Повышение надежности неподвижных фланцевых соединений сельскохозяйственной техники использованием наноструктурированных герметиков
На правах рукописи
Кононенко Александр Сергеевич Повышение надежности неподвижных фланцевых соединений сельскохозяйственной техники использованием наноструктурированных герметиков Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Москва 2012
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» (ФГБОУ ВПО МГАУ).
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Пучин Евгений Александрович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Казанцев Сергей Павлович доктор технических наук, профессор Юдин Владимир Михайлович доктор технических наук, профессор Ли Роман Иннакентьевич
Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.К. Беляева»
Защита состоится 23 апреля 2012 года в 13 часов на заседании диссертаци онного совета Д 220.044.01 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» по адресу: 127550, Москва, ул. Лиственничная аллея, д. 16-а, корпус 3, конференц-зал.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина».
Автореферат разослан «» 2012 г. и размещен на сайте Высшей аттестационной комиссии vak.ed.gov.ru «» 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор А.Г. Левшин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. В рамках реализации Государственной про граммы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйст венной продукции, сырья и продовольствия на 2008–2012 гг. сельхозпредприя тиями России в период с января 2008 г. по июнь 2011 г. было приобретено 69,9 тыс. тракторов, 24,5 тыс. зерноуборочных и 7,7 тыс. кормоуборочных ком байнов. Тем не менее, их обеспеченность тракторами и уборочными машинами составляет всего 45...58 % от технологической потребности, а сроки фактической эксплуатации техники более чем в 2 раза превышают нормативные. Так, по со стоянию на 1 июля 2011 г. 72 % тракторов и около 43 % уборочных комбайнов имеют срок эксплуатации более 10 лет, а затраты на их ремонт, по данным ГНУ ГОСНИТИ, составляют более 50 млрд р., или около 10 % от всей выручки за произведенную с.-х. продукцию. В создавшихся условиях основными путями со хранения парка машин является увеличение объемов и повышение качества их ремонта.
На долговечность и эффективность использования с.-х. техники значи тельное влияние оказывает герметичность неподвижных фланцевых соединений.
Проблема герметизации и в настоящее время остается нерешенной, так как в ре зультате аварийных разливов и утечек при эксплуатации с.-х. техники ежегодно выводится из пользования до 2 тыс. га плодородных земель, теряется до 220 тыс. т топливосмазочных материалов и свыше 5 тыс. т с.-х. продукции. Потери рабо чих жидкостей из-за несовершенства уплотнений в соединениях автомобилей достигают 30 %. Наблюдения показывают, что у тракторов различных марок более 50 % неисправностей связаны с разгерметизацией узлов и агрегатов.
Повышение герметичности уплотнений способствует снижению расхода топливосмазочных материалов, увеличению ресурса деталей и уменьшению от рицательного влияния машин на экологическую обстановку. Поэтому проблема повышения надежности неподвижных фланцевых соединений является актуальной.
Цель работы. Повышение надежности неподвижных фланцевых соедине ний с.-х. техники использованием нанокомпозиций на основе силиконовых и ана эробных герметиков, разработка технологии герметизации фланцевых соединений и рекомендаций по применению наноструктурированных составов.
Задачи исследований:
теоретически обосновать влияние конструкционных, технологических и эксплуатационных параметров на надежность фланцевых соединений с про кладками из герметиков и нанокомпозиций;
разработать нанокомпозиции на основе анаэробных и силиконовых герме тиков, обладающие максимальной герметизирующей способностью;
исследовать влияние технологических факторов на герметичность фланце вых соединений с герметиками и разработанными нанокомпозициями;
изучить деформационные свойства, термомеханические характеристики, теплостойкость, коэффициенты теплопроводности и теплового расширения, а также адгезионную прочность исследуемых составов;
исследовать фреттинг-стойкость фланцевых соединений, а также стойкость герметиков и нанокомпозиций к рабочим жидкостям, вибрации и старению;
проанализировать наноструктуры полимерных составов;
разработать технологический процесс герметизации неподвижных фланцевых соединений нанокомпозициями;
определить экономический эффект от внедрения предложенной техноло гии в производство.
