие технического сервиса автомобилей. Стратегия развития отечественной автомобильной промышленности, которая характеризуется открытостью отечественного рынка для иностранных производителей изменила существующую систему обслуживания и ремонта автомобилей. Централизованную, научно-обоснованную структуру обслуживания и ремонта автомобилей сменили предприятия технического сервиса автомобилей, которые возникали, возникают и развиваются как правило самостоятельно. Государство практически не занимается проблемами технического сервиса автомобилей, поэтому для повышения эффективности предприятий бытового обслуживания, возникла необходимость классификации существующих предприятий технического сервиса автомобилей, которая представлена на рис.2.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА АВТОМОБИЛЕЙ . ~т —--———--

| По месту расположений ± --Г- По формам 1 По виду собственности; ¡обслуживания " ! " _ "І _ По уровню 1о раямеру .'і специализации^

-А Городские _ Государственные | - Самообслуживание! — Малые ! .! __ Универсальные

-

■Придсрож-; ный _]І\Луницигіаль-| | ные Гарантийные — Средние Специализи | романные

..... 1 - Смешанные

Частные I. 1 После гарантийные! _ Большие

Рис.2. Классификация предприятий технического сервиса автомобилей

Рыночные отношения значительно расширили возможность действий автовладельца при возникновении отказа автомобиля. Исследования объективных и субъективных факторов, определяющих действия автовладельца при возникновении отказа представлены на рис. 3.

• Объективные

• Характер отказа

« Время необходимое для устранения отказа «Стоимость ремонта

• Погодные условия

• Место возникновения отказа

• Субъективные

• Участие в клубах

• Наличие в автомобиле необходимых принадлежностей

• Наличие денежных средств

• Наличие времени у автовладельца

• Наличие технического образования у автовладельца

• Наличие опыта у автовладельца для устранения отказа

Рис.3. Факторы, определяющие действия автовладельца при отказе автомобиля

Анализ отказов автомобилей, способов их устранения показал, что наиболее целесообразным является устранение отказа на месте его возникновения. Перемещение автомобиля связано с дополнительными затратами времени и материальных средств автовладельца. Значительную часть отказов, в том числе и нарушение герметичности сердцевины радиатора может быть устранено на месте. Для устранения таких отказов, независимо с использованием передвижных мобильных сервисных служб или самостоятельно автовладельцем необходимы специальные технологии и средства, которые позволяют без специализированого оборудования устранять отказы. Таким требованиям отвечают разработанные в диссертации технологии ремонта на основе использования клеевых составов, что существенно может повысить эффективность работы предприятий бытового обслуживания.

Исследования существующих способов герметизации сердцевины радиаторов показали, что все они уменьшают эффективность работы радиатора.

Площадь сердцевины радиатора определяется из выражения:

где, у= 1,1 - эксплуатационный коэффициент запаса; О ж - количество теплоты, отводимой жидкостью, Дж/с; К - коэффициент теплопередачи радиатора, Вт/ (м2К); Т ср.ж - средняя температура жидкости в радиаторе, К; Т ср.возд - средняя температура воздуха, проходящего через радиатор, К.

Р охл

К(ТСр.ж~ТСр,возд)'

Откуда следует, что площадь охлаждающей поверхности радиатора F0M, может быть уменьшена на 10 % за счет эксплуатационного коэффициента запаса у без нарушения теплового режима двигателя. Изучение теплообменных процессов, происходящих в радиаторе и факторов, за счет которых может быть повышена теплоотдача радиатора позволила наметить пути не только для восстановления первоначальной теплоотдачи, но и повысить ее за счет дополнительных площадей охлаждения.

Анализ свойств клеевых составов показал, что для восстановления радиаторов подходят формообразующие клеевые составы.

В третьей главе представлена методика лабораторных, стендовых и эксплуатационных испытаний.

