автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Система рационального хранения сельскохозяйственной техники

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ИМЕНИ В. П. ГОРЯЧКИНА

На правах рукописи

СЕВЕРНЫЙ Альберт Эдуардович

УДК 631.3.0044

СИСТЕМА РАЦИОНАЛЬНОГО ХРАНЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

Специальность 05.20.03 — эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва —1689 г.

Работа выполнена в Государственной всесоюзном ордена Трудового Кроеного Знамени научно-исследовательском технологическом институте ремонта н эксплуатации ыаашшо-траятервого парка (ГОСНИТИ).

Официальные оппоненты: доктор технически наук А.В.Поляченко, доктор технических наук, профессор Г.П.Липко, доктор тахничвеких наук И. А,Степанов

Ведущая организация - Всесоюзна» ордена ТрудоЕого Красного

Знамени научно-исследовательский инсти механизации сельского хозяйства СВШ>

Защита состоится "_"_198_г. в "_" часов

на заседании Специализированного Сонета Д. 120.12.01 Московского ордена Трудового Красного Знамени института ивжеверов сельскохозяйс? генного производства яыени В.П.Горячкина.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, еаверенных печатью, просим направлять по адресу: 127550, г.Москва, И-550, ул.Тширязев-ская, 58, Учений совет МЙСП.

Автореферат разослав •_"_198_г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент

Н.А.Очковсгай

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОЗЫ : Актуальность проблемы

В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1985-1950 г. и на период до 2000 года указано "... значительно улучшить хранение, техническое обслуживание и использование машинно-тракторного парка (МТО)". Среди этих мероприятий хранение поставлено на первое место.

В настоящее время на селе используется около 20 млн. различных машин - тракторов, комбайнов и другой техники, стоимость которых оценивается в 70 млрд.руС. Ео содержанию в с.-х. технике металла (120 млн.т) агропромышленный комплекс (АПК) выдвинулся в ряд наиболее металлоемких отраслей народного хозяйства. В текущей пятилетке колхозам и совхозам будет поставлено техники еще на 43 млрд.руб.

По мере роста «технического потенциала АШ еще более возрастает значение экономии и бережливости при его использовании. Экономия материальных ресурсов становится важнейшим принципом социалистического хозяйствования. Все это определяет особую актуальность проблемы обеспечения сохраняемости МТО и защиты его от коррозии.

Проблему рационального хранения с.-х. техники следует рассматривать также как составную часть глобальной мировой проблемы борьбы с коррозией металла, ущерб от которой оценинается как в набей стране, так и в других промышленно развитых странах в 8...10£ национального дохода.

Нарастающие поставки техники, насыщение ею хозяйств создают у некоторых специалистов и механизаторов иллюзию наличия в стране беспредельных ресурсов, снижает внимание к вопросам рационального хранения машин в нерабочий период, который до 805? парка машин составляет 90...85% времени года. Длительно простаивающие машины и их составные части, если их соответствующим образом не подготовить к хранению, приходят в негодность в результате разрушающего воздействия процессов коррозии и старения. Ежегодный ущерб от коррозии, старения и нарушений правил хранения с.-х. техники оценивается в 890 млн.руб. В то же время в структуре затрат на ремонт и техническое обслуживание (ТО) ежегодные расходы на хранение МШ составляют всего 2% или около 130 млн.руб. Это в 3...4 раза ниже действующих утвержденных нормативов. Недооценка мероприятий по обеспечению рациональной организации и технологии хранения с.-х. техники приводит к значительным потерям. Сохраняемость, как одно из свойств надеж/

ностн, обусловливает а нерабочий период готовность я работоспособность МЗП - евшых условий реализации Продовольственной программа.

рассматриваемая тема является крупной научной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение, что подтверждается ее связью с общесоюзными комплексными целевыми программами ГКНТ СССР 0Ц.015., 011,044., 051.II.и 073.01., направленными не решение проблем защиты от коррозии, обеспечение надежности и работоспособности МШ, внедрение прогрессивных средств и методов хранения, ремонта и ТО с.-х. техники.

Цель исследования. Разработка системы рационального хранении с.-х. техники путем комплексного обоснования общей методологии хранения, разработки и внедрения прогрессивного оборудования, высокоэффективных консервационных материалов и современной технологии, позволяющих снизить ущерб от коррозии и старения с.-х. техники.

Научная новизна и основные результаты, представляемые на защиту:

- методика комплексных исследований и моделирования основных разрушающих процессов, действующих на с.-х. машины, их типовые конструкционные материалы, подвергающиеся разрушению при эксплуатации и хранении;

- метода расчета показателей сохраняемости и обеспечения оптимального срока службы машины и ее элементов на основе разработанных моделей и зависимостей, учитывающих разрушающее воздействие процессов старения, коррозии, коррозионво-механического износа (КМИ) и коррозионной усталости (КУ) на потребительские характеристики и функциональные свойства типовых материалов с.-х. техники;

- методы классификации типовых сельскохозяйственных сред по их агрессивности, степени опасности и основным видам коррозионных

и коррозионно-ыеханических разрушений деталей и узлов с.-х. техники;

- метода оценки и определения ущерба от коррозии и нарушения правил хранения каш® (на примере зерноуборочных комбайнов и энергонасыщенных тракторов), а такхе их составных частей и элементов;

- методы обеспечения требуемого уровня сохранности с.-х. техники в сфере эксплуатации на освове разработанной системы рационального хранения, включающей обоснование и разработку требований к проектировании и строительству необходимой материально-технической базы (МТБ), обоснование и разработку систем нормативно-техни-

ческой документации (НЩ), оборудования и консервационных материалов а также системы оценки сохраняемости новой техники;

- комплекс результатов исследований и разработанные на их основе технические и организационные мероприятия, заключающиеся:

в разработке и внедрении: основополагающего ГОСТа 7751-85 "Техника, используемая в сельском хозяйстве. Правила хранения"; технологий консервации и хранения основных типов и марок машин (тракторы "Ки-ровец", Т-150, МЗ-80, комбайны "Дон", "Нива", "Колос" и др.); высокоэффективных консервационных материалов ИВВС, "Ингибит-С"; ресурсосберегающих технологий хранения и консервации дизелей, тонколистовых конструкций и их сварных соединений; технологий хранения ремфонда и готовой продукции.

Совокупность теоретически обоснованных и экспериментально подтвержденных положений и выводов в сочетании с результатами внедрения представляют собой теоретическое обобщение и решение крупной научной прослемы, имеющей важное народнохозяйственное значение, заключающейся в разработке общей методологии рационального хранения и комплекса средств в виде систем НТД, перспективных консервационных материалов и оборудования, являющихся научным, технологическим и организационным обеспечением решаемой проблемы.

Практическая значимость и реалиаадин результатов исследования заключается в разработке и массовом внедрении в производство систем нормативно-технической документации, прогрессивных технологий, оборудования и эффективных консервацаонннх материалов, позвзлякцрх комплексно решать рассматриваемую проблему.

Результаты исследования использована при разработке действующей а с.-х. производстве норм а тивно-техниче ской документации по вопросам консервации и хранения, а капающей государственный стандарт ГОСТ 7751-85, руководства и нормативы, типовые технологические процесса а рекомендации г количестве 20 наименований.

Разработаны я внедрена в производство новые консервационные материалы и оборудование, новизна и перспективность которых подтверждается 9 авторскими свидетельствами на изобретения.

Результаты исследований внедрены в колхозах, совхозах, предприятиях х организациях АПК.

Введревже результатов исследования в полном объеме позволяет:

- снизить ежегодные потерн металла от коррозии на 0,2 млн.т;

- обеспечить уровень сохраняемости МШ до 0,96...0,98;

- сократить годовые эксплуатационнне вздержки до 40...50 руб. по зерноуборочному комбайну и 20...30 руб. по энергонасыщенному трактору;

- продлять нормативные сроки службы машш на I...2 года.

На базе разработавшие в диссертации положений сформировалась научная школа по ревевша проблемы повышения сохраняемости и защиты от коррозии с.-х. техники, которая иключает работа II аспирантов и соискателей, 7 из которых защитили кандидатские диссертации под руководством автора.

Апробация.Основные положения и результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на 19 Всесоюзных н республиканских совещаниях, симпозиумах и конференциях по проблеме (Москва, 1976, 1978, 1979, 1981, 1984, 198$, 1987, 1938; Минск, 1989; Винница - 1984 ; Оренбург, 1987).

Публикации. По теме диссертация опубликовано 203 работы, в т.ч. книги, брокеры, методические и нормативно-технические документы, статьи, 18 авторских свидетельств на изобретения обеда! объемом 275 п.л. (175 п.д. написано автором); 31 работа (в том числе 3 книги) объемом 29 п.л. - без соавторов.

Структура и обьеи диссертация. Диссертация включает введение, десять глав, основные выводы и рекомендации, список использованной литературы и приложения. Работа изложена на страащах маши-

нописного текста, в том числе "287" стр. регламентированный текст,

" рисунка, " " таблица, список литературы 25$наименований, в том числе 20 - на иностранном языке. Приложения приведены на страницах.

