Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Вестник Орловского государственного аграрного университета, 2010, №1 (22) февраль

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 452992.0021.99
Вестник ОрелГАУ, 2010, №1 (22) февраль-Орел:Орловский государственный аграрный университет,2010.-60 с.[Электронный ресурс]. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/429654 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.

                Вестник





№1(22)





                ОрелГАу





февраль 2010

Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году


        Учредитель и издатель: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального

        образования «Орловский государственный аграрный Университет»

Редакционный совет:

Парахин Н.В. (председатель) Амелин А.В. (зам. председателя)
Астахов С.М.
Белкин Б.Л.
Блажнов А.А.
Брыкля О.А.
Буяров В.С.
Гуляева Т.И.
Гурин А.Г.
Гущина Т.В.
Дегтярев М.Г.
Зотиков В.И.
Иващук О.А.
Козлов А.С.
Кузнецов Ю.А.
Лобков В.Т.
Лысенко Н.Н.
Ляшук Р.Н.
Мамаев А.В.
Масалов В.Н.
Новикова Н.Е.
Павловская Н.Е.
Попова О.В.
Прока Н.И.
Савкин В.И.
Степанова Л.П.
Хромов В.Н.
Шендаков А.И. (ответств. секретарь)
Ермакова Н.Л. (редактор)
Адрес редакции: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69. Телефон: (4862)454037
Факс:(4862)454064 E-mail: nich1@orelsau.ru E-mail: nichоgau@yandex.ru
Свидетельство о регистрации ПИ №ФС77-21514 от 11.07. 2005 г.

Технический редактор Мосина А.И.
    Сдано в набор 18.02.2010
   Подписано в печать 24.02.2010 Формат 60x84/8. Бумага офсетная.
       Гарнитура Таймс.
Объём 7,5 усл. печ. л. Тираж 300 экз. Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы, 19. Лицензия ЛР№021325 от 23.02.1999г
Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских диссертаций

Содержание номера

        Инновации в эксплуатации сельскохозяйственных мани hi

Говоров И.В. Организационное обеспечение рациональной долговечности деталей машин на этапах их жизненного цикла.................................. 2
Кузнецов Ю.А. Комбинированная ресурсосберегающая технология восстановления и упрочнения деталей машин и оборудования АПК........................ 6
Дегтярев М.Г., Поликарпов А.В. Антифрикционные покрытия с твердыми смазками при восстановлении деталей машин............................ 9
Хромов В.Н., Кузнецов И.С. Повышение износостойкости пальцев жаток зерноуборочных машин электроискровыми покрытиями, образованными электродами из аморфных и нанокристаллических сплавов................ 11
Пастухов А.Г. Обеспечение эффективной эксплуатации грузовых автомобилей путем повышения надежности карданных передач......................... 13
Ферябков А.В. Композиционные покрытия микродугового оксидирования..... 20
Энергосбережение в АПК
Стребков С.В. Трибологические аспекты энергетической теории.......... 21
Суров Л.Д., Фомин И.Н. Контроль успешного автоматического повторного включения секционирующих выключателей в линии кольцевой сети......... 23
Астахов С.М., Сорокин Н.С., Семенов А.Е. Исследование достоверности информации о появлении коротких замыканий............................ 25
Чехутская Н.Г. Определение энергетических и конструктивных параметров машин ударного действия в зависимости от свойств разрушаемых материалов........................................................... 28
Моисеенко А.М., Лысак О.Г. Проблема хранения сочного растительного сырья и задачи теплотехнического расчета овощекартофелехранилищ.............. 30
Рыжов Ю.Н., Ефимов М.А. Структура программного комплекса автоматизированной системы научных исследований фрикционного сцепления трактора............................................................. 32
Дринча В.М., Цыдендоржиев Б.Д. Основные концептуальные положения активного вентилирования зерна....................................... 35
Гулидов С.С. Экономический анализ функционирования сельских электрических сетей................................................................ 39


Экономические аспекты развития аграрного сектора
Данькова Л.В. Стратегия устойчиво-эффективного развития сельскохозяйственных

предприятий........................................................... 42
Проняева Л.И., Агошкова Н.Н. Анализ процесса воспроизводства основных средств в сельскохозяйственных организациях и направления активизации инвестиционной деятельности в Орловской области....................... 45
Лазаренко А.Л., Гавренко А.Г. Управление инвестиционной деятельностью коммерческих банков: основные направления............................. 50
Долгова С. А. Государственная финансовая политика России в кредитном обеспечении сельского хозяйства....................................... 53
Иванова Ю.В. Жилищно-коммунальный комплекс в условиях финансового кризиса............................................................... 55
Ларионов А.Н., Малышев И.В. Проблемы функционирования жилищностроительного комплекса в условиях экономического кризиса............. 57

© ФГОУ ВПО Орел ГАУ, 2010

Инновации в эксплуатации сельскохозяйственных машин

Вестник ОрелГАУ 1’(10)

УДК 621:338.45; 658.011.46

И.В. Говоров, доктор технических наук гоу впо мгиу


        ОРГАНИЗАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН НА ЭТАПАХ ИХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА


