Введение к работе
Актуальность темы. Решение общечеловеческих, глобальных проблем энерго- и ресурсосбережения как в машиностроении, так и в агропромышленном комплексе (АПК) неразрывно связаны с решением вопросов защиты техники от коррозии.
Современная сельскохозяйственная техника (СХТ), дорожно-строительные машины и техника, используемая в коммунальном хозяйстве, эксплуатируются периодически в течение одного или двух сезонов в год. Большая часть СХТ хранится на открытых площадках предприятий АПК, при этом она подвергается агрессивному воздействию окружающей среды (колебаниям температуры, влажности, воздействию ветра, солнечной радиации, пыли и др.). Основным видом воздействия внешней среды на технику является атмосферная коррозия и вызванный ею коррозионный износ материалов, деталей и узлов, что приводит к ее преждевременным отказам. Например, по данным А. Э. Северного, усталостная прочность изделий из стали при хранении в течение 12 месяцев на открытой площадке снижается на 28 – 58 %. Поэтому актуальным вопросом для эксплуатации такой техники является не только улучшение ее технико-экономических показателей, но и показателей надежности, в частности, ее сохраняемости.
Для обеспечения временной противокоррозионной защиты СХТ применяется большое количество консервационных и рабоче-консервационных смазок. Однако нерешенность ряда вопросов теоретического и практического характера приводит к необоснованному применению защитных средств, которые либо не обеспечивают необходимую продолжительность хранения техники, либо увеличивают затраты на ее консервацию. В настоящее время как в нашей стране, так и за рубежом имеются стандартизованные методы испытаний антикоррозионных смазочных материалов (АСМ). Однако все они имеют большое количество недостатков, самым главным из которых является то, что оценка защитных свойств производится в единицах, которые не позволяют оценить срок их действия, а лишь показывают величину коррозии металла.
В связи с этим актуальными являются: 1) проведение дальнейших исследований, направленных на изучение процессов старения АСМ в условиях атмосферной коррозии и создание метода ускоренного испытания, позволяющего достоверно имитировать различные климатические условия работы защитных смазок; 2) обоснование критериев или показателей, позволяющих на основании полученных математических зависимостей определять продолжительность работы защитных покрытий и выполнить подбор антикоррозионных материалов, обеспечивать сохраняемость СХТ как в различных климатических зонах, так и в течение требуемого времени хранения.
Цель исследования – обеспечение сохраняемости сельскохозяйственной техники путем подбора защитных антикоррозионных материалов.
Объект исследования – антикоррозионные смазочные материалы, применяемые при хранении СХТ.
Предмет исследования – процессы старения и изменения показателей антикоррозионных смазочных материалов в условиях атмосферной коррозии.
На защиту выносятся:
анализ и ранжирование факторов с учетом их сезонной вариации и природно-климатических зон, влияющих на процессы старения АСМ при хранении СХТ;
математическая и физическая модели работы АСМ в условиях атмосферной коррозии металлов, базирующиеся на энтропийной теории старения смазок;
количественные зависимости, позволяющие определить кинетику процесса старения АСМ в условиях атмосферной коррозии металлов и прогнозировать время работы АСМ при хранении СХТ;
критерий выбора АСМ, обеспечивающий обоснование гарантированного срока защиты СХТ и периодичности их замены при переконсервации техники в условиях атмосферной коррозии;
способ подбора АСМ по критерию эффективности;
оригинальная методика лабораторных испытаний АСМ.
Научная новизна работы:
– разработана математическая и физическая модели работы АСМ в условиях атмосферной коррозии металлов, базирующиеся на энтропийной теории старения смазок;
предложен критерий выбора АСМ, обеспечивающий обоснование гарантированного срока защиты СХТ и периодичности их замены при переконсервации техники в условиях атмосферной коррозии;
разработан способ оценки защитных свойств АСМ по критерию эффективности;
разработан метод ускоренных испытаний, позволяющий имитировать влияние природно-климатических факторов на процессы старения АСМ;
получены количественные зависимости, позволяющие определять время работы АСМ в условиях открытого хранения техники.
Практическая значимость работы заключается в разработке критерия эффективности и метода ускоренных лабораторных испытаний АСМ, позволяющих проводить подбор и оценку защитных свойств антикоррозионных материалов, а также в получении количественных зависимостей дающих возможность достоверно (доверительная вероятность 0,95, относительная погрешность менее 5 %) прогнозировать срок хранения СХТ в условиях открытого хранения.
Достоверность и обоснованность основных положений и выводов по эффективности предложенных решений подтверждена результатами математического моделирования, применением современных методов обработки опытных данных, применением высокоточных средств измерений, экспериментальными исследованиями в лабораторных условиях и в условиях эксплуатации.
Методы исследования. Для исследования процессов старения АСМ в условиях атмосферной коррозии применялись: теоретические положения физической и химической термодинамики, надежности, триботехники, эксплуатации СХТ; методы планирования эксперимента, математической статистики, теории вероятности, теории ошибок и технических измерений; методы проведения активного и пассивного экспериментов.
Реализация результатов исследований. Результаты научно-исследовательской работы, а также рекомендации по использованию антикоррозионных смазочных материалов для временной противокоррозионной защиты узлов и агрегатов машин внедрены в ООО «Пензаагропромснаб», МУ «Департамент ЖКХ г. Пензы», МУП «Пензадормост».
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на I, II и III международных научно-практических конференциях «Перспективные направления развития автотранспортного комплекса» (Пенза, 2008, 2009, 2010 г.г.); Международной научно-технической конференции «Образование и наука – производству» (Набережные Челны, 2010 г.); V Всероссийской конференции аспирантов и молодых ученых «Вооружение. Технология. Безопасность. Управление» (Ковров, 2010 г.); VI Международной научно-технической конференции «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств» (Пенза, 2010 г.); I Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса» (Магадан, 2010 г.).
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 12 работах, в том числе одна статья в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК РФ для кандидатских диссертаций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 158 страницах машинописного текста. Включает 32 рисунка, 46 таблиц, список литературы из 125 наименований.