Содержание диссертации

1. Состояние проблемы, задачи и методика исследования (главы I и 2}

Теоретические в экспериментальные разработки по проблеме сохраняемости и защите от коррозии к старения с.-х. техники в нерабочий период получила наибольшее развитие в вашей стране в течение последних 25 дет (работы М.Н.Ыелаыеда, А.Б.Мортива, Н.Н.Поджекарева,

A.Ф.Поцкалева, B.C.Рязанова, Д.И.Селиванова, Ы.М.Севернева, И.А.Синявского, Г.И-.Шшшша, А.Р.Щукнва, Б.П.Яковлева я др.).

Вопросы хранения н технического обслуживание ЮТ прв хранении рассматривались такхе в трудах В.Я.Аниловича, Г.В,Еедевяшша,

B.М.Кряжкова, Е.С.Кузнецова, А.В.Ленского, Г.П.Липко, Н.С.Пасечни-k

кова, А.С.Проникова, Н.Ф.Тельвова, И.П.Терских, Н.М.Хмелевого, С.С .Черепанова, В.ИЛерноиванова и др.

Хранение и защита машин от коррозии тесно связана с проблемами трения и износа, которые применительно к с.-х. технике нашли отражение в трудах Б.М.Коствцкого, И.В.Крагельского, А.Ш.Рабиновича, М.М.Тененбаума, В.Н.Гначева, М.М.Хрущова и др. фундаментальные исследования в области коррозии и старения материалов выполнены Г .В. Акимовым, А.Я.Дринбергом, Ю.и. Зуевым, Г.В.Карпенко, Я.М.Кодо-тыркиным, Ю.Н.Михайловским, А»В.Рябченковым, С .В .Серенсеном и др.

Анализ предвествующих исследований показал, что практически отсутствуют исследования по аналитическому описанию я формированию сохраняемости с.-х. техники* как одному из важных показателей надежности. Недостаточно работ по системному рассмотрению таких разрушающих процессов, как старение, КМИ, НУ деталей и сопряжений с.-х. техники, не било работ, оценивающих последствия коррозионно-механических разрушений по машине в целом. Требования научно-технического прогресса настоятельно диктовали необходимость исследовании по разработке прогрессивных ресурсосберегающих технологий консервации и хранения с.-х. техники. Большинство выполненных исследований касалось изучения и выбора отдельных защитных консервационных материалов. Исследований обобщающего характера, базирующихся на системном изучении всего комплекса вопросов и рассматривающих проблему рационального хранения с.-х. техники в целом выполнено явно недостаточно.

Учитывая изложенное, определены следующие основные задачи исследования:

1. Разработать и обосновать методику комплексных исследований по решению проблемы повышевия сохраняемости с.-х. техники с учетом основных разрушающих факторов, воздействующих на машины в нерабочий период.

2. Разработать методы прогнозирования, нормирования и обеспечения сохраняемости с.-х. техники, а также оценки разрушающего влияния старения, коррозии, КУ гКМИ на потребительские и функциональные свойства типовых материалов машин.

3. Разработать методы кларсгфикации типовых с.-х. сред по их агрессивности и опасности возникновения коррозионных и коррозионно-механических разрушений типовых деталей машин.

4. Разработать НЦ, прогрессивные техпроцессы, оборудование, консервационные материалы и метода оценки сохраняемости новой техники

5

для комплексного решения проблемы повншевия сохраняемости и противокоррозионной защиты машин в сельском хозяйстве.

5. Осуществить производственную проверку и внедрить основные результаты исследования в с.-х. производстве.

Б качестве гипотезы исследования принято предположение о том, что в системе формирования и обеспечения такого свойства надежвос-ти сельскохозяйственной техники, как сохраняемость, существуют чувствительные элементы и связи, воздействуя на которые, представляется возможным оказать управляющее воздействие на их сохраняемость. Такими элементами являются МТБ, технология и нормативы, кон-сервационные материалы и оборудование, а также методы оценки сохраняемости техники. Применяя комплексный подход, прогрессивные ресурсосберегающие технологические процессы хранения, перспективные конструкционные в консервационные материалы и оборудование, а также систему нормативах показателей, можно управлять процессом повышения сохраняемости машин при их производстве и эксплуатации. Ори этом учитывается, что процессы коррозии в старения машин в сочетании с нагрузками при их работе оказывают существенное влияние на показатели безотказности и долговечности, трудоемкость ТО и ремонта, что должно учитываться при формировании МЗБ хранения техники.

фундаментом теории повышения сохраняемости машин являются закономерности реального процесса изменения технического состояния их элементов в нерабочий период с учетом влияния разрушающих, климатических факторов и основных деструкционных процессов, а такие обоснованная система управляходг факторов, какими являются рациональная технология, оборудование и перспективные консервациовные материала.

Существенной методологической особенностью системы рационального хранения является то, что она функционирует как динамическая система, которая совершенствуется во времени аа счет достижений научно-технического прогресса в сферах производства а эксплуатации машин.

Объектами исследований являлись зерноуборочные комбайны и энергонасыщенные тракторы, а такие их элементы, наиболее подверженные рвзруоащш клшатжческш воздействиям (лакокрасочное покрытие, сварные швы и тонколистовые металлоконструкция, детали режущего аппарата, цепи, звездочки и др.). Объектами лабораторных к натурных 6

испытаний являлись образцы из углеродистых сталей, алюминия, цинка, лакокрасочные покрытия на основе эиалей АС-182, 11Ф-1ВЗ, ПФ-188 и др. При исследованиях использовались стандартные методы испытаний. Ряд методик был усовершенствован. Применялись испытания защитных покрытий под разными углами наклона, был усовершенствован отеьд для ислы-тавия металла на циклическую прочность с имитацией характера нагруже-ния тонколистового металла комбайнов, испытания образцов ва прочность проводились после одного, двух и более лет предварительной коррозии.

2. Теоретический анализ отказов с.-х. техники в лерабочий период. Общая модель расчета сохраняемости машины (глава 3)

Основой методического подхода в работе является метод исследования и объяснения потерн служебных свойств материалов узлов и деталей мшены при взагмодействЕП с окружающей средой для наиболее характерной исследовательской ситуации - "машина - окружающая среда - человек"

Решение задачи расчета и прогнозирования базировалось ва совмещении надежностного и технологического подходов. Исходя из этого сохраняемость рассматривалась как составная часть надежное тя»гехнологич-ностж маша, алеющая двойственный характер. С одной стороны, сохраняе мость - это внутреннее свойство ааддиы (например, как безотказность, долговечность), которое закладывается в конструкцию при производстве ыелгз. С другой стороны, сохраняемость - это приспособленность машины к обеспечению я восстановлению этого свойства путем проведения специального комплекса работ по ТО. В этш случае сохраняемость уже не внутреннее свойство аезкян, поскольку она обеспечивается лишь во взагаодейстнет с обслуживающим персоналом. Здесь сохраняемость сходна с понятием ремонтопригодности.

Процесс потеря машиной служебных свойств, ее изнашивание, а так-зе коррозия в старение материалов, являются закономерным проявлением основного принципа диалектики - принципа движения.

Кзнааиванже, разрушение, коррозия, старение узлов и деталей иа-шшы есть результаг столкновения противоположных сторон (внутренних л внешних противоречий). Здесь проявляется другой закон диалектики -закон единства л борьбы противоположностей. Примером ¿'¡утренних противоречий, обусловливающих процесс коррозии, является налг.-ие в кристаллической решетке металла различных включений, дислокаций и дефектов. Это приводит- к физико-химической неоднородности поверхности ые-

талда, возникновению ва его поверхности анодных и катодных участков. Внешним объективным противоречием служит разрушающее воздействие ва машину климатических факторов окружающей среда. Накопление количества различных воздействий приводит к изменению качественных показателей машины. Здесь проявляется закон перехода количественных изменений в качественные.

Наряду с применением общих законов диалектики для объяснения сохраняемости, процессов изнашивания, коррозии и старения применялись общие законы физики, физической химии и других наук, а такке метод исследования физики отказов.

Метод исследования физики отказов состоял в изучении необратимых физических, химических, механических и других процессов износа и старения конструкционных материалов машин при их эксплуатация, нахождении физико-аналитических зависимостей между параметрами, которые характеризуют скорость протекандя разрушающих процессов, и параметрами, определяющими надежность машины. Для построения моделей отказов изучались основные физические и химические процессы, протекающие на поверхности и внутри материала машивь, определялись зависимости между параметрами, характеризующими сохраняемость, а такке скоростью изнашивания и интенсивностью отказов под влиянием климатических и механических факторов.

Исходя кз анализа причинно-следственных связей и причин изменения паршетроь и характеристик материалов, определялись статистические модели параметров сохраняемости Р( £ ), F( £ ) и fit). При этом сохраняэмость рассматривалась как надежность машины и ее элементов при хранении. Метод изучения физики отказов представлял синтез статистического и физического методов исследований отказов машш; и их элементов, сочетание вероятностных методов оценки процессоь изменения параметров с выявлением детерминированных зависимостей процесао-коррозии и старения.