Определены основные задачи организационного сопровождения жизненного цикла машиностроительной продукции. Предложена система организационных мероприятий, обеспечивающая рациональную долговечность отдельных деталей с позиций сокращения затрат в сферах производства, эксплуатации и утилизации изделий машиностроения.
Ключевые слова: детали машин, жизненный цикл изделия, машиностроительная продукция, организационные факторы производства, рациональная долговечность, рециклинг, технологическая дисциплина производства, утилизация продукции.
    Одним из важнейших показателей конкурентоспособности        машиностроительной
продукции в настоящее время является ее надежность. Объясняется это тем, что потребителю важно иметь изделие, которое не только изначально обладает высокими потребительскими свойствами, но и способно гарантировано сохранять их в течение установленного срока службы при минимально возможных затратах на обслуживание и ремонт. Очевидно, что надежность любой машины определяется соответствующими показателями отдельных элементов, входящих в ее состав. При этом для достаточно широкого круга изделий общего, транспортного, энергетического и других видов машиностроения приоритетное значение имеет долговечность их базовых деталей, которая далеко не всегда согласована со сроком службы всего изделия. В результате, с одной стороны, недостаточная долговечность отдельных деталей является причиной незапланированных ремонтов и роста эксплуатационных расходов, а в итоге - увеличения себестоимости производимой с использованием машины продукции (выполняемой работы). С другой стороны,    изготовление деталей, имеющих
необоснованно высокую долговечность, ведет к нерациональному использованию их ресурса и, как следствие, удорожает машину в целом. В связи с этим разработка комплекса организационно-технических мероприятий по обеспечению рациональной долговечности деталей выпускаемых машин должна рассматриваться как одно из важнейших направлений повышения конкурентоспособности продукции отечественного машиностроения.
    Важное значение в решении отмеченной проблемы играют организационные факторы, которые в конечном итоге должны быть направлены на создание необходимой, эффективно функционирующей, производственной инфраструктуры поддержки технических решений по обеспечению рациональной долговечности деталей машин на всех стадиях их жизненного цикла.
    В связи с этим главные задачи организационного обеспечения жизненного цикла машиностроительной продукции должны заключаться в следующем: 2

The primary goals of organizational support of life cycle of machine-building production are defined. The system of organizational actions providing rational durability of separate details from positions of reduction of expenses in spheres of manufacture, operation and recycling of products of mechanical engineering is offered.

Keywords: machine elements, product life cycle, machinebuilding production, organizational factors of manufacture, rational durability, technological discipline of manufacture, production recycling.

   1.    Выявление и устранение препятствий (в том числе административного характера), приводящих к изоляции отдельных этапов жизненного цикла изделий [1, 2].
   2.    Формирование      (или     оптимизация)
организационной структуры предприятия, ориентированной на поддержку всех стадий жизненного цикла выпускаемой им продукции [3].
   3.    Выявление и своевременная ликвидация слабых мест в цепи трансформации:
{Э;} ^ {э ф} ,
   где {Э*}, {Э<ф} - совокупности (массивы) эксплуатационных     свойств,      закладываемых
конструктором при проектировании i-й детали и фактически проявляемых у потребителя соответственно [4].
   4.    Организация эффективной обратной связи между этапами жизненного цикла выпускаемой продукции [5].
   5.    Накопление и систематизация необходимых информационных материалов по всем стадиям жизненного цикла выпускаемой продукции.
   6.    Создание благоприятных условий для эффективного внедрения информационных технологий интегрированной поддержки жизненного цикла изделий (ИПИ-технологий) [6].
   Система организационных мероприятий, применяемая к изделиям машиностроения на отдельных этапах их жизненного цикла, приведена на рисунке. Рассмотрим ее отдельные элементы.
   Организационная проблема этапа проектирования как части жизненного цикла продукции связана с тем, что специалисты проектных подразделений предприятий-изготовителей в большинстве случаев оказываются «оторванными» от информации, характеризующей процесс использования спроектированных ими изделий. В связи с этим:
   -           регламентированные технической документацией правила эксплуатации, технического обслуживания и ремонта (ТОиР) выпускаемых изделий могут выполняться потребителями некорректно, что приводит к преждевременному выходу из строя отдельных элементов машин и к появлению необоснованных рекламаций;

Вестник ОрелГАУ 1’(10)

Инновации в эксплуатации сельскохозяйственных машин

Рисунок - Комплекс организационных мероприятий по обеспечению рациональной долговечности изделий машиностроения

   -          отсутствует возможность получения объективных сведений об оценке потребителями уровня и характера исполнения заложенных в изделие эксплуатационных свойств, которые являются отправной точкой при разработке конкурентоспособных машин;
   -          отсутствуют достоверные данные о долговечности отдельных элементов (прежде всего -базовых деталей), что не позволяет оперативно вносить изменения в конструкции разрабатываемых и модернизируемых изделий.
   Таким образом, замысел изделия и его фактическая реализация оказываются в двух различных, слабо связанных между собой сферах интересов. Основное направление устранения этого противоречия связано с установлением неформального авторского надзора за находящейся у потребителя продукцией не только со стороны специалистов служб сервисного обслуживания, но и со стороны конструкторских подразделений. Это позволит, с одной стороны, получить всестороннюю оценку спроектированного и изготовленного изделия, а с другой, обеспечит накопление необходимого статистического материала по долговечности базовых деталей и его надежности в целом. В результате появляются объективные предпосылки к обоснованному назначению (или корректировке)