При лабораторных испытаниях исследовались адгезионных характеристики отечественных и зарубежных клеевых составов. Исследование адгезионных характеристик составов на сдвиг проводилось в соответствии с ГОСТом 14759-69. Испытания проводили на разрывной машине Р-5, оснащенной цифровой системой измерения. Образцы изготавливали из полосы листового металла длиной 60 ± 0,3 мм, толщиной 2 ± 0,2 мм и шириной 20 ± 0,5 мм. Образцы склеивали внахлестку длиной 15 ± 0,5 мм. Перед склеиванием образцы зачищали наждачной бумагой и обезжиривали ацетоном. Адгезионные характеристики клеевых соединений при отрыве определяли согласно ГОСТу 14760-69. Образцы диаметром 25 мм и высотой 40 мм склеивали так, чтобы взаимное смещение между ними не превышало 0,5 мм. Отверждение клеевого состава также проводилось при температуре 22 °С в течении 24 ч. Для испытания каждым составом склеивали пять образцов, после чего находили среднее значение.

Стендовые испытания проводили на французском диагностическом стенде, оснащенном беговыми барабанами фирмы «Facom», CLS 700 кафедры «Автосервис и транспортные услуги» ФГОУ ВПО «РГУТИС», где исследовали температурный режим радиаторов отечественного автомобиля ВАЗ-2115 и зарубежных, VOLVO-XC-70 и MAZDA-6. Температуру измеряли цифровыми мультиметрами MS6231n DT92 SERIES , с помощью термопар К-типа, входящих в комплект приборов.

Эксплуатационные испытания проводили на базе действующих предприятий технического сервиса автомобилей ИП «Юдицкий Алексей Михайлович» и ИП «Слудский Ю.Е.». Для испытаний были использованы автомобили с повреждениями сердцевины радиаторов марок: ВАЗ 21043- HONDA-CIVIC; NISSAN PRIMERA; ВАЗ-21099.

Результаты экспериментальных исследований аппроксимировали с применением теории вероятности и математической статистики, величину достоверности аппроксимации оценивали с использованием программы Microsoft Excel 2010. При оформлении работы использовались программы Photoshop CS2, КОМПАС-ГРАФИК LT. Для снятия видеороликов испочьзо-валась видеокамера SONY DCR SX85E, для монтажа видео использовались программа Pmnacle Studio Version, а также Windows Live.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований.

Исследования температурного режима показали, что детали радиатора во время эксплуатации нагреваются до температуры не более 98 °С. Исследования температурного режима радиатора при ограничении пропускной способности воздушного потока показали следующие. Температура радиатора автомобиля VOLVO-XC-70, оснащенного дизельным двигателем D3 при работе на холостом ходу и на беговых барабанах находилась на уровне температуры окружающей среды. Температура радиатора автомобиля MAZDA-б, оснащенного бензиновым двигателем и системой кондиционирования на всех режимах испытания не превышала рабочей температуры. Температура радиатора автомобиля ВАЗ-2115 также на всех режимах испытания не превышала рабочей температуры, однако при проведении пробеговых испытаний в условиях Москвы при закрытии 30% площади радиатора, вентилятор радиатора практически работал постоянно. По результатам испытаний было установлено, что системы охлаждения автомобиля МАЗДА-6 и VOLVO-XC-70 рассчитаны с большим коэффициентом запаса и предназначены для работы в более тяжелых условиях. Система охлаждения автомобиля ВАЗ-2115 более чувствительна к ограничению пропускной способности воздушного потока радиатора, который нельзя ограничивать более чем на 30% при эксплуатации в условиях затруднений движения.

Для экспериментальных исследований были взяты клеевые составы отечественного производства Jleo-T, Лео Ст-керамика, АВТОМИГ «ЛЕКАР», Десан-термо, МАКОМ-1, а также импортные PermaPoxy-90, PermaPoxy-4, DONE DEAL5. Исследуемые составы имеются в продаже, что делает их доступными для предприятий технического сервиса автомобилей, а также для автолюбителей. Результаты экспериментальных исследований зависимости, разрушающих касательных напряжений клеевых составов от времени отверждения представлено на рис.3, 4. Установлено, что прочностные характеристики отечественных клеевых составов Десан-Термо и Маком-1 на сдвиг превышают лучшие импортные аналоги, имеющие в продаже в 1,4 и 1,6 раза соответственно.

Результаты экспериментальных исследований адгезионных характеристик на отрыв представлены на рис. 5, которые также подтвердили повышенные прочностные характеристики отечественных клеевых составов Десан-Термо и Маком-1, которые превышают лучшие импортные аналоги, имеющие в продаже в 1,7 и 1, 8 раза соответственно.