Па рис.1 представлена графическая интерпретация формирования сохраняемости машин.

Сохраняемость малины можно охарактеризовать некоторыми выходными параметрами Х^, л-^ Х3,... хп , которые являются случайными функциями времени. В качестве виходного определяющего параметра сохраняемости Xt можно принять, например, площадь коррозионного разрушения тонколистовой обшивки комбайна. Определяющий параметр за время t может принять значения от X 1тп до lLmai . При t = TQ он будет равен X¿ - предельному значению. Показателем сохраняемости по выходному параметру машины будет наработка до отказа t = Т. В этот период

а

величина выходного параметра будет равва X. 7пах • Наработка до отказа является случайной величиной и характеризуется некоторым законом распределения (плотностью вероятности, математическим ожиданием, дисперсией и др.).

Рис.а. Графическая интерпретация формирования

сохраняемости:

а) изменение определяющего параметра машины во времени;

б) схема формирования отказов элементов машин

Закон распределения времени функционирования машшш (элемента) до отказа в виде плотности вероятности f (í) или функции распределения Г(¿) позволяет определять сохраняемость Р( Ь ), средний срок сохраняемости ЫИ ) ~ Тер.

Р( Ъ) . I - Ри ); ) = Тер. (I)

Характеристикой сохраняемости может служить также запас сохраняемости иди скорость его изменения во времени

К =

Хтах

> 1

dK dt

Отказ произойдет тогда, когда параметр X в результате корроэиои-но-механнческого разрушения достигает своего предельного, значения 1 тах (рис.1а) после случайного времени t , поэтому закон распределения этой величины; например, плотность вероятности f (t) и будет основной характеристикой сохраняемости. Знание параметров закона распределения {(6) позволяет при любом фиксированном значении £ = Т определить сохраняемость Pit ).

На рис.16 показаны этапы формирования закона f(tj. Вначале учитывается рассеивание значений параметров машины f (а) относительно своего математического ожидания а.0 . Это рассеивание связано с раз-

личием начальных показателей сохраняемости и протеканием процессов разрушения в начальный момент времени. Затем на ухудшение параметров сохраняемости машина начинают сказываться медленные процессы (коррозия, старение, износ). Эти воздействия начинают сказываться через промежуток времени г0 . процесс изменения сохраняемости машины X протекает со скоростью Vx . Этот процесс также случайный и зависит от изменения повреждений отдельных элементов машины при коррозии и старении со скоростью' Vj, V 2< V 3...«. У к. Б результате происходит формирование закона рассеивания сохраняемости f(x,t) , который определяет вероятность ее выхода за границу т.е. вероятность

безотказной работы Р iA? = 7 - f i.С учетом нормального распределения, которое широко применяется при рассмотрении процессов старения и износа машины, когда разрушающие процессы протекают под воздействием ш скольких фокторов, сохраняемость можно представив квк

P{t)-n[oj"P(Z)] . (3)

1-х

где 2 = -j^r -переменная; <Р(7)- нормгфованная функция

Лапласа.

Ьотерю сохраняемости машины можно представить как результат воздействия четырех групп взаимосвязанных факторов (рис.2).

Ьервая группа - структурные внутренние нарушения исходных материалов деталей: М^, М2, Мд.....М^ , Мк.

Вторая группа - конструктивно-технологические дефекты в процессе изготовления машины: Ej, П2, Пд, , ..., Пц.

Третья груша - внешние воздействия, обусловленные режимами эксплуатации машин: Еэ1, Рд2, Рэд, .... , ..., Р^, и действием климатически нагрузок окружающей среда Cj, С2, Сд, ..., Ci , .... Cn .

Четвертая группа - ренонтво-обсдужяваицие воздействия, поддерживающие и восстанавливавшие служебные качества машины: Q j, Q 2,

fl 3* ^L • •

Комплексное воздействие указанных факторов определяет протекание необратимых физяко-хшических процессов старения, коррозии и износа машины (ее отказы), что функционально можно представить как

X'-Flv,,vitv,_____vitvn,i) . (4)

vt~f(Mi,ni,P3i,Ci,Qift), (Si

где X - параметр, определяющий сохраняемость машина;

VI - скорость протекания ¿-го разрушающего процесса, определяющего сохравяемость по данному виду отказа машины.

та

за

1

Дефекты исходных матв-риаяоб (третины ¡Включения, пустоты, пористость, загрязнения и

Вадейстбии Внешней атевы (температура, алажнастй, солнечная .радиация , ветер, пыль)

Конструктивно-технологические дефекты производства (не*а-нич. и тер пи ч. обработка,сбор кв., сборка, мойка,окраска и др.) „

МЦ'&ГЧ

машина

Е

Нёооратипие (рщ-хин. лроцессц Ъ'КЧЛЪ.С,*)

(сорбция,диффу 1ия, конденсацш испарение, вес----- ия, трещи-

к/ктуриро-

Воздейстбия и нагрузки рехиноб зксллуо-та.ции ( трение, меха. нические Воздействия, зибрация загрязнения и проч.)

■о

«ч;

¿¡Ом;

«О

Ремантна-и5спц*и8а-ющие ЧоздеастТВия . (устранение отказов, ЬвсстаноЬпение рлу-леймб/х се.айстб)

щ-в Ъ

Механизмы отказов Гноррозианна Мое, усталость, деформация, стар

О тт к аз

механический старение и т.д.)

обратная с6язь_

Рис.2. Структурная схема взаимосвязи основных факторов, обусловливают® отказы и управляющие воздействия, обеспечивающие сохраняемость машины

С позиции метода физики отказов целесообразно разделить машину на составные части и элементы, каждый из которых существует как независимый объект. Чтобы Еаделигь из общего потока отказов наиболее типичные и провести оценку их среднего веса, применяются диаграммы Парею.

для выявления взаимосвязи при возникновении отказов различных видов применялись схемы йсикава, позволяющие проанализировать возможные причины отказов.

Показатели сохраняемости, являясь функциями исходных физических параметров и скоростей изменения этих параметров, определяются заложенными при изготовлении запасами прочности. Отказы возникают, когда прочность, заложенная при изготовлении детали, будет вике действующей эксплуатационной нагрузки. В этом случае вероятность возникновения отказа машины можно определить как функцию запаса прочности по соответствующему виду нагрузки

= , <в>

где AXj - запас прочности (сохраняемость, коррозионная стойкость) по у -тому виду нагрузки; Хпр; ~ математическое ожидание предельно допустимой нагрузки,

вызывающей отказ (коррозии, износ, старение); Хр. - действующая натруэка.

Вероятность сохраняемости I -го служебного свойства малины по -ыу виду нагрузки определяется известной зависимостью

Рп(Ъ) -ехр{-}хц (I)йЬ\ , (?)

о

где Л ц - интенсивность снижения сохраняемости I -го служебного свойства подверженных коррозии деталей по /-тому физико-химическому процессу старения ва время t . 1огари)Еыяруя, получаем ^

Продаффаренцируеи к проведем "необходимые преобразования

При допущении, что и с учетом

получаем

(10)

С учетом изменения параметров служебных свойств машины во времени, вероятность возникновения отказов вследствие старения и корро-апоЕво-яехавических разрушений определяется по известной зависимости

п -П}-( ' Ъ(йХд) где - вероятностные характеристики сохраняемости I -тых

а(Щ

(Щ

зt

.- служебных свойств; —— скорость изменения запаса сохраняемости служебных

свойств машины вследствие протекающих j-x процессов старения и коррозии.

Отсюда

лЧ(г) ЩАХ}) ЬЬ к '

Определяя количество однотипных элементов N , можно путем сум-

мировалия интенсивностей снижения сохраняемости вычислить их относительную долю N1 Яj , вносимую в общую сохраняемость.

Суммируя произведения N ¿Л ^ повеем тп -группам элементов, определяем общую сохраняемость машины

¿т-З^Л-с , (13)

'V ■

где 777 - группы элементов, машина, определяющие сохраняемость по ] -«у виду разрушающего процесса.

При распределении по нормальному закону имеем

Аналогичные зависимости получаем прн подобном распределении вероятностей характеристики скорости изменения запаса сохраняемости

д(дх1)/д( , которые позволяют при априорном знании закономерностей протекания процессов старения или коррозии прогнозировать сохраняемость машины. Задача решается по двум вариантам:

1. При заданном среднем времени ¿сс или ^ -% сроке сохраняемости определяют сохраняемость Р( £ ).

2. При заданной сохраняемости Р£ £ ) определяют ресурс или срок, обеспечивающие этот уровень сохраняемости.

Предложенная модель позволяет оценить сохраняемость машины относительно таких разрупающих процессов как старение, коррозия, КМИ и КУ. При этом модель может быть чисто Физической (если выявлены физико-математические зависимости отказов), статистической (при наличии достаточной статистики по отказам осноеных элементов машины) или смешанной обязано-с татистической. когда для одних элементов строятся физические модели, а для других - статистические.

Для оценки сохраняемости в сфере производства разработана система показателей, которая используется при испытаниях йеной техники. В табл.1 представлены отдельные показатели, полученные при сравнительной оценке сохраняемости зерноуборочных комбайнов.