эксплуатационных показателей машин и их отдельных элементов.
   Одним из основных и очевидных условий обеспечения требуемых эксплуатационных свойств и долговечности деталей машин в процессе их изготовления является строжайшее соблюдение технологической дисциплины. Организационно это может быть обеспечено путем устранения возможных субъективных и объективных факторов, вызывающих технологические отклонения.
   В первом случае оптимизирующие мероприятия могут быть связаны с переводом рабочих, непосредственно изготавливающих изделия, на повременную форму оплаты труда и созданием условий для их материальной заинтересованности в выпуске качественной продукции. Такой подход позволит поставить вопросы обеспечения технологической дисциплины на первое место (что изначально заложено в принципы эффективного производства [7]) и рассматривать их решение как основное направление совершенствования производства в тесной связи с личной заинтересованностью работающих.
   Следует заметить, что выполнение данного организационного условия сопровождается сравнительно невысокими сопутствующими затратами, но требует повышения роли руководителей (прежде всего мастеров, начальников

3

Инновации в эксплуатации сельскохозяйственных машин

Вестник ОрелГАУ 1’(10)

участков) и специалистов (технологов) в осуществлении соответствующих мероприятий. Названным работникам, кроме ответственности за качественную подготовку и выполнение определенной части производственного процесса (что является их функциональными обязанностями), должны быть переданы определенные полномочия, предоставлен статус независимости принимаемого решения (в пределах компетенции) и возможность использования определенных ресурсов (прежде всего, стимулирующего характера).
   Влияние объективных факторов, вызывающих нарушение требований технологической дисциплины производства, может быть максимально ограничено путем реализации следующих основных организационных мероприятий:
   1.    Обязательная паспортизация технологического оборудования и периодическая аттестация рабочих мест. Строгий контроль за обеспечением рабочих мест полным комплектом необходимой технологической документации и адекватными средствами технологического оснащения.
   2.    Использование систем активного контроля за состоянием инструмента, а также адаптивных и самообучающихся технологических систем. Обеспечение принудительной смены инструмента через строго регламентированные периоды времени.
   3.    Строгое соблюдение требований системы технического обслуживания и ремонта используемого технологического оборудования. При эксплуатации автоматического и автоматизированного оборудования обязанности по техническому обслуживанию должны          быть возложены
исключительно на специально подготовленных работников соответствующих квалификационных уровней.
   Практическая реализация перечисленных мероприятий позволит при минимальных вложениях дополнительных средств существенно снизить вероятность производственной дискредитации изделий.
   Этап эксплуатации, на котором реализуются заложенные в машину свойства, оказывается менее всего адаптирован к современным условиям хозяйствования большинства российских предприятий. Это объясняется целым рядом причин [8]:
   -    несовершенством организационной структуры системы ТОиР, связанным со стремлением потребителя выполнять собственными силами практически все ремонтно-восстановительные мероприятия;
   -    низким технологическим уровнем ремонтной базы;
   -    отставанием в области методического и информационного обеспечения        выполняемых
ремонтно-восстановительных мероприятий;
   -    недостаточным уровнем      квалификации
персонала.
   Вызванное перечисленными факторами ухудшение технического состояния машин 4

сопровождается ростом затрат на выполняемые ими работы или произведенную продукцию. Проблема усложняется различной долговечностью конструктивных элементов машин, что связано с разнообразием функций деталей и агрегатов; широким диапазоном изменения действующих на детали нагрузок; наличием в узлах и агрегатах как активных (движущихся), так и пассивных (неподвижных) деталей; разнообразием видов трения в соединениях; применением сопряженных деталей из разных материалов; наличием определенных отклонений в свойствах материалов, допусках на точность, качество обработки и взаимное расположение деталей относительно друг друга.
   Наиболее эффективно ресурс деталей машины может быть использован только при условии рациональной организации системы ТОиР, под которой понимают совокупность принципов и правил, обеспечивающих работоспособное состояние машин с минимальными затратами.
   Многолетний опыт индустриально развитых стран показывает, что создание для потребителя высокоэффективной, надежной и комфортабельной машины возможно только при организации ее фирменного обслуживания предприятием-изготовителем. Права потребителей в этом случае защищены не только жесткой конкуренцией, но и законами, запрещающими производителю реализовывать продукцию без организации ее последующего технического сервиса.
   Формирование системы фирменного обслуживания и ремонта, наряду с ростом ответственности производителя и повышением эффективности эксплуатации машин у потребителя, позволит реализовать на качественно новом уровне подход к восстановлению отдельных элементов машин и их повторному использованию (рациональной утилизации машин).
   Технологической основой восстановления изношенных деталей является значительный опыт, накопленный в различных отраслях. Рынок технологий России в настоящее время представлен широким перечнем технических решений: от традиционных промышленно освоенных до современных наукоемких и уникальных технологий, потенциал и область экономической эффективности применения которых еще только исследуются. Вместе с тем, уже сейчас существуют потенциальные возможности до 3...4 раз увеличивать ресурс деталей, что создает предпосылки для их повторного (многократного) использования в узлах машин -рециклинга, концепция которого в ряде стран введена в ранг национальной технической политики в целях обеспечения минимального ресурсопотребления, безопасной утилизации машин и сохранения экологии [9]. Не менее актуальным направлением рациональной утилизации деталей машин является их конверсия: использование по новому назначению, например, в виде заготовок для деталей меньшего типоразмера.