Анализ экспериментальных исследований показал, что повышенной прочностью обладают составы, которые отверждаются в течении 17-24 ч. Составы, которые отверждаются в течении часа обладают меньшей прочностью и могут быть рекомендованы для временного восстановления работоспособности транспортных средств.

ю

^S 8

я x

i es о. Б та

ж

л

3

Э

s^

0.

сЗ

01,

у = 1,19641п(х) + 1,6436 R2 = 0,9753

! у = 5,2366х0'1973 I R2 = 0,8873 |

]Время отверждения, час.

О Лео-Т; ® Лео Ст-керам.:

Д АВТОМИГ " ЛЕКАР" X DONE DEAL 5

Рис. 3. Зависимости разрушающих касательных напряжений клеевых составов Лео-Е, Лео Ст керамика, АВТОМИГ «ЛЕКАР», DONE DEAL-5 от времени отверждения

Эксплуатационные испытания проводили с использованием состава «ДЕСАН-Термо». Наблюдение за испытуемыми радиаторами осуществлялось с апреля 2011 г. по ноябрь 2011 г. За указанный период отказов испытуемых радиаторов не наблюдалось.

В пятой главе представлены технологии ремонта сердцевины радиатора автомобиля (Рис.6,7). Технология включает в себя следующие операции: 1-промыть радиатор; 2-продуть сжатым воздухом; 3-закрыть резиновой прокладкой, смазанной тонким слоем масла, предполагаемое место течи; 4-расположить радиатор горизонтально на деревянной поставке; 5-вставить теплопроводные трубки или стержни с дополнительной теплообменной поверхностью; 6 - залить место течи клеевым составом; 7-отвердить клеевой состав; 8-контроль.

Время отверждения, ч.

О РеппаРоху-4 «Десан-термо; ЛМАКОМ-1 ХРегтаРоху-90

Рис. 4. Зависимости разрушающих касательных напряжений клеевых составов РегтаРохи-4, Десан-термо, МАКОМ-1, РегтааРохи-90 от времени отверждения

Маркл клеевых составов

Рис. 5. Величины нормальных разрушающих напряжений клеевых составов

1 L д ^ >

j© о о о /о о © ё о © Ш ' 'IVs/VA.AjJ'X'X. ш < ш $ т о 1 к і 1 ш | W© о/ © о о\ р О © j

Рис.6, Схема способа герметизации места течи сердцевины радиатора охлаждения с помощью формообразующего клеевого состав и тонкостенных трубок (патент на изобретение РФ №2430321); 1-радиатор; 2-резиновая прокладка; 3-деревянная подставка; 4-тонкостенные трубки; 5-формообразующий клеевой состав.

Рис.7. Схема способа герметизации места течи сердцевины радиатора охлаждения с помощью формообразующего клеевого состав и дополнительной теплообменной поверхности (патент на изобретение РФ №2439458); 1-радиатор; 2-резиновая прокладка; 3-деревянная подставка; 4- стержень; 5-дополнительная теплообменная поверхность; 6-формообразующий клеевой состав.

Комплекс, научных и технологических решений, а также разработанный метод, средства и технологии используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО РГУТиС.

Предлагаемая технология не требует капитальных вложений и окупается при первом ее применении. Экономический эффект от внедрения результатов научных исследований при восстановлении радиаторов автомобиля TOYOTA AVENSIS на ИП «Юдицкий Алексей Михайлович» составил 12742,4 руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Исследование объективных и субъективных факторов, влияющих на принятие решения автовладельца при наступлении отказа транспортного средства показало, что наиболее целесообразным является устранение отказа на месте его возникновения мобильными сервисными службами, что существенно повышает эффективность предприятий бытового обслуживания.

2. Разработанная классификация предприятий технического сервиса автомобилей позволила установить, что тенденции развития автомобильной промышленности России исключают единый подход к системе технического сервиса автомобилей на предприятиях бытового обслуживания.

3. Исследование факторов, определяющих эффективность работы радиатора, основанных на теоретических расчетах показали, что предусмотренный эксплуатационный коэффициент запаса позволяет уменьшать площадь охлаждающей поверхности радиатора при их ремонте на 10%.