Таблица X

Показатели сохраняемое» зерноуборочных комбайнов

Обозна- Значения показателей

Показатели чение, размерность Дон-1500, Яок-1200 СЗС-5, СКД-5, СК-б

норматив факт норматив факт

Средняя суммарная оперативная стоимость хранения Схр., руб. 200 235- 200 255

Средняя суммарная оперативная трудоемкость хранения Зхр.. ч зь 45 35 50

Коэффициент коррозионной стойкости материалов Ккм 0,75 0,03 0,75 6^,03

Коэффициент стоимости ШЗ тгпп 5ПКЗ прй хранении хшьв ~ Спкз новых машин Клкз од 0,2 0,1 0,2

коэффициент обеспеченности средствами герметизации Кн.г. 0,85 0,45 0,85 0,25

3. Экспериментально-теоретические исследования процессов старения, атмосферной коррозия, потери прочности и коррозионно-мехавического изнашивания типовых конструкционных материалов с.-х. техники Iглавы 4,5,6,7)

3.x. Процесс разрушения (старения) лакокрасочносо покрытия

Изучение основных разрушающих факторов и их взаимодействие с покрытием, обобщение и анализ выполненных исследований позволили сформулировать и разработать теоретические представления о механизме разрушения лакокрасочного покрытия с.-х. техники. Покрытия под действием атмосферной влаги, перепадов температуры, солнечной радиации, кислорода, механических воздействий и других факторов претерпевают необратимые изменения, отражающиеся на физико-химических и механических свойствах и приводящие к их старению. Процесс атмосферного старения является результатом комплексного действия химических (деструкция и структурирование) и физических (растрескивание, сорбция,

истирание) процессов.

Щ

Атмосферостойкость наиболее полно отражает ценные в практическом отношении свойства лакокрасочного покрытия. Оценка амосферо-стойкости лакокрасочных покрытий с.-х. техники не может быть дана без учета климатических и механических воздействий в условиях эксплуатации машины.

Установлено, что конструкция комбайна СК-5 на достаточно приспособлена к условиям атмосферного воздействия. В комбайне много открытых полостей, карманов и выемок, куда проникают и задерживаются вызывающие коррозию влага, пыль и гряэь. Комбайны Дон-1500, "Нива", "Колос", "Енисей", не загерметизированы со стороны копнителя, что облегчает попадание атмосферных осадков внутрь машины. По сроку службы и особенностям разрушения лакокрасочного покрытия окрашенную поверхность комбайна можно классифицировать на четыре группы. Срок службы покрытия на основе серийных эмалей ПФ-133 и AC-I82 на деталях 1-й группы составляет 0,9...1,0 год, Е-й группы - 1,05г..1,15, Ш-Й группы - 1,1...1,3 года и 1У-й группа - 5...6 лег.

В наиболее тяжелых условиях находится покрытие на деталях 1-Й группы, которое подвержено в период хранения аяиосферному старению, а в период работы комбайна - одновременному истирающему воздействию частиц почвы, хлебной массы и атмосферных факторов. Процесс разрушения покрытия на поверхностях 1-й группа хорошо описывается законом суперпозиции двух сС -распределений:

/w-Sisfe «>Ш-'ГИ 4-М • а5)

где oCf 2 и r - параметры «с -распределения; С\ f С'г - коэффициенты, показывающие долю отказов к их общему числу* Разрушение покрытия на поверхностях П, Ш и 1У-й групп также описывается законом ос -распределения. Срок службы покрытия на основе эмалей ПФ-133 и АС-182 на поверхностях I, П и Ш-й групп в два раза ниже нормативного срока службы.

Разработан метод расчету оптимального времени возобновления лакокрасочного покрытия К £ воз.) применительно к с.-х. технике. Оптимальное значение t воз. соответствует минимуму функции

h(t)dt , lis)

» boi о

где йС - расходы на поддержание надежности машины; У - ущерб от ненадежности машины; А - срок службы машины в единицах наработки; тг - число возобновлений покрытия за срок службы машины. Предложен метод расчета оптимального срока службы покрытия.

3.2. Коррозия и коррозионно-ыеханические разрушения техники

Коррозионное разрушение является результатом физико-химического 'взаимодействия металла с окружающей средой и обусловливается термодинамической неустойчивостью металлов и сплавов.

Установлено, что скорость коррозии металлов в условиях сельской и промышленной атмосферы определяется продолжительностью увлажнения металла ( Ivф ч/год), концентрацией корровионно-актявных пршесей

в воздухе Сх (мг/м3 для 502 и мг/м2 су т. для С£ -ионов) и температурой воздуха { t , °С),

Влияние температуры на скорость атмосферной коррозии в реальных диапазонах ее изменения в гадкой фазе пленки атмосферной влаги (т.е. при Ь > (Л) практически постоянно. Поэтому скорость коррозии определяется параметрами и Сх. Зависимость коррозии К (г/м год) описывается уравнениями:

- для сельской и промышленной атмосферы

,6

K=a(CS02y Zap

- для приморских районов

к0*(Ва

Ссе) ^Хф

(17)

(18)

где

- скорость коррозии в условно чистой атмосфере, г/м .ч;

- ускорение коррозии хлор-ионами (г/м2.ч:мг/м2 оут.);

ко

Все -------~----------. -..............■

Су,СS02- концентрация хлорионов и сернистого газе (ur/ucy г, ur/м ){ а, 6 - безразмерные коэффициенты. Значения коэффициентов, необходимых для расчетов, представлены в табл.2. В табл.3 и 4 представлены величины Ztv и С,

'х*

Таблица 2

Значения а,в,К0 и Ъщ для различных материалов

Металл а х Юа г/ы .ч в К0 х Ю3 BS 1 iq3. г/м2.ч/мг/м2 сут.

Сталь 549,3 0,52 44,0 5,60

Цинк 50,6 0,75 2,ВО 0,70

Алхздиний 0,6 0,50 0,11 0,15

Таблица 3

Классификация типов атмосферы и климатических районов по суммарному времени сохранения фазовой пленки влаги

Сухая 300 < 1т/р < 1000 ч/го9 Умеренно влажная 1000<г,г?г< 2500 4/л/ Влажная 2500 < Ег<р < 4000 «/г<у

Очень холодные (Якутск; Умеренно-холодный (Красноярск) Очень жаркий,сухой (Ашхабад! Умеренный (Москва) Умеренно-влажный (Владивосток) Умеренно-теплый (Ростов-на-Дону) Умеренно-тешшй, влажные (Рига) Умеренно-теплый с влажной зимой (Одесса) Теплый влажный (Батуми) Умеренно-теплый, влажный (Калининград)

Таблица 4 Классификация атмосферы по уровню коррозионной агрессивности (по стандарту СЭВ 991-78)

Ты атмосферы Конце нтра^к^ 3 02, Концентрация мг/н^ сут.

Сельская Городская Премияленная Прааорская 0,015 0,016»..0,200 0,201...0,500 0,015 0,3 1,0 1.0 1,0...20,0

Скорость коррозии металлов (стали, цинка, алюминия) аппроксимируется показательной функцией К » кЬв, (22)

где К - потери массы, г/м2;

£ - время экспозиции (годы); А и В - коэффициента. ......

На рис.3 представлена зависимости скорости коррозии стали, цинка и алюминия ее 5-ти летний период в условиях сельской я , промышленной атмосферы.

Потери массы К , г/л/2

Ьо =ч 1 1

о •о СП § -

<9 N»

СЭ N «J См

СЗ ä 4S

CJ ÍP См

См О)

Хм 43 V Со -м

5» §5 <5 с»

ъ V Чэ

ъ * * s

V) 0» »N»

s «э «Л

тых сталей Ст.З и Сг.0,8 нп были получены степенные зависимости глубины коррозионного поражения и потерь массы от продолжительности увлаж нения металлической поверхности осадками

..Л,5)-гфа*, (20)

^"(3,2 (21)

п

где Мк - коррозионные потери, г/м в год;

гд, - время сохранения-пленки атмосферной влаги, час; Н? - средняя глубина коррозионного поражения, мкм в год.

Таблица 5

Коррозионные разрушения узлов и деталей машин, поступивших в капитальный ремонт

Марка машины Число деталей, подверженных коррозии, шт. Стоимость устранения последствий коррозии, руб. Нормативная стойкость капитального ремонта, руб. СР Коэффициент коррозионного ущерба, TfK

ОК-5 Ш 600...680 1280 0,47

ft-700 150 550...650 4189. Q,«7

М13-80 3& 120...140 640 0,78

Разработаны классификации деталей по степени опасности коррозионных поражений, по видам коррозионных и коррозионно-ыехакичес-ких разрушений, типовых сельскохозяйственных сред по степени опасности коррозионных воздействий, позволяющие прогнозировать и предотвращать последствия коррозионных разрушений.