Вестник ОрелГАУ 1’(10)

Инновации в эксплуатации сельскохозяйственных машин

   Руководителями и специалистами подавляющего числа отечественных предприятий вопросам утилизации собственной продукции должного внимания не уделяется, если речь не идет о машинах и оборудовании для опасных и вредных производств. Объясняется это тем, что даже при очевидной эффективности отдельных утилизационных мероприятий обеспечить ее можно только лишь при соответствующих капиталовложениях, которые рассматриваются многими производителями в нестабильных условиях хозяйствования как крайне рискованные. К тому же, по-прежнему сильны стереотипы, в соответствии с которыми утилизация воспринимается, исключительно, как одно из направлений сервисного обслуживания потребителя (т.е. представляет для производителя дополнительное «бремя»).
   Для эффективной реализации этого этапа жизненного цикла машин в условиях крупных промышленных предприятий целесообразно формирование соответствующего подразделения (цеха, участка, мастерских), которое должно располагать следующими ресурсами:
   -    квалифицированным            персоналом
(специалистами и рабочими), подготовленными в области реновационных технологий, хорошо знающих номенклатуру производства предприятия, структуру основных производственных процессов;
   -    методическим и информационным обеспечением, позволяющим с высокой степенью надежности определять остаточный ресурс деталей утилизируемой машины;
   -    технической базой, обеспечивающей оперативный демонтаж машины, профессиональную разборку узлов и качественную дефектацию ее деталей.
   Для предприятий среднего и малого бизнеса, в условиях которых формирование дополнительного структурного подразделения нецелесообразно по экономическим соображениям, возможно создание совместных рециклинговых предприятий (мастерских, баз). Подобный опыт в нашей стране есть: такая система была реализована и достаточно эффективно функционировала в агропромышленном комплексе России в виде машинотракторных станций (МТС), профессионально выполнявших одновременно мероприятия по ТОиР и эффективной утилизации сельскохозяйственных машин сразу нескольких хозяйств. В настоящее время аналогичная система успешно организована фирмами, производящими бытовую технику, на базе предприятий-представителей. Однако во всех случаях непременным условием построения эффективной в масштабах национальной экономики системы утилизации промышленной продукции является нормативное регулирование этого вида деятельности со стороны государства.
   Очевидно, что эффективность внедрения организационных мероприятий определяется комплексным подходом, охватывающим все этапы

жизненного цикла продукции. Локальное решение вопросов в настоящее время неактуально.
   Следует заметить, что при решении специалистами предприятий-изготовителей вопросов обеспечения рациональной долговечности деталей выпускаемых ими машин приоритет отдается преимущественно         конструкторским       и
технологическим мероприятиям. Однако не секрет, что зачастую даже самые выдающиеся достижения науки и техники оказываются малорезультативными лишь по причине их некорректной практической реализации. Поэтому организационные факторы, при всей их очевидности, должны рассматриваться руководителями как непременное условие выпуска конкурентоспособной продукции, выполнение которого обеспечивает в конечном итоге минимальные затраты на реализацию технологий жизненного цикла продукции и ее высокие потребительские свойства.

        Литература

   1.    Вороненко, В. П. Машиностроительное производство [Текст]    / В. П. Вороненко,
А. Г. Схиртладзе, В. Н. Брюханов. - М.: Высш. шк., 2001. - 304 с.
   2.    Селиванов, С. Г. Инноватика: учебник для вузов [Текст] / С. Г. Селиванов, М. Б. Гузаиров, А. А. Кутин. - М.: Машиностроение, 2007. - 721 с.
   3.    Колобов, А. А. Интегрированная логистическая поддержка жизненного цикла наукоемкой продукции [Текст] / А. А. Колобов, И. Н. Омельченко, А. Е. Бром; под ред. А. А. Колобова. - М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. - 296 с.
   4.    Суслов, А. Г. Научные основы технологии машиностроения [Текст]     / А. Г. Суслов,
А. М. Дальский. - М.: Машиностроение, 2002. - 684 с.
   5.    Грачева, К. А. Организация и планирование машиностроительного                 производства
(производственный менеджмент) [Текст] / К. А. Грачева. - М.: Высш. шк., 2005. - 470 с.
   6.    Судов, Е. В. Интегрированная информационная поддержка жизненного цикла машиностроительной продукции. Принципы. Технологии. Методы. Модели [Текст] / Е. В. Судов. - М.: ИД «МВМ», 2003. - 264 с.
   7.    Эмерсон, Г. Двенадцать принципов производительности [Текст] / Г. Эмерсон. - М.: Бизнес-информ, 1997. - 224 с.
   8.    Ловчиновский, Э. В. Реорганизация систем технического обслуживания и ремонта оборудования предприятий [Текст] / Э. В. Ловчиновский // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2004. - № 4.- С. 3642. - № 5. - С. 18-25. - № 6. - С. 32-38.
   9.    Кривощеков, В. Е. Реинжиниринг систем восстановления изношенных деталей машин и рециклинг запасных частей [Текст] / В. Е. Кривощеков // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2005. -№ 1. - С.4-6.