4. Установлено, что существующие типовые технологические рекомендации устранения течи радиаторов рассчитаны на квалифицированных работ-

ников имеющих полный ассортимент запасных частей на складе. Наличие достаточных денежных средств и времени у автовладельцев во внимание принимаются редко.

5. Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден выбор клеевых составов для герметизации сердцевин радиаторов.

6. В результате проведенных исследований установлено, что применение разработанных в диссертации технологий ремонта на основе формообразующих клеевых составов позволяет восстановить работоспособность радиатора без специального оборудования и инструментов в условиях гаражей, автомобильных стоянок, а при необходимости в пути.

7. Экспериментально обоснована возможность использования отечественных клеевых составов Десан-Термо и Маком-1 для герметизации сердцевин радиаторов охлаждения, прочностные характеристики которых на сдвиг в 1,4 и 1,6 раза и на отрыв в 1,7 и 1,8 раза соответственно превышают лучшие исследованные импортные аналоги.

8. Разработанный метод герметизации сердцевины радиаторов охлаждения с использованием клеевых составов позволяет восстановить работоспособность транспортных средств и увеличить срок службы радиаторов без точного определения течи и специального оборудования и инструментов (патенты на изобретение РФ № 2430321, № 24339458). Эксплуатационные испытания подтвердили работоспособность предложенных технологий.

9. Результаты исследований внедрены на предприятии технического сервиса автомобилей ИП «Юдицкий Алексей Михайлович» Пушкинского района Московской области. При восстановлении радиатора автомобиля TOYOTA AVENSIS экономический эффект составил 12742, 4 руб. Предлагаемая технология не требует капитальных вложений, поэтому технология окупается при первом ее применении.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

(курсивом выделены опубликованные работы в изданиях ВАК) :

1. Грибут И.Э., Кручер И.Л., Никишина О.С., Ушаков C.B., Колосков A.B. Теоретическое обоснование использования клеевых составов для разработки метода фиксации шпилек в отверстиях с поврежденной резьбой при техническом сервисе автомобилей // Электротехнические и информационные комплексы и системы. Научно-технический и теоретический журнал. - 2010. -Ne,1, т.6. -С.55- 58 (0,40/ 0,1).

2. Голубев О.П., Кручер И.Л., Никишина О.С., Стребков C.B., Ушаков C.B. Применение клеевых составов при техническом сервисе автомобилейI/ Электротехнические и информационные комплексы и системы. Научно-технический и теоретический журнал. - 2010. - №,1, т.б. - С.59 - 58 (0,3/ 0,06).

3. Башкирцев Ю.В., Кручер И.Л., Ушаков C.B., Никишина О.С. Особенности разработки формообразующих клеевых составов для технического сер-

I 16

j

виса автомобилей // Электротехнические и информационные комплексы и системы. Научно-технический и теоретический журнал. - 2010. - №3, т.б. С.58- 61 (0,5 п.л. /0,1 пл.).

4. Башкирцев Ю.В., Никишина О.С. Теоретические предпосылки использования формообразующих клеевых составов для технического сервиса АПК// Международный научный журнал. - 2010. -N°2, С.83 - 87 (0,6/0,3).

5. Башкирцев В.И., Кручер И.Л., Никишина О.С. Исследование основ взаимодействия формообразующих клеевых составов с металлическими поверхностями восстанавливаемых деталей при техническом сервисе автомобилей // Энергосберегающие технологии и техника в сфере АПК. Материалы к международной выставке-конференции 17-19 ноября. Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2011. - 324 с. С. 77-79 (0,2/0,07)

6. Башкирцев Ю.В., Голубев О.П., Никишина О.С. Интенсификация теплообмена восстановленной части радиатора автомобиля//Энергосберегающие технологии и техника в сфере АПК. Материалы к международной выставке-конференции 17-19 ноября. Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2011. - 324 с. С. 160162 (0,2/0,07).

7. Башкирцев Ю.В., Клубничкин Е.Е., Никишина О.С. Использование клеевых составов при ргмонте//Селъский механизатор. - 2011. - №3 С.34-35 (0,25/0,08).