3.3. Потеря прочности металла в результате коррозии

Обследования выбракованных деталей я узлов машин показали, что многие из них, кроме коррозионных потерь массы, подвержены также коррозионной усталости, проявляющейся в гиде трещин, поломок и разрывов металла. Прочность металла г коррозвонно-активных средах сельскохозяйственного цроизЕодствЬ является важнейшей потребительской характеристикой, поскольку большинство элементов металлоконструкций машин работает в условиях одновременного действия циклических нагрузок и коррозионной среда. Тонколистовая обшивка комбайна воспринимает 40...50£ всех динамических нагрузок при работе. Бри атом максималь-

ные напряжения возникают при амплитудах от I до 5 мм, частотах от 5 до 14 Гц и достигают величины 200 МПа. Потеря прочности.вследствие коррозионной усталости металла может происходить при одновременном воздействии на металл коррозионной среда и нагрузки. Но может наблюдаться снижение прочности только из-за коррозии до циклического наг-ружения металла. Коррозионные повреждения, изменяя состояние поверхности, служат элективными концентраторами напряжений, являясь источником зарождения трещин.

Обработка данных по расходу металла при ремонте комбайнов показывает, что за нормативный срок службы (9 лет) потери металла от коррозии и коррозиовно-механических разрушений составляют 20...30? к исходной массе тонколистовых конструкций. Ежегодно при ремонте комбайнов расходуется около 10 тыс.т тонколистовой стали, более 200 т сварочной проволоки и электродов. Трудоемкость работ по устранению последствий коррозии на комбайн превышает 40 чед.-ч,

Изменение прочностных характеристик металла под действием коррозионной среды учитывается коэффициентом

/ = ^- , (22)

г> кар О-г

где о-1 - предел коррозионно-усталостной прочности металла;

6-1 - предел прочности металла нз зохдухв.

По изменению циклической прочности £ оценивается влияние

коррозии на прочность исследуемого металла.

Так как предела усталости металла в коррозионной среде не существует, для характеристики процесса коррозионной усталости использовался запас прочности испытуемого металла на выбранной базе испытаний // = Юб циклов. При частоте нагругения 500 циклов в минуту длительность испытаний составляла около ¡33 ч. За это время в условиях заданной коррозионной среды тонколистовая сталь СтЗ и сталь 08кп теряли свой запас прочности. Из графиков кривых коррозионной Усталости сталей сталь 08кп и СтЗ (рио.4) основных конструкционных материалов тонколистовой обшивки комбайна следует, что за год их усталостная прочность снижается на 35...50$.

Для практических целей разработана номограмма (рио.5) прогнозирования, прочности -я ресурса тонколистовых конструкций машин в зависимости от зональных условий, способа хранения и вида защитного покрытия.

б.МПа )50 100

Стала СтЗ

Сталь О.вкп

ОЧ^-

Ч

"* —-1 -' "Ч

Ю г, пес

Ю О

150 т.г/«г

Рис.4. Снижение циклической прочности стали атмосферной коррозии:

ко

б после

о - испытания на воздухе; • - испытания в растворе 0,05НМаС£

Ключ

Тпцбииа питшнгаб.мхм Л

■ш

районы Европейской части

агрепиИноя среда пинуЗабрений

районы Сибири Дальнего Востока '¡¡очищенный металл отработанные мас/га £итту»

закрытое помещение ЗВВД

иигиЛ/ггт - С, ИВКС оцинкаВанньш прокат ,петп

Продолжительность^ ■згсплуагтп^щр, че"т^ -

йб'А Прогнозируемый остаточный ресурсТ, ле/гг

Т.нгм

Рис.5. Номограмма прогнозирования долговечности тонколистовых конструкций

3.4. Коррозионно-механический износ

Коррозионно-механическому изнашиванию подвержены втулочно-роликовые цепи и звездочки, детали режущих аппаратов и сварные соединения, рабочие и транспортирующие органы мамины. Норрозионно-меха-ническое изнашивание характеризуется разрушением металла под действием электрохимического взаимодействия металла с окружающей средой и механического разрушения продуктов этого взаимодействия и металла при трении.

Для деталей зерноуборочных комбайнов установлено три четко выраженных и ежегодно повторяющихся периода:

1. Период коррозионного разрушения металла узлов и деталей в результате воздействия климатических факторов в нерабочий период,

2. Период интенсивного КМИ подверженных коррозии поверхностей в первые чаев работы машины.

3. Период КМИ поверхностей деталей и сопряжений под действием рабочих нагрузок в сочетании с коррозионным воздействием на металл окружающей среда.

Проведено физическое моделирование процесса КМИ. Оно заключалось в имитации на образцах процесса "хранение - использование". £ качестве типовых сопряжений выбраны две пара трения, имитирующие сопряжения "цепь - звездочка" и "щечка - головка шатуна" режущего аппарата комбайна СК-5.

С использованием многофакторного корреляционного анализа получена зависимость КМИ от величины коррозионного поражения (Мк), шероховатости рабочей поверхности ( ), продолжительности коррозионного воздействия окружающей среды (Тк), защитной способности покрытий ( $с } и твердости металла (НВ)

и О-11 Мк Тк

"км--нъз.п (23>

.Коэффициенты весоиости факторов , тк, 2С , НВ и Мк состав-яяют соответственно 8,31; 9,71; 10,83; 17,34 и 29,21.

Полученные данные показывают, что КМИ в первую очередь зависит от Мк (29,21) и свойств материала (17,94/1). При этом факторы Ык, и НВ характеризуют конструктивно-технологические особенности деталей и в сумме равны 55,45. Факторы Тк и 5С характеризуют условия хранения и в сумме равны 20,042, что указывает на необходимость комплексного решения проблемы КМИ. При изготовлении рекомендовано с учетом условий окружающей среда подбирать соответствующий коррозионно-стойкий материал, а в условиях использования главное внимание необходимо уделять условиям хранения и качеству защитных консервационных покрытий.

На рис.б представлены кривые износа сопряжения "диск ведущий -цилиндр" вариатора мотовила. Установлено, что.износ неэаконсервиро-ванных деталей вариатора за севон эксплуатации составляет 120..,130 ми что в два раза превышает износ з аконс ерв иров анных деталей. 22

750 Тг ната-ч.

Рис.б. Коррозионно-механический износ сопряжения "диск - цилиндр"

Межремонтный ресурс сопряжения "диск - цилиндр- без консервации составил 410, а при консервации - 750 Лото-ч. При отсутствии консервации точнообработанных деталей и сопряжений комбайнов на период длительного хранения их межремонтные ресурсы сокращаются в 1,5...2 раза. Необходимость в замене ш ремонте деталей и сопряжений вариаторов наступает через 1,5...2, а при консервации детали и сопряжения служат 3,5...4 года. Этт доказана принципиальная возможность управления процессом изнашивания поверхностей деталей махин за счет их надежной консервации в нерабочий период.

4. Комплексное решение проблемы рационального хранения сельскохозяйственной техники. Внедрение результатов исследования (главы 8,9,10)

4.1. Совершенствование и развитие материально-технической базы хранения, системы Н1Д и прогрессивных технологий

Комплексный подход в решении проблемы повышения сохраняемости позеолил определить и реализовать следующие основные приоритетные направления работ:

- разработка теоретических положений, нормативно-технической документации по организации и технологии хранения машин;

- реконструкция и строительство современной МТБ и объектов хранения с.-х. техники в каждом хозяйстве;

- организация в хозяйствах специализированной служба машинного двора, работающей на принципах хозрасчета;

- улучшение конструкций машин путем обеспечения высоких показателей сохраняемости и противокоррозионной защиты с регламентацией этих показателей в специальном стандарте;

- разработка и внедрение прогрессивных ресурсосберегающих техноло-

гий и оборудования, обеспечивающих гнсокуь сохраняемость машин;

- разработка и внедрение эффективных, экологически чистых кон-серЕационннх материалов, улучшающих качество и снижающих трудоемкость консервации,'

- развитие и совершенствование методов оценки и учета затрат и потерь, связанных с низкой сохраняемостью и неправильным хранением машин, обеспечение должного контроля за соблюдением правил их хранения;

- развитие и систематизация экспериментально-теоретических исследований по изучению и количественной оценке коррозии, старения, КМИ, КУ и других видов разрушений машин и разработка рекомендаций по их предотвращению;

- совершенствование системы подготовки специалистов по вопросам рациональной организации и технологии хранения и защиты с.-х. техники от коррозии.

Решение рассматриваемой проблемы потребовало обоснования и внедрения системы НЩ по обеспечению сохраняемости и противокоррозионной аащиты с.-х. техники.

Система включает более 20 наименований НИ, в том числе государственный стандарт, РТМ, нормативы, типовые проектные решения и проекты, технологии, руководства, рекомендации, инструкции.

Важной задачей в решении проблемы сохраняемости продолжает оставаться реконструкция и строительство современной МТБ хранения ЮТ. Обеспеченность машинными дворами хозяйств страны составляет

оборудованными пунктами и постами-консервации - 30, площадками с твердым покрытием - 36, закрытыми помещениями стоянками для хранения сложной техники - 30$. Основная причина такого положения -недооценка руководителей хозяйств отдельных республик, краев и областей важности и технико-экономической выгода этого мероприятия. Высокая эффективность и окупаемость затрат на создание МЗБ хранения МШ убедительно подтверждается примерами передовых хозяйств, где затраты на ремонт с.-х. техники снижаются на 10...15%,а сроки.службы машин продлеваются на 1...2 года.

