Герметизация неподвижных фланцевых соединений анаэробными герметиками при ремонте сельскохозяйственной техники

За последние 10 лет валовая продукция сельского хозяйства уменьшилась на 40%, а износ основных фондов превысил их восстановление более чем в 10 раз. Поставки сельскому хозяйству тракторов в 1999 году по сравнению с 1990 г. снизились в 24 раза, зерноуборочных комбайнов — в 53 раза, кормоубо-рочных — в 30 раз, грузовых автомобилей — в 100 раз [1. 4].

Парк тракторов к уровню 1990 г. снизился на 35%, зерноуборочных комбайнов — в 2 раза, кормоуборочных — на 42%. Обеспеченность основными ее видами в настоящее время составляет 45.60% от нормативной потребности [5]. Средний возраст тракторов и зерноуборочных комбайнов составляет 10 -12 лет [6].

Резкое сокращение МТП приводит к систематическому нарушению технологии производства сельскохозяйственных работ, агротехнических сроков уборки, росту себестоимости продукции [7]. Для его восстановления селу необходимо поставить 560 тыс. тракторов, 172 тыс. зерноуборочных и 383 тыс. кормоуборочных комбайнов, 865 тыс. грузовых автомобилей [6].

В создавшихся условиях основная часть сельхозпроизводителей не в состоянии приобрести новую технику, а заводы сельхозмашиностроения — организовать производство машин в прежних объемах [8]. Цена же зарубежной техники с учетом таможенных пошлин и НДС в 5−7 раз выше аналогичной отечественной [9].

При этом ремонтно-обслуживающая база АПК теряет технологический уровень и все больше отделяется от сельского хозяйства. Более 50% ее мощностей изменили профиль своей специализации [3]. Ремонтные предприятия не в состоянии осваивать новые технологические процессы ремонта машин, приобретать дорогостоящее оборудование и материалы. Поэтому в сложившейся ситуации необходимо разрабатывать и осваивать новые способы восстановления деталей и соединений, не требующие наличия сложного технологического оборудования, позволяющие не только снизить расход финансовых средств и трудозатраты, но и увеличить долговечность отремонтированной техники.

На долговечность и эффективность использования сельскохозяйственной техники значительное влияние оказывает герметичность неподвижных фланцевых соединений двигателей и других агрегатов. Однако 44% тракторов работают с нарушенными уплотнениями коробок передач, 69% - тормозных камер и 31% - гидросистем [10].

В результате аварийных разливов и утечек при эксплуатации сельскохозяйственной техники ежегодно теряются 220 тыс. т топливосмазочных материалов, выводятся из пользования до 2 тыс. га плодородной земли, теряется свыше 5 млн. т сельскохозяйственной продукции [11]. По данным фирмы Ьосй1е (США) потери рабочих жидкостей из-за несовершенства уплотнений в агрегатах автомобилей достигают 30% [12]. Актуальность экономии топливо-энергетических ресурсов в настоящее время существенно возросла. Их удельный вес в производстве сельскохозяйственной продукции составляет более 45%. Годовая потребность в дизельном топливе тракторного парка страны составляет 9,5 млн. т [13]. Кроме того, из-за нарушения герметичности соединений ухудшаются условия смазки сопряженных трущихся поверхностей, смазочные материалы засоряются абразивными частицами, что увеличивает интенсивность изнашивания и снижает долговечность деталей.

При повышении степени герметичности соединений можно уменьшить расход топливосмазочных материалов, повысить ресурс деталей и уменьшить отрицательное влияние машин на экологическую обстановку.

Герметичность неподвижных разъемных фланцевых соединений обеспечивают наиболее часто прокладками из листовых и формованных материалов (па-ронит, картон, асбест, фибра, резина, кожа и др.). Их использование требует строгой параллельности сопрягаемях поверхностей, определенной микрои макрогеометрии, отсутствия повреждений, а также высокого контактного давления, которое можно обеспечить при определенной жесткости деталей. Особую трудность представляет обеспечение параллельности сопрягаемых поверхностей при ремонте машин в результате деформации деталей и их механических повреждений во время эксплуатации.