8. Никишина О.С. Клеевые составы для восстановления работоспособности сердцевины радиаторов автомобилей / Технология и оборудование лесопромышленного производства // науч.тр.-Вып. 356. - М.: ФГБОУ ВПО МГУЛ, 2011.- 190 с. С. 143-147(0,3).

9. Патент RU 2430321 Cl (РФ) на изобретение Способ герметизации места течи сердцевины радиатора охлаждения / В. И. Башкирцев, И.Э. Грибут, Ю. В. Башкирцев, О.С. Никишина И.Л. Кручер, C.B. Ушаков (РФ); опубл. 27.09.2011 Бюл. №27 (0,6/0,1).

10. Патент RU 2439458 С2 (РФ) на изобретение Способ восстановления герметичности сердцевины радиатора охлаждения / В. И. Башкирцев, Ю. В. Башкирцев, И.Л. Кручер C.B. Ушаков, О.П. Голубев, О.С. Никишина (РФ); опубл. 10.01.2012 Бюл. №1 (0,6/0,1).

11. Патент RU 2439421 С2 (РФ) на изобретение Способ герметизации трубопроводов, работающих под давлением / В. И. Башкирцев, О.П. Голубев, Ю. В. Башкирцев, C.B. Ушаков, И.Л. Кручер, О.С. Никишина, A.B. Колосков (РФ); опубл. 10.01.2012 Бюл. №1 (0,6/0,1).

Никишина Ольга Станиславовна

Разработка метода герметизации радиаторов клеевыми составами на предприятиях бытового обслуживания

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Печатается в авторской редакции

Сдано в производство 21.02.2012 Тираж 100 экз.

Объем 1,0 п.л. Формат 60x84/16 Изд. №2 Заказ 2

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный университет туризма и сервиса» (ФГБОУ ВПО «РГУТиС») 141221, Московская область, Пушкинский район, п. Черкизово, ул. Главная, 99

© ФГБОУ ВПО «РГУТиС», 2012

61 12-5/2650

МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТУРИЗМА И СЕРВИСА»

(ФГБОУ ВПО «РГУТиС»)

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ГЕРМЕТИЗАЦИИ РАДИАТОРОВ КЛЕЕВЫМИ СОСТАВАМИ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ БЫТОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

На г [си

НИКИШИНА Ольга Станиславовна

05.02Л 3 - Машины, агрегаты и процессы (коммунальное хозяйство и бытовое обслуживание)

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент Башкирцев В.И.

Москва - 2012

Введение......................................................................................................6

Глава 1. ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ...........................................................................13

1.1. Маркетинговые исследования......................................................13

1.1.1. Тенденции развития транспорта в Российской Федерации и за рубежом..................................................................................................14

1.1.2. Тенденции развития отечественной автомобильной промышленности.......................................................................................17

1.1.3. Тенденции развития услуг населения связанные с техническим обслуживанием и ремонтом транспортных средств.......23

1.1.4. Выявление возможных потребителей результатов научной разработки.................................................................................................25

1.1.5. Конъюнктура и анализ отечественного рынка подобных технологий и материалов..........................................................................26

1.1.6. Анализ конкурентоспособности предлагаемой научной разработки способов и средств восстановление работоспособности сердцевины радиаторов автомобилей.....................................................26

1.2. Исследование условий работы, конструкций, дефектов радиаторов автомобилей и способов их ремонта.......................................27

1.2.1. Назначение и условия работы автомобильных радиаторов

........................................................................27

1.2.2. Анализ конструкций радиаторов..........................................29

1.2.3. Анализ дефектов радиаторов двигателей внутреннего сгорания....................................................................................................32

1.2.4. Анализ способов ремонта сердцевины радиаторов ДВС ...34

Выводы..................................................................................................39

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КЛЕЕВЫХ СОСТАВОВ ПРИ ГЕРМЕТИЗАЦИИ СЕРДЦЕВИНЫ РАДИАТОРОВ АВТОМОБИЛЕЙ ....42

2.1. Исследование отказов автомобилей за время его службы........42

2.2. Анализ причин отказов транспортных средств и их классификация...............................................................................................46

2.3. Анализ действия автовладельца при наступлении отказа.........49

2.4. Классификация предприятий технического сервиса автомобилей...................................................................................................55