Разработаны и внедрены в производство прогрессивные технологии консервации дизелей; консервации с.-х. техники универсальными восковыми составами; защиты от коррозии тонколистовых конструкций и сварных соединений комбайнов; унифицированные технологии хранения тракторов и комбайнов; технологии хранения ремфонда и готовой продукции. Разработке каждой технологии предшествовал комплекс теоретических и экспериментальных исследований, включающих этапа опышо-производствеввой проверки и массового внедрения в производство.

При разработке ресурсосберегающей технологии консервации дизелей с.-х. назначения за основу взяты следующие положения:

- значительный расход масла на угар, свидетельствующий об излишнем поступлении масла в надаоршвевое пространство;

- кратковременная прокрутка коленвала без подачи топлива предотвращает процесс сгорания плевки масла и смыв ее топливом;

- способность моторных масел (особенно группы Г2), в случае исключения их прямого смыва атмосферными осадками, образовывать защитные пленки на поверхности прения.

Задача состояла в обоснования оптннального режима формирования на внутренних поверхностях гильз цилиндров защитной пленки масла и определения продолжительности защитного действия этой пленки в условиях различной герметизации двигателя. За критерий оценки принималось отсутствие коррозии на внутренних поверхностях гильз за 12 месяцев хранения, а также неизменность технико-экономических рабочих характеристик дизелей по мощности и расходу топлива. Комплекс исследований позволил установить:

I, В загерметизированных объемах дизеля возможна конденсация влаги при понижении температура окружающего воздуха, но количество конденсата (0,010...0,015от объема цилиндра) недостаточно для проявления ощутимых коррозионных потерь (коррозионные потери не превышен! 0,4 г/и2).

2» На поверхностях гяльз и других деталей внутри загерметизированного дизеля всегда имеется пленка моторного масла толщиной от 2 до 7 мнм, предотвращающая проникновение капель конденсата к металлу.

3. Пленки масел МЮГ2 и М8Г2 при условии герметизации обеспечивают надежную защиту от коррозии деталей ЩГ до 12 месяцев.

Разработанная технология консервации дизелей, в которой реализованы полученные результаты, защищена авторским свидетельством.

При разработке и обосновании технологии противокоррозионной защиты сварных соединений тонколистовой обшивки комбайна выявлены два характерных периода проявления коррозионных разрушений в сварных соединениях. В период до 1,5 лет защита сварных соединений эффективно обеспечивается лакокрасочным покрытием. Во второй период (после 2.5...3 лет эксплуатации) наблюдается интенсивная коррозия сварного соединения, которая на 5...6 год эксплуатации достигает 0,3...0,8 мм (40...60$ толщины основного металла).

Коррозионный износ тонколистовых сварных соединений комйнйна описывается уравнением (рис.7)

Лк = А.+ В£дТ , (24)

Технология обеспечения коррозионной стойкости сварных соединений достигнута применением эффективных средств защиты (воск ИЕБС) и выбором режима дуговой сварки тонколистовых металлоконструкций при ремонте.

Рис.7. Коррозионный износ сварных соединений зерноуборочных комбайнов

4.2. Разработка системы оборудования

Актуальность работы в этом направлении определялась значительной трудоемкостью ,(290...300 ылн.чел.-ч) ежегодно проводимых работ по хранению и консервации с.-х. техники. Наибольший пик этих работ приходится на осень при подготовке машин к длительному осенне-зимнем] хранению, когда требуется очистить, законсервировать и установить на подставки более 20 млн.машин. Только площадь машин, подлежащая еже-

9

годной консервации, составляет 145...150 млв.м .

Методической основой разработки системы оборудования являлись следующие требования:

I. Использование прогрессивных технических и конструкторских решений, обеспечивающих высокую производительность, универсальность, унификацию, эргономику и безопасность разрабатываемого оборудования. Использование передовых конструктивных решений заключалось в приыене 26

нии современных технологических процессов, в частности, внсокоэконо-

ыичного способа безвоздушного нанесения консервационных материалов и механизированная закрытая их выдача; использование гидросистем тракторов и выносных силовых гидроподъемников при установке машин на подставки, применение пневмоинструмента, экспресс-методов диагностирования.

2. Создание принципиально новых многоцелевых передвижных агрегатов, выполняющих ве отдельные, а весь комплекс операций по консервации и хранению, а также по ТО и диагностированию.

3. Оборудование должно обеспечивать Еысокое качество работ, по производительности и техническим характернотикал должно учитывать размеры и специфику хозяйств, обеспечивать выполнение механизации работ по консервации и хранению на Есех уровнях ремонтно-обсдужиЕающей базы.

Разработана и внедрена система оборудования, включающая аппараты для противокоррозионной защиты 03-9505, 03-18053, установки 03-9995, 03-18022 , 03-18017 , 03-4899, М-29П, ОР-16352, ПГ-9779, ДТ-12412, агрегаты лЗК-1, АТС) "16380, 0РГ-16381 и др.

Новизна отдельных типов оборудования подтверждена тремя авторскими свидетельствами.

Анализ использования оборудования показывает, что механизация наиболее трудоемких операции (мойка, нанесение защитных покрытий, подъем и установка машины на подставки) снижает трудозатраты при подготовке к хранению зерноуборочного комбайна по сравнению с ручным способом на 8...10 чел.-ч.

4.3. Разработка системы средств временной противокоррозионной защита

Проведены комплексные экспериментальные и теоретические исследования по разработке и внедрению в сельском хозяйстве узкой номенклатуры (не более 5...6 марок) высокоэффективных и универсальных средств консервации. Хотя в различных отраслях народного хозяйства используется более 50 различных видов и типов консервационных средств и ингибиторов коррозия, однако не все ойи оказались пригодными к использованию в сельском хозяйстве. Выполненные исследования, а также учет технико-экономических характеристик средств консервации позволил разработать типовые требования к консерЕационным составам, которые могут применяться в сельском хозяйстве. Комплекс этих требований предусматривает:

- производство составов на отечественном сырье и материалах с гарантированными объемами поставок;

- универсальность составов (способность защищать металл, резину, полимеры), надежные противокоррозионные свойства(защита г течение

12 месяцев в условиях' открытого атмосферного воздействия);

- технологичность (наносятся любыми методами и средствами, не требуют разогрева и последующей расконсервации), экономичность (расход не выше 50.,.100 г/м2, с оптовой ценой не выше 450...500 руб.

за I т);

- пожаробезопасное» и экологическую чистоту при использовании. Установлено (рис.8), что защитные водновосковые составы ЗБВД-ЗВ,

ИВВС и состав на основе ингибироЕанного битума "Ингибит-С" обладают необходимыми защитными свойствами и в наибольшей степени удовлетворяют вышеуказанным требованиям. Система средств временной противокоррозионной защиты для с.-х. представлена на рис.9.

К,г/н во 45 10 15

5иглу г

ПЗВ-Г4 \ < звщ-в \

иигш ивге, ит-с >*

-Л-я-- I... -<

10

г. нес

Рис.8. Результаты испытаний защитных составов

* Прч ¿ранении "в

Рис.9. Система.-средств временной противокоррозионной защиты сельскохозяйственной техники

4.4. Технико-экономическая оценка результатов внедрения

Проблему сбережения материальных ресурсов применительно к использованию с.-х. техники необходимо рассматривать, учитывая все стадии ее гизни, начиная от производства конструкционных материалов, проектирования, изготовления, эксплуатации и кончая списанием и последующим использованием списанных материалов.

Анализ использования ыеталлофонда в с.-х. показывает, что он ежегодно увеличивается на 20 млн»т за счет поступления новой техники, запасных частей и восстановленных деталей (рис.10). Б то же время около XI,8 млн.г металла в виде списанной техники и выбракованных деталей уходит в металлолом. На примере движения металлофонда с.-х. техники наглядно представляется роль, которую играет планово-предупредительная система ТО и ремонта ЛЛП. Ежегодно 80 млн.т металлофонда с.-х. в виде машин, узлов и деталей, благодаря ремонту и восстановлению, возвращается в строй действующих. Более 20 млв. различных машин после периода работы консервируются и устанавливаются на хранение, поддерживая тем самнм их исправное состояние. При отсутствии необходимой материально-технической базы для ТО, ремонта и хранения 80 млн.т металлофонда представляли бы собой не тракторы, комбнйны и с.-х. машины, а массу неработоспособного металла, Б этом -одьо из важных условий и требований развития и укрепления МТБ хранения., ремонта и обслуживания с.-х. техники.