Объект исследования. Неподвижные фланцевые соединения с.-х. техники, прокладки, пленки и покрытия из герметиков и нанокомпозиций на их основе.
Предмет исследования. Установление зависимостей между механически ми свойствами нанокомпозиций, конструкционными особенностями фланцев, технологическими и эксплуатационными параметрами фланцевых соединений и их надежностью.
Научная новизна:
получены теоретические зависимости влияния конструкционных, техноло гических и эксплуатационных факторов на герметичность и долговечность не подвижных фланцевых соединений с различными уплотнителями;
впервые созданы математические модели для определения минимальной толщины слоя герметика и величины взаимного перемещения фланцев, при ко торых гарантированно сохраняются прочностные свойства уплотнителя;
разработаны новые нанокомпозиционные материалы на основе анаэробных и силиконовых составов для герметизации неподвижных фланцевых соединений;
обосновано влияние нанонаполнителей на физико-механические свойства герметиков и подтверждено наноструктурным анализом.
Практическая значимость. Разработаны технологический процесс гер метизации неподвижных фланцевых соединений нанокомпозициями на ос нове герметиков и рекомендации по их применению.
Реализация результатов исследования. Полученные результаты рекомен дованы Комитетом по сельскому хозяйству и продовольствию Брянской области к внедрению на предприятиях АПК региона, внедрены в ГУП «Мосавтохолод» города Москвы, локомотивном депо «Москва-Пассажирская-Курская» дирекции тяги Московской железной дороги филиала ОАО «РЖД» и СПК «Карабанов ский» Владимирской области. Основные положения, изложенные в диссертации, используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО МГАУ для подготовки студен тов по специальности «Технология обслуживания и ремонта машин в АПК».
Они отражены в монографии, учебном пособии, рекомендованном Учебно методическим объединением вузов РФ по агроинженерному образованию, и двух учебниках, допущенных Министерством сельского хозяйства РФ. Резуль таты исследований могут быть использованы на предприятиях технического сервиса автотранспортных средств.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсужде ны на:
Международных научно-практических конференциях: «Современные про блемы технического сервиса в агропромышленном комплексе» (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 16–18 декабря 2002 г.);
«В.Н. Болтинский и развитие авто тракторной науки», посвященной 100-летию со дня рождения академика ВАСХНИЛ В.Н. Болтинского (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 26–30 января 2004 г.);
«Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения» (г. Брянск, Брянская ГСХА, 19–20 апреля 2004 г.);
«Актуальные проблемы вузовской агроинженерной науки» (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 24–28 января 2005 г.);
«Молодые ученые – сельскому хозяйству» (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 9 марта – 6 апреля 2006 г.);
«Научно-технические пробле мы и перспективы развития технического сервиса в АПК» (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 24–26 октября 2006 г.);
«Научные проблемы и перспективы развития восстановления и упрочнения деталей, ремонта, обслуживания ма шин, работающих в сельском хозяйстве» (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 24–26 октября 2006 г.);
«Роль молодых ученых в реализации национального проекта «Развитие АПК» (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 29–30 мая 2007 г.);
«Современные проблемы технического сервиса в АПК», посвященной 140-летию В.П. Горячкина и 75-летию кафедры ремонта и надежности машин (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 18–20 декабря 2007 г.);
«Научные проблемы разви тия автомобильного транспорта», посвященной 30-летию кафедры «Автомобиль ный транспорт» МГАУ имени В.П. Горячкина (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 3–4 апреля 2008 г.);
«Инновации в области земледельческой механики», посвя щенной 140-летию со дня рождения В.П. Горячкина (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 12–13 декабря 2008 г.);
«Инновации в образовании и науке» (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 29–30 января 2009 г);
«Научно-педагогические проблемы транспортных учебных заведений», посвященной 50-летию Брянского филиала МИИТ (г. Брянск, Брянский филиал МИИТ, 1–2 апреля 2010 г.);