2.5. Исследование факторов, влияющих на теплоотдачу сердцевины радиатора.....................................................................................................59

2.5.1. Анализ параметров для расчета радиаторов........................60

2.5.2. Исследование факторов, влияющих на повышение теплоотдачи отремонтированного участка сердцевины радиатора с использованием формообразующего клеевого состава........................65

2.6. Исследование свойств клеевых составов используемых при техническом сервисе транспортных средств..............................................67

2.6.1. Клеевые составы анаэробного отверждения.......................71

2.6.2. Клеевые составы термического отверждения.....................73

2.6.3. Эластомеры.............................................................................73

2.6.4. Клеевые составы влажностного отверждения.....................74

2.6.5. Клеи-расплавы........................................................................75

2.6.6. Адгезивы, отверждаемые ультрафиолетовыми лучами.....76

2.6.7. Клеевые составы, отверждаемые химической активацией 77 Выводы..................................................................................................82

Глава 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ............................................................................................84

3.1. Методика определения прочности клеевого соединения при сдвиге на разрывной машине Р-5, оснащенной цифровой системой измерения.......................................................................................................87

3.2. Методика определения прочности клеевого соединения при отрыве...........................................................................................................94

3.3. Методика исследования, температурного режима работы радиаторов автомобилей...............................................................................96

Выводы..................................................................................................97

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ..........................................................................................101

4.1. Анализ температурного режима работы радиатора.................101

4.1.1. Исследование температурного режима радиатора автомобиля «VOLVO ХС-70»................................................................101

4.1.2. Исследование температурного режима радиатора «MAZDA 6»...........................................................................................................102

4.1.3. Исследование температурного режима радиатора ВАЗ 2115 .......................................................................102

4.1.4. Исследование температурного режима двигателей автомобилей ВАЗ 2115, «VOLVO ХС-70» и «MAZDA 6» при ограничении пропускной способности воздуха через радиатор........103

4.2. Экспериментальные исследования прочностных характеристик клеевых составов.........................................................................................103

4.2.1. Исследование клеевых составов на сдвиг..........................104

4.2.2. Исследование клеевых составов на отрыв.........................104

4.3. Эксплуатационные испытания клеевых составов при герметизации сердцевины радиаторов автомобилей...............................107

Выводы................................................................................................110

Глава 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ГЕРМЕТИЗАЦИИ СЕРДЦЕВИНЫ РАДИАТОРА И РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ НАУЧНОЙ РАЗРАБОТКИ.......112

5.1. Технология герметизации сердцевины радиатора с помощью формообразующего клеевого состава и тонкостенных трубок (патент на изобретение РФ № 2430321).......................................................................113

5.2. Технология герметизации сердцевины радиатора с помощью формообразующего клеевого состава и теплопроводных стержней, соединенных с дополнительной теплообменной поверхностью (патент на изобретение РФ № 2439458)..................................................................116

5.3. Расчет экономической эффективности от внедрения технологии герметизации сердцевины радиатора........................................................119

5.3.1. Расчет затрат на ремонт сердцевины радиатора в базовом

варианте

121

5.3.2. Расчет затрат на единицу продукции в проектном варианте

122

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ..............................

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ПРИЛОЖЕНИЯ...........................

125

127

141

Введение

Согласно Федерального Закона «Об основах организации бытового обслуживания населения в Российской Федерации» предусмотрено дальнейшее развитие бытового обслуживания населения. Задачами закона в области организации бытового обслуживания населения предусмотрено увеличение видов оказываемых бытовых услуг и обеспечение их доступности для населения с необходимой гарантией качества. Госстандарт РФ своим постановлением №163 утвердил Общероссийский классификатор услуг населению, в котором техническое обслуживание и ремонт транспортных средств, разбито на подгруппы и виды бытовых услуг. Согласно транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года, по мере дальнейшего развития страны, расширения ее внутренних и внешних транспортно-экономических связей, роста объемов производства и повышения уровня жизни населения значение транспорта и его количество у населения будут только возрастать [1,2]-