Поэтому в машиностроении для уплотнения неподвижных фланцевых соединений в последнее время всё более широко применяют герметики, которые получили наименование жидких прокладок. Перед нанесением герметики находятся в вязкотекучем состоянии. При этом они способны заполнять микрои макронеровности поверхностей и зазоры, не требуют высоких контактных давлений при сборке соединений. После нанесения герметики, под воздействием определенных факторов (теплоты, влаги, вулканизирующих агентов, нарушением контакта с кислородом воздуха и т. д.) переходят из вязкотекучего в рези-ноподобное состояние, в котором обладают высокой механической прочностью, эластичностью, химической стойкостью в рабочих средах, позволяют герметизировать соединения с меньшей точностью изготовления.

По физическим и технологическим свойствам герметики подразделяют на невысыхающие, высыхающие, вулканизирующиеся и полимеризующиеся. Из невысыхающих наибольшее распространение получили герметики марок У-22, У-20А, 51-Г-6, 51-Г-7 и 51-Г-4М. Они стойки в кислотах и щелочах, но теряют свои герметизирующие свойства в топливах и маслах. Высыхающие герметики представляют собой растворы резиновых смесей в органических растворителях. Однако, под влиянием нагрева, топлива и масла эти герметики размягчаются, что снижает их герметизирующую способность.

Вулканизирующиеся герметики в зависимости от типа каучука подразделяются на тиоколовые (полисульфидные), фторкаучуковые, фторсилоксановые, силоксановые, силиконовые и др. Из отечественных герметиков наибольшее распространение получили силиконовые герметики автогерметик-прокладка и автогермесил.

Полимеризующиеся герметики — композиции на основе смол акрилового или метакрилового ряда, способные длительное время находиться в вязкотеку-чем состоянии в присутствии кислорода воздуха. При нарушении контакта с кислородом в узких зазорах герметики полимеризуются, происходит отверждение состава. Полимеризующиеся герметики из-за своих свойств получили название анаэробных. Химическая промышленность России выпускает несколько анаэробных герметиков, наибольшее распространение из них получил Анатерм-501.

В1> и настоящее время россиискии рынок наводнен широким ассортиментом зарубежных герметиков. Наиболее доступным из них является ЬосМе-б 18 производства фирмы Теговоп (США), которая представляет свою продукцию в России более 8 лет.

Стоимость отечественного анаэробного герметика почти в 10 раз ниже стоимости его зарубежного аналога. Однако сведения о достоинствах и недостатках, рекомендации по использованию отечественного герметика Анатерм-501 и его зарубежного аналога Ьос1йе-518 в литературных источниках отсутствуют.

Настоящая работа посвящена изучению физико-механических свойств, герметизирующей способности, долговечности, старения и стойкости к воздействию рабочих жидкостей анаэробных герметиков Анатерм-501 и ЬосШе-518, разработке технологического процесса герметизации неподвижных фланцевых соединений с их использованием, разработке рекомендаций по использованию отечественного и импортного герметиков.

Работа выполнена на кафедре ремонта и надежности машин Московского государственного агроинженерного университета им. В. П. Горячкина.

Основные положения диссертации обсуждены и одобрены на: — научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов Московского государственного агроинженерного университета им. В. П. Горячкина 15 ноября 1998 г.;

— XII межвузовской научно-практической конференции «Достижения науки в производство и воспитательный процесс», Брянская государственная сельскохозяйственная академия, 12. 13 апреля 1999 г.;

— научно-практической конференции «Прогресс в инженерной сфере АПК России» (г. Москва, ГОСНИТИ), 6.7 октября 1999 г.;

— семинаре ведущих специалистов ВУЗов и НИИ в области технического сервиса и ремонта машин на базе кафедры «Сервис и ремонт машин» Орловского государственного аграрного университета, 28.29 октября 1999 г.;

— научно-практической конференции «Состояние и перспективы восстановления, упрочнения и изготовления деталей (г.Москва, ГОСНИТИ), 14. 15 декабря 1999 г.;

— международной научно-практической конференции «Развитие села и социальная политика в условиях рыночной экономики» (г.Москва, МГАУ), 10. 13 октября 2000 г.;

— заседании кафедры ремонта и надежности машин МГАУ им. В.П. Горяч-кина, 29 ноября 2000 г.

По материалам диссертации опубликовано 10 статей в периодической печати.

Общие выводы.

1. Одной из распространенных неисправностей сельскохозяйственной техники является нарушение герметичности фланцевых соединений в результате несовершенства их герметизации прокладками из твердых материалов. Основным путем решения этой проблемы является использование в качестве герметизаторов жидких прокладок. Жидкие прокладки из силиконовых герметиков обеспечивают герметичность фланцевых соединений при давлениях рабочей среды до 60 МПа.