5

Инновации в эксплуатации сельскохозяйственных машин

Вестник ОрелГАУ 1’(10)

УДК 621.794.61:669.056.93

Ю.А. Кузнецов, доктор технических наук ФГОУ ВПО Орел ГАУ


        КОМБИНИРОВАННАЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ АПК


Предложена новая комбинированная технология восстановления деталей сверхзвуковым газодинамическим напылением (ГДН) с последующим упрочнением микродуговым оксидированием (МДО), позволяющая получать покрытия с высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками. Приведены результаты экспериментальных исследований адгезии и износостойкости сформированных покрытий. Даны общие технологические рекомендации для практического осуществления разработанной технологии.
Ключевые слова: сверхзвуковое газодинамическое напыление, микродуговое оксидирование.
   Опыт ремонтно-технических предприятий показывает, что в последние годы наметилась тенденция использования упрочняющих технологий, которые позволяют повысить относительную износостойкость деталей и соединений в несколько раз.
   Проведенные на ряде ремонтных предприятий России исследования ремонтного фонда некоторых деталей машин и оборудования Агропромышленного комплекса показали, что износ большинства деталей колеблется от 0,1 мм до 3 мм.
   В практике ремонтного производства для восстановления деталей применяются многие способы: ремонтные размеры; сварка, наплавка и напыление;     пластическое      деформирование;
полимерные материалы и др. Однако они имеют ряд существенных недостатков: не всегда обеспечивают необходимую долговечность трущихся поверхностей; применение традиционных способов для восстановления деталей, контактирующих с пищевыми средами и продуктами, а также используемых материалов, ограничивается жесткими санитарными нормами; сложность и высокая стоимость используемого технологического оборудования; экологические вопросы.
   Перспективным способом, отвечающим современным требованиям, позволяющим в значительной степени увеличить износостойкость деталей машин является микродуговое оксидирование (МДО). Однако данный способ применяется в основном в целях упрочнения деталей, изготовленных из алюминиевых сплавов и защиты их от коррозии. Кроме того, МДО не позволяет получать покрытия на деталях из железоуглеродистых сплавов. Этим способом также невозможно компенсировать износ деталей.
   Проведенные нами исследования позволили разработать и предложить ремонтному производству комбинированную технологию восстановления деталей, изготовленных из коррозионностойких сталей и алюминиевых сплавов.
   Суть технологии заключается в том, что в начале на изношенной поверхности восстанавливаемой

6

The suggested new combined technology of element reconditioning by means of supersonic gas dynamic spraying (GDS) with the following hardening by micro arc oxidizing (MAO) allows to obtain the coatings with high physical and mechanical exploitation qualities. The results of the experimental tests of adhesion and wear resistance of the coatings being formed are given. The general technological recommendations on practical realization of the developed technology are also given in the paper.


Key words: supersonic gas dynamic spraying (GDS), micro arc oxidizing (MAO).

детали сверхзвуковым газодинамическим напылением формируют толстослойное алюминиевое покрытие, а затем в целях увеличения ее износостойкости и обеспечения необходимой долговечности упрочняют микродуговым оксидированием [1]. Типичная микроструктура формируемых покрытий представлена на рисунке 1.

2

3

Рисунок 1 - Типичная микроструктура покрытий, формируемых комбинированным способом: 1 - оксиднокерамический слой, полученный МДО на напыленной поверхности, 2 - переходный слой, 3 - металлическая основа

   Ниже представлены результаты исследований некоторых эксплуатационных характеристик покрытий, полученных комбинированных способом.
   Материалы и методика исследований
   Для проведения исследований образцы изготавливали из алюминиевых сплавов марок АК7, АК12, G-AlSi12 (Германия), а также из коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т.
   Нанесение порошковых материалов на образцы осуществляли комплектом для сверхзвукового газодинамического напыления «ДИМЕТ-403». В

качестве   напыляемого   материала служил
алюминиевый порошок А-80-13.
   Микродуговое оксидирование образов осуществляли в комбинированных электролитах на основе гидроксида калия: а) электролит с добавками

Вестник ОрелГАУ 1’(10)

Инновации в эксплуатации сельскохозяйственных машин

жидкого стекла типа «КОН-Na₂SiO₃>>; б) электролит с добавками борной кислоты типа «КОН- H3BO ₃».
   Методика исследований предусматривала

сравнительные исследованаия прочности сцепления покрытий и их испытания на изнашивание.
   Результаты исследований и их обсуждение
   Прочность сцепления покрытий. Результаты

исследования адгезии      покрытий,    полученных

сверхзвуковым ГДН на алюминиевых сплавах и коррозионностойких сталях, представлены на рисунке 2.
   Для достижения наибольшей адгезии покрытий при ГДН необходимо работать на максимально возможных давлениях воздуха (рис. 2а). При увеличении давления воздуха в напылительном блоке установки для ГДН возрастает скорость частиц


напыляемого порошкового материала. Максимально возможное создаваемое давление в напылительном


Рв, МПа

а)                                          б)