На очередном заседании Правительства Российской Федерации 4 марта 2010 года рассмотрена и одобрена «Стратегия развития автомобильной промышленности до 2020 года». В Москве 26 октября 2011 г. прошло расширенное заседание коллегии Министерства транспорта Российской Федерации «О совершенствовании организации перевозок пассажиров и грузов на автомобильном и городском пассажирском транспорте», где подведены итоги работы автотранспортного комплекса России за прошедший период. На Всероссийской конференции транспортников, прошедшей в ноябре 2011 г. в г. Новосибирске было решено разработать стандарты качества услуг транспорта и его инфраструктуры. В Министерстве промышленности и торговли условно разделили будущий авторынок между российскими и западными производителями. На долю отечественной продукции должно прийтись около 52%, и главную ставку в Правительстве делают на два альянса — «Фиат-Соллерс» и

«Рено-АвтоВАЗ» [3, 4, 5].

«Стратегия развития автомобильной промышленности до 2020 года» это логичное продолжение Концепции развития автопрома до 2010 года, которую Правительство утвердило еще в 2002 г. Но теперь главные задачи — после кризисное восстановление производства и развитие собственной компонентной базы. Стратегия определяет оптимальный сценарий развития для каждого из сегментов автомобильного рынка, таких сегментов выделено четыре. Это легковые автомобили, легковые коммерческие автомобили, грузовики и автобусы. По каждому из сегментов сделан прогноз развития рынка до 2020 года и определены целевой рисунок оптимальной структуры отрасли и этапы развития. Задача-максимум — добиться максимизации добавленной стоимости российской продукции, т. е. довести ее до уровня 2 трлн 950 млрд руб. к 2020 г. и тем самым увеличить долю автопрома в ВВП в 2,4 раза — с сегодняшних 0,98 до 2,38%.

Совокупные затраты на реализацию стратегии пока оцениваются в интервале от 1,2 трлн до 1,8 трлн рублей. При этом на долю основных российских игроков придется порядка 630 млрд рублей. Структура российских затрат такова: на модернизацию производства пойдет 330 млрд рублей, еще 100 млрд «съедят» программы НИОКР, 190 млрд составят вложения в развитие компонентной подотрасли. Остальные деньги — это средства иностранных производителей.

На совещании Правительства Российской Федерации 23 декабря 2010 по вопросу реализации стратегии развития автомобильной промышленности России до 2020 года В.В. Путина отметил, что только на автосборочных конвейерах в России занято 600 тыс. человек, ещё около 3 млн. - на смежных производствах. Перед Правительством РФ поставлена задача, сделать всё, чтобы эта отрасль последовательно развивалась, обеспечивала потребности внутреннего рынка, генерировала новые рабочие места и заказы для металлургов, других отраслей производства, а главное - сохранила и укрепила

свою конкурентоспособность, в том числе с учётом предстоящего вступления в ВТО.

Реформирование народного хозяйства России и поставленные Правительством Российской Федерации задачи перед отечественной автомобильной промышленностью вызвали необходимость изменения всех его технических служб, приведения их в соответствие с требованиями новых производственных и экономических отношений. Рыночные отношения практически искоренили такое понятие, как «дефицит запасных частей», что делает экономически нецелесообразным восстановление простых в изготовлении деталей и, наоборот, появляется экономическая заинтересованность в восстановлении сложных металлоемких деталей, замена которых является трудоемким процессом.

Необходимой составляющей автомобиля является радиатор, обеспечивающий нормальную работу двигателей внутреннего сгорания. В процессе эксплуатации из-за коррозии и механических повреждений нарушается герметичность его сердцевины. Восстановление работоспособности автомобилей, имеющих течь охлаждающей жидкости в радиаторе осуществляется заменой всего радиатора, либо пайкой трубок в месте течи, либо заглушкой трубок, имеющих дефекты. Устранение дефекта путем замены радиатора новым связано со значительными затратами денежных средств и времени.

Существенным недостатком ремонта радиатора с применением пайки является то, что его можно использовать только в том случае, если точно определено место течи и оно доступно для пайки. Возможность заглушать трубки имеется только у разборных радиаторов. Ликвидация течи в трубках с помощью специальных препаратов, заливаемых в систему охлаждения, позволяет лишь временно восстановить работоспособность машин. Поэтому возникает потребность в универсальных и недорогих материалах и технологиях ремонта, не требующих специализированного оборудования и высококвалифицированного персонала. Таким требованиям соответствуют техноло-

гии на основе использования клеевых составов.