20МПИ 7

Пополнение ме таллсфонда

МмлН.7

нсбых машинах

млн т ^

новых, запчастях

1,1млн.т

8осстаяо&

ленных двталях

120 млн. 7

Общий металле-фонд______

гомпн.т .Металл 6 ноЕои технике, запчастях ир 8 ос станах деталях

эксплуатируемы* наюц-нац

20 млн.т

Металл с

коррозионным

лора ж в-

поре ние

'ивы

80мш 1 Не г алд

'в га л/т 6

рвм оптируемых машинах

РисЛО. Движение металлофонда в сельском хозяйстве

Экономическая целесообразность обеспечения высокой сохранности с.-х. техники обусловливается также следующим. Стоимость I т металла в конструкциях современных комбайнов "Дон", тракторов "Кировец" составляет от 1,2 до 2,7 тыс.руб., что в 6...8 раз выше стоимости одной тонны металла в виде готового проката. По отношению к важнейшим продовольственным продуктам I т металла в виде машин равноценна по стоимости б т молока, 12 т зёрна г картофеля.

Если условно принять, что количество овеществленного труда в металле выражается его себестоимостью, то в чугуне овеществлено затрат труда примерно в 2,6 раза болше, чем в желеве сырой руды, в стальных слитках углеродистой стали - в 3,4, в прокатной металлоконструкции - в 7, в чугунном литье в 10 раз. Б металлоконструкциях маяив и оборудования количество овеществленного труда в 60 раз выше, чем в I г железной руды. Сокращение потерь металла в процессе его потребления более эффективно, чем при его производстве, так же как экономия металла в результате увеличения долговечности сменяемых деталей малин более эффективна, чей в процессе изготовления. В этом - народнохозяйственное значение обеспечения высокой сохранности и продления сроков службы машин и оборудования.

Нельзя забывать о потребительной стоимости материалов, из которых изготовлена машина, Важно сохранить эта материалы от коррозии, поломок и износе,дать им вторую жизнь при ремонте л восстановлении, либо сохранить для металлургической промышленности как ценней-

шее сырье, этот путь становится однвы из наиболее важных факторов экономии материальных ресурсов. Велико и эхологическое значение этого фактора .Трвкторы и комбайны ¿утратившие функции рабочей машины, представляюг собой комплекс первоклассного сырья (металлолом, каучук и др.). Товна стали из металла списанной техники в 20 раз дешевле, чем из руды. Потребление электроэнергии при этом снижается на 60 п загрязнение воздуха на 84?, воды - в 4 раза, количество отходов уменьшается в 1,6 раза.

Экономический эффект от внедрения системы рационального хранения определялся в соответствии с принятой методикой. При этом экономический эффект рассчитывался от внедрения систем оборудования, средств временной противокоррозионной защиты и НЩ,

включающей прогрессивные ресурсосберегающие технологии консервации. При расчете экономического эффекта учитывалось только то оборудование и консервационные материалы, которые выпускаются серийно. То же самое относилось и к ресурсосберегающим тех-30

зологиям. Учитывались технологии, о внедрении которых имелись сведения в Госкомстате или акты опытно-производственного внедрения в конфетных хозяйствах.

ОС НОВНЫЬ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Потребительские и функциональные характеристики конструкционных материалов с.-х. техники при воздействии разрушавших климатических факторов и механических нагрузок необратимо ухудшаются в результате хроцессоз атмосферной коррозии и старевия, коррозионно-мехавического йзнашивания и коррозионной усталости. Физико-химические воздействия экружаюцей среды в сочетании с механическими нагрузками выступают как главные причины разрушений и изнашивания составных элементов машины, снижения показателей ее надежности и сохраняемости.

В нерабочий межсезонный период на везаконсервированных металлических поверхностях деталей с.-х. машин образуется непрочный слой отгонов металла глубиной 30...220 мкы, интенсифицирующий процесс коррозион-зо-механяческого разрушения, снижающий ресурс деталей в 1,5...2 раза, Зкорость коррозионного разрушения незащищенных поверхностей тонколистового металла, сварных соединений в 5...6 раз выше, чем при наличии защитного покрытия.

2. Разработана методика комплексных исследований по повышению сохраняемости с.-х. техники, основанная на экспериментальном изучении и оценке влияния разрушающих факторов на износостойкость, безотказность, долговечность и сохраняемость типовых элементов и деталей машин. 1рименение методики позволяет целенаправленно решать задачи обеспечения рационального хранения и защиты техники от коррозии и старения.

3. Разработанные методы оценки, прогнозирования, нормирования я {лзико-статистическая модель расчета сохраняемости машины я ее элементов с учетом основных разрушающие факторов позволяют обеспечивать показатели сохраняемости при производстве маашв и поддерживать их в процессе эксплуатации.

4. В основу методов прогнозирования, расчета и нормирования сохраняемости потребительских качеств машины положен переход от зависимости динамики распределения параметра технического состояния элемента к распределению его ресурса по этшу параметру. При этой использован» выявленные авадитичесхае модели прогнозированяя я старения типовых элементов мавив на основе экспоненциальной, степенной и других функцаЗ, описывающих процесс коррозии и корровиовно-иехавяческого износа деталей.

5. Бри исследовании процесса износа деталей и сопряжений зерноуборочных комбайнов обоснована и использована механо-химическая модель трахстадийного процессе их коррозионно-иеханичаокого изнаяи-* вэния. Первый период этого процесса характеризуется образованием слоя окислов и разупрочнением поверхностного слоя металла, второй -интенсивным износом и удалением противокоррозионного слоя окислов и третий - наличием на поверхностях трения фазовых пленок влаги, окислов, их разрушением и разупрочнением основного металла. Качественная консервация поверхностей трения деталей машин в нерабочий период позволяет снизить коррозионно-механический износ в 1,7...1,9 раза.

6. Коррозионно-механические разрушения являются основной причиной ресурсных отказов многих деталей и сопряжений машин. После 2.,.3 лет эксплуатации коррозионно-ыеханическим разрушениям подвергается более 220 деталей комбайна СК-5 и 150 деталей трактора К-70Х, при этом затраты на ремонт и замену подверженных коррозии деталей указанных машин составляют соответственно 600...680 и 550...650 руб.

Годовые потери от коррозии малоуглеродистых сталей, используемых в конструкциях машин, колеблются от 200 до 1500 г/м (от 5 до 200 мкм по толщине;, что обусловливает снижение прочности от 10 до 50$ и износостойкости - е 1,5...4 раза. Применение алшивия и цинка в качестве конструкционных материалов снижает коррозионные потери по сравнению с углеродистыми сталями в 15...40 раз.

Для определения механизма и величины коррозионного разрушения с.-х. техники следует использовать разработанные классификации типовых с.-х. сред по их агрессивности и основным видам коррозионво-мехавических разрушений.

7. Для обоснованного выбора способов повышения сохраняемости поверхности элементов зерноуборочных комбайнов классифицированы на четыре группы с площадью поверхности соответственно 27...30; 3...8;

5...8; 300 м2 х сроками службы менее X года, I...I,5; 2...3 и более з лет.

Процесс разрушения лакокрасочного покрытия на поверхностях 2...4 групп описывается законом «с -распределения, а на поверхностях 1-й группы - законом суперпозиции двух «<. -распределений. Для определенкя оптимального времени восстановления лакокрасочного покрытия предложен метод минимума суммарных вздержек на возобновле-нже покрытия и издержек от снижения его надежности. Ремонтную окраску зерноуборочного комбайна рекомендуется проводить черев'4 года зксплуа-тацжи.• J2

8. Разработанный н реализованный комплекс научно-технических мероприятий, ресурсосберегающие технологии, оборудование и высокоэффективные средства противокоррозионной защиты являются основой рациональной системы хранения с.-х. техники, которая включает:

- математические и физико-статисшчаскиа иодали, методы прогнозирования нормирования и расчета сохраняемости машин, а также раэрушаодих-процвесот старения., коррозии, коррозионной усталости и корровионно-мвхэничесного износе;

- нормативные показатели сохраняемости с.-х. техники с выделением трудовых и материальных затрат на хрвнвние;

- методы оценки сохраняемости и качества противокоррозионной защиты с.-х. техники, учитывающие коррозионную стойкость конструкционных материалов, удельную стоимость возможного коррозионного ущерба и ТО при хранении;

- разработку и массовое внедрение новых консервационных материалов типа Ингибит-С .Слакс, ЩВС и нового поколения - универсальных высокоэффективных средств противокоррозионной защиты типа ПИЕС и восков-преобразователей, ве гребущих расконсервации и экологически безвредных (защищены пятью авторскими свидетельствами);

- прогрессивное оборудование и ресурсосберегающие технологии рационального хранения и защиты от коррозии машин, включающие унифицированную технологию хранения и консервации тракторов, комбайнов (Т-150, К-701, "Дон", "Нива", "Нолос" и др.), дизелей, реыфонда и готовой продукции, а также противокоррозионной защиты тонколистового металла и сварных соединений (защищены четырьмя авторскими свидетельствами) ;

- комплекс нормативно-технических документов, включающий основополагающий ГОСТ 7751-8!), РШ, методики и нормативы по организации

и технологии хранения с.-х. техники, изданные массовым тиражом и широко используемые в сельском хозяйстве.