Рисунок 2 - Зависимость прочности сцепления покрытий О от режимов ГДН: а) от давления воздуха в напылительном блоке (температура нагрева воздуха (соnst) - 400 ⁰С); б) от температуры нагрева воздуха в напылительном блоке (давление воздуха в напылительном блоке (const) - 0,7 МПа); в) от фракции порошкового материала (давление воздуха в напылительном блоке - 0,7 МПа, дистанция напыления - 15 мм, температура нагрева воздуха - 400 ОС). 1 - алюминиевая основа; 2 - стальная основа

   Очевидно, что для получения покрытий с высокой адгезией необходимо использовать достаточно мелкую фракцию напыляемого порошкового материала (< 60 мкм).
   Следует отметить что с целью сохранения высоких прочностных характеристик покрытий, полученных ГДН и упрочненных МДО, толщина переходной зоны между основой и упрочненным МДО слоем покрытия должна быть не менее 70... 100 мкм.
   Качественное исследование прочности сцепления покрытий, полученных МДО в электролитах типа «КОН-Na₂SiO₃» и ««КОН-Н₃ВО₃» на напыленных поверхностях, показали, что на контролируемых поверхностях не наблюдалось вздутий и отслаиваний покрытий, независимо от типа электролита, плотности тока и продолжительности оксидирования.
   Износостойкость покрытий. Испытания покрытий, полученных ГДН на алюминиевых сплавах с последующим упрочнением МДО на изнашивание, проводили на машине трения МТУ-1 по схеме «вращающиеся пальчики - неподвижный диск». За эталон сравнения принимались алюминиевые сплавы без покрытий АК12, АК7ч, G-AlSi 12 (Германия) и покрытие, сформированное ГДН без упрочнения МДО. Для напыления покрытий способом ГДН использовался порошок А-80-13. Продолжительность испытаний составляла 20 часов. Для упрочнения

блоке обуславливается особенностями установки.
   Исследования показали

конструктивными

(рис. 2б),   что с

увеличением температуры нагрева воздуха адгезионная прочность покрытий снижается. Очевидно, это объясняется тем, что с повышением температуры         воздуха         увеличивается

термодинамическая активность напыляемых частиц.

Поэтому на напыляемой поверхности закрепляться будут не только частицы, обладающие достаточной кинетической энергией для этого, но и частицы с меньшей кинетической энергией, но с большей температурой.
   Процесс формирования прочносцепленных покрытий, реализуемый при ГДН, зависит не только

от температуры нагрева и давления воздуха в напылительном блоке установки, но фракции

порошкового материала (рис. 2в).

в)

покрытий использовали электролит типа «КОН-Na₂SiO₃», со следующим компонентным составом: КОН - 3 г/п; Na₂SiO₃ - 6 г/п.
   Результаты исследований отражены на рисунке 3. Установлено, что износостойкость упрочненных ГДН-покрытий примерно в 7.. 7,8 раза выше износостойкости не упрочненных покрытий и в 5.. 6 раз выше износостойкости алюминиевых сплавов.
            И, Г

0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
  0

АК12 G-AlSi12 ГДН+МДО

    □ материал диска ■ материал пальчиков (сталь 18ХГТ)


Рисунок 3 - Значения износа образцов пары трения «диск-пальчики»

   В таблице 1 приведены данные по скорости изнашивания сравниваемых пар трения. Анализ данных показывает, что скорость изнашивания пар трения образцов с оксидно-керамическими


7

Инновации в эксплуатации сельскохозяйственных машин

Вестник ОрелГАУ 1’(10)

покрытиями в 6 раз ниже скорости изнашивания эталонных пар трения с покрытиями, полученными ГДН без упрочнения, и в 4,1...5,2 раз ниже скорости изнашивания пар трения с алюминиевыми образцами (в зависимости от марки сплава).


Т аблица 1 - Оценка скорости изнашивания сравниваемых пар трения «диск-пальчики»

                      Материал       Скорость    
Материал диска        пальчиков    изнашивания   
                                 пары трения, г/ч
АК12                 сталь 18ХГТ 0,0277          
АК7ч                 "-"         0,0338          
G-AlSi12 (Германия)  "-"         0,0295          
Покрытие,            "-"         0,0397          
сформированное ГДН                               
Покрытие,                                        
сформированное ГДН и "-"         0,0065          
упрочненное МДО                                  

   Общий вид некоторых образцов, прошедших сравнительные испытания на изнашивание, представлен на рисунке 4.

б)
Рисунок 4 - Общий вид образцов после испытаний на изнашивание: а) образец из сплава АК7ч без покрытия; б) напыленный и упрочненный образец.
Увеличение х5