Технологии ремонта, основанные на использовании таких составов, позволяют не только заменить сварку, наплавку, но и восстанавливать работоспособность деталей машин и оборудования, восстановление которых общепринятыми способами невозможно или опасно согласно требованиям охраны труда. Применение клеевых составов позволяет восстанавливать работоспособность узлов и деталей без применения специального оборудования пользователями автомобилей в гаражах и на стоянках, а при необходимости в пути [6].

Технологии ремонта, основанные на применении клеевых составов, широко используются в Японии, США, Германия, Швейцария. Эти страны располагают развитой сетью предприятий, которые производят широкую номенклатуру клеевых составов, использование которых позволяет производить не дорогие, но эффективные ремонтные работы. В Российской Федерации имеются представительства таких фирм это «Permatex» (США), «LIQUI MOLY», « МультиМеталл», «Бельзона» (Германия), «ДурМеталл» (Швейцария).

Исследование свойств отечественных клеевых составов, используемых в оборонном комплексе, ракетно-космической отрасли и авиации, показывает, что по своим свойствам они не уступают импортным клеевым материалам. Это позволяет оказывать не дорогое, но эффективное воздействие на транспортные средства и продлить срок их службы.

Таким образом, восстановление герметичности сердцевины радиаторов автомобилей с применением клеевых составов является актуальной темой исследования, от которой можно ожидать экономической эффективности.

Цель исследований состоит в повышении эффективности предприятий бытового обслуживания и увеличении срока службы радиаторов охлаждения методом герметизации формообразующими клеевыми составами.

Объектом исследования являются процессы взаимодействия клеевого состава с поверхностью сердцевины радиатора.

Методы исследования. Для обоснования направления научных исследований и их внедрения в производство использовались законы и основные положения маркетинга. Выполненные в работе исследования базируются на основных положениях теории надежности машин, закономерностях теплообмена происходящих в радиаторах, существующих теориях адгезии.

Научная новизна заключается в получении совокупности новых знаний:

• разработан алгоритм действий автовладельца при отказе автомобиля, что повышает эффективность технического сервиса транспортных средств;

• обоснована классификация предприятий технического сервиса автомобилей;

• установлены математические зависимости прочности клеевого соединения при сдвиге от времени отверждения клеевого состава;

• разработаны способы герметизации сердцевины радиаторов охлаждения без точного определения места течи (патенты на изобретение РФ № 2430321, № 24339458).

Практическую значимость составляют:

• результаты анализа объективных и субъективных факторов которые определяют действия автовладельца при отказе автомобиля;

• экспериментальные исследования прочностных характеристик формообразующих клеевых составов, которые позволили выявить составы для герметизации сердцевины радиаторов;

• технологии герметизации сердцевин радиаторов охлаждения позволяющие продлять их срок службы без специализированного оборудования и инструментов.

Реализация результатов исследования.

Разработанный способ герметизации сердцевины радиаторов автомобилей внедрен на предприятии технического сервиса автомобилей ИП «Юдицкий Алексей Михайлович». Результаты исследований реализованы в

учебном процессе в ФГОУ ВПО «РГУТиС» .

Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на:

• Международной специализированной выставке сельхозтехники в России «АГРОСАЛОН» МВЦ «Крокус Экспо» (Москва, 16-19 сентября 2009 г.) (приложение 1);

• Х1У-Й международной научно-практической конференции «Наука-сервису», ФГОУ ВПО «РГУТиС» (Москва 30 ноября-1 декабря 2009 г.) (приложение 2);

• Международной научно-практической конференции «Научные проблемы автомобильного транспорта» посвященной 80-летию ФГОУ ВПО МГАУ (Москва, 20-21 мая 2010 г.);

• ХУ-й международной научно-практической конференции «Наука-сервису», ФГОУ ВПО «РГУТиС» (Москва, 29-30 ноября 2010 г.) (приложение 3);

• «Энергосберегающие технологии и техника в сфере АПК» международная выставка-конференция (Орел, 17-19 ноября 2010 г.);

• 69-й научно-методической и научно-исследовательской конференции ФГОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет» (Москва 31 я