2. Одним из недостатков силиконовых герметиков является низкая стойкость в бензинах и дизельных топливах. Поэтому для герметизации фланцевых соединений, контактирующих с бензинами и дизельными топливами, целесообразно использовать анаэробные герметики. Набухание пленок из анаэробного герметика Анатерм-501 в бензине и дизельном топливе в течение 1344 ч не превышает соответственно 0,067 и 0,269%, а из Ьос1ке-518 — 0,084 и 0,163%.

3. О времени полимеризации анаэробных герметиков, являющимся одним из основных параметров технологического процесса герметизации, можно судить по стабилизации деформационных свойств. Деформационные свойства прокладок из Анатерм-501 и ЬосШе-518 толщиной 0,1 мм стабилизируются соответственно через 8 и 12 ч, а толщиной 0,5 мм — через 24 и 30 ч.

4. Герметичность фланцевых соединений в значительной мере зависит от контактного давления. Изменяя контактное давление путем различной затяжки резьбовых соединений можно достичь давления разгерметизации фланцевых соединений до 60 МПа. Однако и при низких контактных давлениях анаэробные герметики обеспечивают высокую герметичность. Так, при контактном давлении 15 МПа давление разгерметизации НФС с прокладками из Анатерм-501 составляет 28,5 МПа, а из Ьос1йе-518 — 31МПа.

5. При увеличении толщины с 0,1 до 0,5 мм прокладок из Анатерм-501, давление разгерметизации фланцевых соединений снижается с 58,5 до.

33,5 МПа, а из Loctite-518 с 59,5 до 30,5 МПа. Поэтому целесообразно в процессе герметизации фланцевых соединений наносить более тонкие прокладки, обеспечивающие заполнение микрои макронеровностей соединяемых поверхностей и зазоров между ними.

6. На герметичность фланцевых соединений с прокладками из анаэробных герметиков оказывает влияние температура нагрева. При увеличении температуры с 20 до 100 °C герметизирующая способность прокладок из Анатерм-501 увеличивается с 54,5 до 58,5 МПа, а из Loctite-518 с 55,0 до 60,0 МПа. Дальнейшее увеличение температуры нагрева до 180 °C приводит к снижению герметизирующей способности прокладок из Анатерм-501и Loctite-518 соответственно до 50,5 и 53,0 МПа. Поэтому анаэробные герметики можно использовать для герметизации НФС при нагреве до 180° С.

7. Прокладки из анаэробных герметиков обладают более высокими герметизирующими способностями по сравнению с прокладками из силиконовых герметиков и твердых материалов. Они выдерживают давление рабочей среды до 19,5 МПа даже при контактном давлении 3 МПа, в то время как прокладки из силиконовых герметиков при этих же условиях выдерживают давление до 13,0 МПа, а прокладки из картона и паронита пропускают рабочую жидкость даже без избыточного давления.

8. Жидкие прокладки из анаэробных герметиков по сравнению с силиконовыми герметиками менее подвержены старению. Так, за 40 циклов ускоренных испытаний давление разгерметизации фланцевых соединений с прокладками из Анатерм-501 снизилось на 0,95%, из Loctite-518 на 0,92%, а из силиконового герметика автогермесила — на 41,3%. На герметичность фланцевых соединений с жидкими прокладками по сравнению с твердыми прокладками меньшее влияние оказывают вибрационные нагрузки.

9. Герметизирующая способность и теплостойкость прокладок из отечественного и импортного анаэробных герметиков отличаются незначительно. Однако стоимость импортного герметика более, чем в 10 раз выше стоимости отечественного. Поэтому для герметизации неподвижных фланцевых соединений, соприкасающихся с бензинами и дизельными тогшивами, наиболее целесообразно использовать отечественный герметик Анатерм-501.

10. Технологический процесс герметизации неподвижных фланцевых соединений системы питания двигателей ЯМЭ-236, ЯМЭ-238НБ и 3м3−53 внедрен на Брасовском РТП Брянской области. Сравнительный экономический эффект от внедрения технологического процесса при программе ремонта 165 двигателей 3м3−53 в год составил при использовании ЬосШе-518 — 23 437,91 руб. и Анатерм-501 — 76 303,41 руб.