        Общие технологические рекомендации для осуществления технологии

   При ГДН алюминиевую поверхность детали, подлежащую напылению, можно не подвергать абразивно-струйной обработке, так как при использовании рассматриваемого способа напыления, за счет воздействия высокоскоростного потока твердых частиц, содержащихся в порошковом материале,   происходит очистка «мягкой»
поверхности от технических загрязнений, масел, красок и активация кристаллической решетки материала изделия.
   Применение абразивно-струйной обработки для деталей, изготовленных из железоуглеродистых сплавов, - обязательно.
   Напыление алюминийсодержащего порошка А-80-13 необходимо проводить с помощью комплекта оборудования серии «ДИМЕТ». За один проход рекомендуется наносить слой порошка толщиной 0,05..0,15 мм. При этом прочность сцепления покрытий на алюминиевой основе составит 55..65 МПа, на стальной основе - 45. .50 МПа.
   Микродуговое оксидирование рекомендуется осуществлять в электролитах следующего состава: а) КОН - 2,9..3,6 г/л, Na2SiO₃ - 4...6 г/л; б) КОН -4..6 г/л, Н₃ВО₃ - 20..25 г. МДО необходимо проводить при плотности тока 15.. 20 А/дм², продолжительностью 100..120 мин. [2].
   Выводы. Разработанная комбинированная технология рекомендуется к внедрению на ремонтнотехнических     предприятиях,     занимающихся
восстановлением деталей, изготовленных из алюминиевых сплавов и коррозионностойких сталей. Прогнозируемое        увеличение        ресурса
восстановленных и упрочненных деталей составляет около 150-200% по отношению к новым деталям.

        Литература

   1.    Кузнецов, Ю. А. Повышение износостойкости покрытий, нанесенных газодинамическим напылением [Текст] / Ю. А. Кузнецов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2005. -№6. - С.27-28.
   2.    Кузнецов, Ю. А. Восстановление деталей из коррозионностойких сталей типа            «вал»
сверхзвуковым газодинамическим напылением с упрочнением микродуговым оксидированием. РТМ10.281-2005   [Текст]  / Ю. А. Кузнецов,
А. Н. Батищев и др. /Руководящий технический материал / Утвержден Департаментом научнотехнической политики и образования Минсельхоза РФ. - Изд-во Орел ГАУ. - 15с.

8

Вестник ОрелГАУ 1’ (10)

Инновации в эксплуатации сельскохозяйственных машин

УДК 621.892.7:621.81

М.Г. Дегтярев, доктор технических наук
А.В. Поликарпов, ассистент ФГОУ ВПО Орел ГАУ


        АНТИФРИКЦИОННЫЕ ПОКРЫТИЯ С ТВЕРДЫМИ СМАЗКАМИ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН


При восстановлении поверхностей деталей машин используются антифрикционные покрытия с твердыми смазками, которые в процессе работы снижают скорости изнашивания и повышают ресурс детали. Наиболее широко известным материалом, применяемым в качестве твердой смазки, является графит, содержание которого в материалах оказывает существенное влияние на величину коэффициента трения.
Ключевые слова: смазка, покрытие, графит, металл, деталь.
   Одним из важнейших вопросов при восстановлении деталей машин и оборудования является выбор способа нанесения материала на изношенную поверхность и его состав. Это определяет качество восстановленной поверхности, а также материальные и энергетические затраты. Качество восстановленной поверхности детали определяется тремя параметрами: макрогеометрией, микрогеометрией и состоянием поверхностного слоя. В последнее время значительное внимание при восстановлении деталей уделяется состоянию полученного поверхностного слоя, который должен иметь как можно ниже коэффициент трения с целью снижения скорости изнашивания поверхности и увеличения ресурса детали. Современные способы восстановления деталей, использующие разработки нанотехнологий, позволяют получать ресурс восстановленных деталей гораздо выше новых. Однако при этом должны обязательно учитываться многие факторы: степень износа и состояние изношенных поверхностей, конструктивные особенности, параметры детали и условия работы, материалы, термообработка, а так же возможные отклонения в работе соединения при эксплуатации.
   Улучшения условий работы трущихся поверхностей деталей можно добиться с использованием упрочняющей антифрикционной обработки. Практика показывает, что ресурс восстановленной детали можно значительно повысить, если в состав наносимого материала добавлять специальный антифрикционный материал, способный в процессе работы соединения снижать коэффициент трения, т.е. выступать в качестве твердой смазки. В качестве твердой смазки можно использовать графит, нитрид бора, сульфиды, хлориды, фториды и т.д. Однако диапазон использования этих материалов различный.
   Например, из-за невысокой стойкости против окисления материалы на основе карбидов, нитридов, боридов и многих интерметаллидов могут быть использованы только до температуры 540о С на воздухе. Их коэффициент трения в этих условиях близок к 0,2 в области оптимальных условий работы и снижается с повышением температуры. При этом величина коэффициента трения зависит от материала контртела, и наиболее низкие значения его получены при трении в паре с графитом. Боле низкие значения коэффициента трения у материала на основе окиси

  At reconditioning of machine elements surfaces antifriction coatings with solid lubrications are widely used which in the course of work reduce the wear rate and increase element resource. The well-known material being applied as solid lubrication is graphite which content in materials significantly affects the value of friction factor.



  Key words: lubrications, coating, graphite, metal, detail.


алюминия при трении по карбиду кремния. На поведение материалов, содержащих тугоплавкие соединения, влияют также состав основы материала, количество введенной тугоплавкой фазы и связки. Повышение нагрузки не оказывает существенного влияния на антифрикционные характеристики материалов на основе тугоплавких металлов.
   Наиболее дешевым материалом, который можно использовать в качестве твердых смазок, является графит. Графит широко известен своим применением в обычных карандашах. Однако с развитием нанотехнологий, глубокими исследованиями его строения установлены удивительные свойства графита. На молекулярном уровне он сформирован из пластов углерода, которые скользят друг по другу с очень малым трением (рис.1) [1].