9. Внедрение результатов настоящего исследования позволяет целенаправленно управлять сохраняемостью с.-х. техники, обеспечивая уровень готовности хранящейся техники не ниже 0,96...0,98, позволяет повысить срок службы тракторов и сложной уборочной техники на 1...2 года, уменьшить прямые коррозионные потери металла с.-х. техники на 0,2 млн.т, снизить затраты на эксплуатационные издержки по комбайну

в среднем на 50 руб. и 20...30 руб. в расчете на трактор. Годовой эко-вомнческий эффект от внедрения результатов исследования составляет 27 млн.руб. 7,

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах, не содзркащих сведений, запрещенных к публикации.

I. Книги, отдельные издания и брошюры

1. Технологические карты на хранение тракторов и комбайнов на отнрышх обОр}дованйых площадках в'колхозах и совхозах /Северный А.Э. и др. - М.: ГОСНИТИ, 1970 - 296 С. "

2. Рекомендации по организации тейнйческого обсл^кйвания МГП в колхозах и совхозах /Ланекий A.B., Северный А.Э. и др. -М.: ГОСНВД, 1970 - 256 С.

3. Рекомендации по хранению" сельскохозяйственной техники й колхозах и совхозах /Северный А.Э. и др. - М.: ГОСНЕТИ, 1972 ■ 154 С® .

Хранение сельскохозяйственной техйики /Северный А.Э. -И.: Россвльхозиздат, 1974 - 120 С.

5. Ремонт и техническое обслуги£айиэ машин для'.в&есаний удобрени и зэвдзи растений /МочаАов И.И;, Северный А.Э? и др.

М.: Колос, 1974 - 182 С.

6. Трактор М18-80. ТехнОлбгия х^аненйя на открытой оборудованной площадка /Северный А.Э. и др. - М.: ГОСШТИ, 1974 - 96 С~

7. Справочная книга по технологии ремонте машин в сельском хозяйстве /Селиванов А.И. и др. - М.: Колос, 1975 - 600 С. (автор глава В. Хрэневиа мешин и оборудования, с.589-594).

8. Методика оценки Сохраняемости тЬайторов и сельскохозяйственна машин /Ленсйий A.B., Северный А.Э. и др. - Ш.г ГОСНИГЙ,

1974 - 40 С.

9. Х$е6ениа сельскохозяйственной Техники /Иорпшн A.B., Северный А.Э; - П.: Колос, 1976 - 224 С;

10. Окраска свйьСкохойяйсгвзнной техники при ремонте /Ромашов В.! Северный А.э: - Ы.г Колос, 1978 - 192 С?

11. Ракомзндации по организации и тйхйологий хрэйения сельскохозяйственной 4ехники /Северный А;Э? и др; - M.S ГОСШТИ, 1979. - 137. С.

12. Рекомендаций ño нонсервзций бальскбхозяВствевной мхвиси /Костзнко С.И,, Северный А.Э; И др.' - П.: ГОСНИТИ, 1980 - 80

13. Cáверный А.Э. Хранавш сельскохозяйственной техники. Ы.: Россальхозизда т, 1980 12? С.

Í4. Комбайны йерноуборочнаэ. Унифицированная тахйологйя хранения

^Ввлько А.А;, Щукин А.Р,, Северный А.Э. и др. - lí.í ГОСНИТИ, 960 - 72 С.

15. Рекомендации по зашито ох коррозионных разрушений ббйшвки зерноуборочных комбайнов /Северный А.Э.', Новиков АЛ." - Ы.:

госнчти, iseo - 40 er

16. Справочник по ремонту, эксплуатации и хр0н4ни> сальсйохозяйсз венной гехники /Морозов И.О.. Северный А.Э. и др. -lt.: Роосельховиэдат, 1962 318 Cv

17. Руководство по консервации и противокоррозионной защите МТП / Костенко С.И., Северный А.Э. И др. - И.: ГОСШПИ, 1983 - 64 С

J4-

HS

18. Нормативы затрат труда, материалов, капитальных влбжйний для хранения сельскохозяйственной техники /Яловнэрой В.И., Северный А.Э. и др. - М.: ГОСНЙТИ, 1962 - 116 С.

19. Руководство по консервации МТП /Северный А.Э. и др. - М.: ГОСНИТИ, 1984 - I6Q С.

20. Руководйтао по хравонйю техники в обЬеДинзниАх "Сальхшзхимия"/ Янкин В.М., Миронов Н.Т., Северный А.Э. и др. - Рязань, ВНШШагрохим, 1984 - 68 С.

21. Сйрёвочний по хранению сельскохозяйственной техники /Северный А.Э. и др. - М.: Колос, ISS5 - 223 С.

22. Комплексная система технического ббблуяивалия й ремонта иашин в сельснсы хбзяйстве /Черепанов C.G. и др. - М.: ГОСНИТИ, 1985 - 144 С. ^

23. Аналитический обзор. Зашита от корройии сельскохозяйственной техники и оборудования /Савйрный А.Э. и др. - М.: ВНТИ-цвнтр, 1985 - 148 С.

24. Тракторы сельскохозяйстйейные. Руковбдство по хранению и консервации /Северный А.Э. и др. - М.: ГОСНИТИ, 1985 - 56 С.

25. Комбайны самоходные зерно$борочйыв' семейства "Дон". Руководйтво по хранению /Северный А.Э. и др. - М.: ГОСНИТИ; 1985 - 44 С.

26. Методика расчета ущерба от наруйюйия прёвил Хранения сельскохозяйственной техники /Северный А.Э. и др. - М.:Г0СШШ,1986 - 56<С.

27. Спрайочний заведующего машиняш двором /Добрин В.И., Северный А.Э. и др; - м.: Госагропрсыиздэт, 1988 - 254 С.

28. Северный А.Э. Сибтама коневрванионвдх йатериалоэ и технологии их применения... /М.:ГОСНИТИ, 1988 - 17 С.

29. Руководство по хранению и прбтйвонорроэиойноЯ защите сельскохозяйственной техники /Северный А.Э. и др. - М.: ГОСНИТИ, 1988 - 136 С.

П. Научные статьи и изобратаниа

30. Северный А.Э. Сельскохозяйственной технике надежную Зэщйта от

коррозии //Техника в сельском хозяйстве - 1972, & I.-C.8У-90.

31. Северный А.Э. О хранении ремфондз и отремонтированйых тракторов// Техника в сельском хозяйстве - 1972, Хг 12.-С.69-71.

32. Северный А.Э. Коррозионно-механические разрипвния узлов и деталей в сельскохозяйственных машинах //Механйзацич и электрификация в сельском хозяйстве - 1973, » IrC.33-35.

33. Северный А.Э. Новое в организаций й *э£нологии хранения и защиты

от коррозии машин и оборудования... Сб. "Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического семинара" - И.: Профиздат, 1976.-С.21-35.

34. A.c. № 1.435.313 СССР, кл. В 05 В9/00. Установка для безвоздушного распыления 5ыссковязких материалов при подготовке' техники к хранению /Б.М.Пввлга ,В.И.Войтов,Б.А.Дудниченко, А.Э.Северный

и др. (СССР).Опубл. в Б.И. № 41, 1988.

35. A.c. № 1426650 СССР, кл. B05B7/I6. Устройство для на несения яон-о^рэационной смазки / М.М.Северйев, А.и.Штрашев, В.Д.Прохоревков, ИЭ'Лйверный и др; (СССР).Опубл. в Б.И. N° 36, 1988.

36. A.c. № 509660 СССР, И. кл.2 С23Р 11/08;Состэв для йащиты от коррСн аии / В.В.Рязанов. Г;С.ДобрянскЯЙ, В.И.Иванов, А.Э.Саверный и др. (СССР). ОпубД. в Б.И. № 13, 1976i

37. Северный А.Э., Новиков А.Л. Защитные покрытия, увеличивающие выносливость тонколистовой стали // Физико-химическая механика материалов - i960, К» 51- С4 92-93.

38. Северный А.Э., Пучин S.A. Консервация тракторных и коибэЯновйх дизелей // Техника в сельской хозяйстве - 1983, fe 10.- С.38-39;

39. Северный А.Э. Обеспечить сохранность и рациональное использование маталлофойда fc сельской хозяйстве // Шзхника в сельском хозяйстве 1965, » Ii- С.27-29Г

40. Северный А.Э.. Новиков АЛ. Комплексная защита сельскохозяйственной техники // Сельское хозяйство Нечерноземья - 1986, № 8;-

С. 16-18.

41. Северный A.B. Метод физики отказов при оценке сохранности сельскохозяйственной техники // Труды ГОСНИТИ т.74 (1385).'- С770-79.

42. Северный А.Э., Трибус В.Я. физичаскиэ основы надежности даталай машин, подверженных1 корвозионно-ьмеханичаским разрушениям // Труда ГОСНИТИ г;79. (1986).-« C.T6I-I72.

43. Северный А.Э. Комплексное решение проблемы сохраняемости Й защита от коррозии сельскохозяйственной техники // Труды ГОСНИТИ, т.80 (1987).- С.'96-106;

44. Северный А.Э. Проблемы рационального хранения и защит техники ot коррозии / Достижения науки и .техники АПК - 1989, fe I.-С.47-4У:

Л-45060 Подписано к печати 28.06.89 Формат бум. 60x84/16. Объем 2,0 п.л. т.100, а.530

Типография ГОСНИТИ