«Трибология и экология (наука, образование, практика)» (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 22–23 апреля 2010 г.);
«Инженерное обеспечение инновационных технологий в АПК» (г. Мичуринск, ФГОУ ВПО МичГАУ, 13–14 мая 2010 г.);
«Научные проблемы автомобильного транспорта», посвященной 80-летию МГАУ имени В.П. Горячкина (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 20–21 мая 2010 г.);
«Интеграция науки, образования и производства в области агроинженерии», посвященной 80-летию ФГОУ ВПО МГАУ (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 7–8 октября 2010 г.);
«Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК» «ИнформАгро–2010» (Москва, ФГНУ «Росинформагротех», 2010 г.);
Международных научно-технических конференциях: «Научные проблемы развития ремонта, технического обслуживания машин, восстановления и упрочне ния деталей», посвященной 100-летию со дня рождения академика ВАСХНИЛ А.И. Селиванова (Москва, ГНУ ГОСНИТИ, ФГОУ ВПО МГАУ, 7–8 октября 2008 г.);
«Научные проблемы развития ремонта, технического обслуживания машин, восста новления и упрочнения деталей» (Москва, ГНУ ГОСНИТИ, 14–16 декабря 2010 г.);
«Научные проблемы технического сервиса сельскохозяйственных машин» (Москва, ГНУ ГОСНИТИ, 13–15 декабря 2011 г.);
семинаре заведующих кафедрами ремонта и надежности машин на тему:
«Инновационные технологии в подготовке высококвалифицированных кадров для технического сервиса в АПК» (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 5–11 октября 2009 г.);
XIV Международной научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» (г. Белгород, ФГОУ ВПО БелГСХА, 17–20 мая 2010 г.);
Международном семинаре по обмену опытом профессорско преподавательского состава ФГОУ ВПО МГАУ (Россия) и Universiti Guelph (Канада) (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 18 апреля 2011 г.);
Международной научной сессии «Инновационные проекты в области агроинженерии» (Москва, ФГБОУ ВПО МГАУ, 6–7 октября 2011 г.);
заседании Бюро Отделения механизации, электрификации и автоматизации Россельхозакадемии (Москва, ГНУ ГОСНИТИ, 27 октября 2011 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 52 работы, в том числе мо нография, учебное пособие, два учебника, 20 статей в изданиях, рекомендован ных ВАК, по результатам научных исследований получено три патента РФ на полезную модель и один патент РФ на изобретение. Общий объем публикаций составляет 105,96 п.л., из них личный вклад автора – 27,09 п.л.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
аналитические выражения для определения технологических параметров при герметизации неподвижных фланцевых соединений (НФС) нанокомпози циями на основе анаэробных и силиконовых составов, диффузионной проницае мости рабочих жидкостей через материал уплотнителя и долговечности НФС;
теоретическое обоснование минимальной толщины слоя герметика и мак симальной величины взаимного перемещения фланцев;
методика определения адгезионной прочности герметиков;
результаты исследований деформационных свойств, термомеханических характеристик, теплостойкости, герметизирующей способности, теплопровод ности, теплового расширения, адгезионной прочности, стойкости к рабочим жидкостям, старению и вибрационным нагрузкам, а также наноструктуры гер метиков и нанокомпозиций на их основе;
рекомендации по применению и результаты расчета экономического эф фекта от внедрения в производство разработанного технологического процес са герметизации НФС с.-х. техники.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Общий объем диссертации составляет 405 страниц машинописного текста, в том числе 342 страницы основного текста, 152 рисунка и 22 таблицы. Диссертация содер жит библиографию из 360 наименований, из них 27 зарубежных источников.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность, дана общая характеристика пробле мы. Показаны научная новизна, практическая значимость результатов исследова ний и сформулированы основные положения диссертации, выносимые на защиту.
В первой главе проведен анализ видов уплотнительных соединений, кон струкций фланцев и причин снижения их герметичности. Показано разнообра зие уплотнителей и контактирующих с ними рабочих жидкостей (РЖ). Дана оценка факторов, влияющих на надежность НФС. Обосновано использование нанокомпозиций в качестве уплотнителей.