Рисунок 1 - Структура графита

   Данные пласты состоят из атомов углерода, связанных межуглеродной сеткой. Ученые проявляют большой интерес к графиту, так как при скручивании в трубку такие сетки имеют удивительные свойства. Такой цилиндрический графит называют нанотрубками, а их диаметр равен одному слою атомов углерода. Нанотрубки - это одни из первых наноразмерных структур, построенных на молекулярном уровне. Лабораторные исследования показали, что предел прочности нанотрубок при растяжении может в 60 раз превышать значения высокопрочной стали. Многие ученые утверждают, что нанотрубки - это не только прочнейший материал из когда-либо созданных, они входят в число прочнейших материалов, которые можно создать.


9

Инновации в эксплуатации сельскохозяйственных машин

Вестник ОрелГАУ 1’(10)

   Графит (плотность 2,2-2,4-10³ кг/м³) как смазка относится к числу материалов, обладающих самой высокой удельной прочностью при высоких температурах. Он отличается высокой химической стойкостью и обладает значительными силами сцепления с металлами.
   В настоящее время в зависимости от назначения и требуемых свойств доля графита в графитсодержащих материалах может колебаться от 1 до 90% (табл.1). Действие графита как твердой смазки проявляется только тогда, когда он находиться в структурносвободном состоянии и участвует в образовании рабочих пленок на поверхностях трения.
   Содержание графита в материалах оказывает существенное влияние на величину коэффициента трения. Так при увеличении количества графита в железографитовом материале до 1% имеет место упрочнение материала за счет образования перлита в структуре, в результате чего коэффициент трения возрастает. Дальнейшее увеличение содержания графита приводит к снижению значений коэффициента трения, так как значительная часть графита остается в структурно-свободном состоянии, и он начинает играть роль твердой смазки. При большом содержании графита начинает сказываться разупрочнение металлического каркаса материала за счет увеличения объема пор, в которых залегает графит, в результате чего увеличиваются износ и коэффициент трения [2].
   При одном и том же содержании графита величины допустимой нагрузки и коэффициента трения зависят от условий трения. Наличие смазки позволяет работать при более высоких нагрузках и с более низкими значениями коэффициента трения. Смазывающее действие графита в присутствии обильной смазки сказывается уже при наличии 1% графита. В условиях ограниченной подачи смазки и более тяжелых условиях трения содержание графита иногда повышают до 4 - 7%.
   Материалы с более высоким содержанием графита составляют специальную группу металлографитовых материалов, предназначенных для тяжелых и предельно тяжелых условий работы. К металлографитовым      относятся материалы,
содержание графита в которых обычно превышает 1015 % объема. Такое количество графита не только влияет на свойства и назначение, но и определяет технологические особенности изготовления материалов. С увеличением содержания графита в композиции металл-графит между частицами уменьшается количество контактов металл-металл и возникает большое число контактов металл-графит и графит-графит.    Поэтому для получения
износостойкого поверхностного слоя детали компоненты порошка, используемого для восстановления поверхности, должны удовлетворять определенным требованиям с целью получения необходимой плотности, пористости и т.д. В определенных целях используют материал на основе железа, содержащий кроме графита медь, никель и кобальт.
   Типичная структура материалов композиции металл-графит состоит из металлической основы, графита и небольшого количества пор. По мере увеличения содержания графита металлическая матрица теряет каркасность и включения металла

располагаются в массе графита, что снижает прочность материала.
   Нанесение антифрикционных покрытий осуществляется методами электролитического и химического осаждения, наплавкой, припеканием, напылением и т.д. Выбор метода введения графита в металлографитовые композиции и технология изготовления зависит от множества факторов и оказывает существенное влияние на структуру и свойства восстановленной поверхности. Так, при введении 30% графита, частицы которого предварительно покрыты электрохимическим методом слоем меди, металлическая фаза образует непрерывный каркас (рис.2), в то время как при использовании механической смеси порошков меди и графита медь залегает в виде отдельных изолированных графитом частиц. Материал из медненных частиц графита обладает в четыре - пять раз более высокой прочностью и электропроводностью, чем материал с неомедненными частицами графита [2].


Рисунок 2 - Металлография меднографитового покрытия

   Работа узлов трения проходит в различных средах при различных скоростях скольжения и нагрузках. В таких условиях металлографитовые материалы имеют в два - шесть раз более длительный срок службы по сравнению с пластографитовыми, углеграфитовыми, текстолитовыми материалами и некоторыми металлофторопластовыми композициями. Это связано с более высокой несущей способностью и износостойкостью металлографитовых материалов.
   Необходимо продолжить исследования антифрикционных металлографитовых материалов, имеющих широкие возможности варьирования составом, структурой и свойствами, позволяющими изготавливать и восстанавливать поверхности деталей с ресурсом не менее ресурса новых.


        Литература

   1.    Мелешко, А. И. Углерод, углеродные волокна, углеродные композиты [Текст] / А. И. Мелешко, С. П. Половников. - М.:«Сайнс-пресс», 2007. - 192с. -ISBN 5-88070-119-0.
   2.    Федорченко, И. М. Композиционные спеченные антифрикционные        материалы        [Текст]/
И. М. Федорченко, Л. И. Пугина. - Киев: Наукова думка, 1988. - 404 с.


10