Вопросами повышения надежности и совершенствования технологии ре монта с.-х. техники занимались академики М.Н. Ерохин, А.И. Селиванов, В.И. Черноиванов, а также профессора А.Н. Батищев, В.И. Балабанов, И.Г. Голубев, О.Н. Дидманидзе, С.П. Казанцев, В.В. Курчаткин, И.С. Левитский, Р.И. Ли, А.М. Михальченков, Е.А. Пучин, А.Н. Скороходов, В.В. Стрельцов, В.М. Юдин и многие другие. Обеспечению герметичности уплотнений посвя щены труды А.М. Баусова, В.В. Березникова, В.В. Буренина, В.Н. Водякова, Г.В. Голубева, Л.А. Кондакова, М.Е. Кричевского и других ученых.
Уплотнительные соединения применяются практически во всех отраслях промышленности для разделения сред с различными физическими параметра ми. Номенклатура уплотнений весьма широка, а условия эксплуатации и тех нические требования достаточно разнообразны. Для повышения надежности часто создают комбинированные уплотнения, включающие уплотнители не скольких видов, а также сложные уплотнительные комплексы.
В автотракторной технике для герметизации рабочих сред в основном ис пользуются НФС. Выбор материала для изготовления фланцев осуществляется в зависимости от давления, агрессивности, температуры и вида рабочей и окру жающей сред. В основном фланцы изготавливают из углеродистых, легирован ных и нержавеющих сталей, чугуна, алюминия и титановых сплавов. Размеры и форма фланцев определяются видом и назначением герметизируемых систем.
Большинство уплотнений эксплуатируются в среде нефтяных и синтетиче ских РЖ, при воздействии которых происходит набухание или растворение уп лотнителя. В процессе эксплуатации свойства РЖ изменяются, что приводит к об разованию в них воды, смол, кислот, сложных эфиров и других продуктов, усили вающих процессы коррозии фланцев и вымывание компонентов уплотнителей.
Тепловое, радиационное, электрическое и механическое воздействия также при водят к ускорению процессов старения материалов уплотнителей и фреттинг коррозии рабочих поверхностей фланцев, а, следовательно, к снижению их на дежности и срока службы. Поэтому при конструировании, изготовлении и ре монте уплотнительных узлов необходимо учитывать влияние этих факторов.
До недавнего времени для герметизации НФС, как правило, использовали прокладки из листовых и формованных материалов (резины, картона, фторо пласта и т.д.), которые не всегда обеспечивают требуемую герметичность по причине недостаточного качества соединяемых поверхностей, нарушения макро геометрии деталей в процессе их эксплуатации, а также невозможности создания необходимого контактного давления (рисунок 1а). Герметики лишены этих не достатков (рисунок 1б), так как полностью заполняют макро- и микронеровности герметизируемых поверхностей фланцев, не требуют высоких контактных дав лений, обладают высокой механической прочностью и эластичностью.
В машиностроении наибольшее распространение получили силиконовые и анаэробные герметики, имеющие высокую герметизирующую способность в широком диапазоне давлений и температур. Силиконовые герметики стойки к воде, пару, антифризу, тосолу и минеральным маслам, анаэробные – к бензину и дизельному топливу. Отечественные производители для герметизации НФС тракторов и автомобилей широко используют силиконовые герметики Автогерметик-прокладку (Автогерметик), Автогермесил и анаэробные – Анатерм-501, Анатерм-505 и др. Автопроизводители технически развитых стран мира наиболее часто используют герметики фирмы Loctite.
1 2 3 а б Рисунок 1 – Уплотнители НФС:
а – прокладки из листовых и формованных материалов;
б – герметики;
1 – фланец крышки;
2 – прокладка;
3 – фланец корпуса;
4 – болтовое соединение;
5 – слой герметика Слабой стороной герметиков является их недостаточная долговечность по сравнению с нормативным сроком службы автотракторной техники. Для улуч шения свойств в полимерные составы вводят наполнители, существенным не достатком которых является тот факт, что нельзя одновременно достичь не скольких свойств в одной композиции. Более того, улучшая одни свойства композиции, они часто ухудшают другие. Введение в полимерную матрицу наночастиц, благодаря малым размерам и высокой поверхностной энергии по следних, позволит получить совершенно новые нанокомпозиционные материалы со свойствами, значительно отличающимися от исходных полимеров.
Поэтому были исследованы НФС с анаэробными уплотнителями Анатерм- и Loctite-518, силиконовыми герметиками Автогерметик, Автогермесил, Loctite- и Loctite-5920, а также нанокомпозициями на их основе с наиболее распростра ненными и доступными нанонаполнителями – наноструктурным гидроксидом алюминия AlOOH (бемит), коллоидным раствором наночастиц серебра (НС) и углеродными нанотрубками (УН).
Достоверные сведения о преимуществах и недостатках силиконовых и ана эробных составов, рекомендации по их использованию для герметизации НФС в литературных источниках отсутствуют. Актуальной является проблема по вышения надежности НФС с уплотнителями из герметиков путем получения на их основе нанокомпозиционных материалов с улучшенными свойствами.
В данной главе также поставлена цель и сформулированы задачи исследований.
Во второй главе изложены теоретические основы герметичности и долго вечности НФС.
При отсутствии уплотнителя герметичность НФС обеспечивается за счет сбли жения фланцев и зависит от контактного давления и состояния рабочих поверхностей.
Утечка рабочей жидкости Qi, м3/с, через микроканал во фланцевом соедине нии за счет перепада давлений герметизируемой и внешних сред:
Bi p Qi, (1) 12li i где Вi, li и i – ширина, длина и высота i-го микроканала, м;
р – перепад давле ний, Па;
– вязкость, Пас.
В реальных условиях работы НФС подвергаются вибрационным и дина мическим нагрузкам, под влиянием давления и температуры происходит их де формация и изменение вязкости РЖ, что значительно усложняет и делает гро моздкими математические вычисления. Поэтому для практических расчетов целесообразно использовать уравнения, полученные путем введения в выраже ние (1) безразмерного коэффициента формы, учитывающего наличие регу лярных и случайных дефектов:
Д 1 ВД 3 р, к 0e kE R (2) 12 В Z где 0 и k – коэффициенты, характеризующие качество обработанной поверхно сти;
рк – контактное давление на поверхности фланцев, Па;
Е – модуль упругости контактирующих поверхностей фланцевого соединения, Па;
ВД и Д – соответст венно ширина и высота дефекта, м;
В – средний шаг неровностей профиля по вершинам, м;
RZ – шероховатость поверхности, м.
Общая утечка РЖ через НФС с учетом вышеописанных выражений и зави симости размеров микроканалов от контактного давления составит Bp 3 3 рк kE Q 0 Re, (3) l Z где l – суммарная длина микроканалов, м.
Из уравнения (3) видно, что при повышении контактного давления рк до ве личины kE утечки уменьшаются приблизительно на два порядка. Поэтому для полного предотвращения утечек РЖ следует использовать промежуточные уп лотнительные элементы с небольшим модулем упругости.
При этом критическое давление рабочей среды, приводящее к разгермети зации НФС, составит ЕупS уп 0 кр, Ркр Sбок 1 0 1 кр (4) где Sуп – площадь уплотнителя, м2;
Sбок – площадь боковой поверхности, на ко торую действует давление рабочей среды, м2;
0 = 0,25…0,35 – деформация сжатия уплотнителя;
кр= 0,02…0,03 – критическая деформация сжатия уплот нителя при отсутствии его адгезии к фланцу.
Выдавливанию прокладки давлением рабочей среды из зазора между фланцами препятствует сила трения Рf = 2fPА. Давление среды в начале выдав ливания уплотнителя будет рассчитываться по уравнению 2 fРА рвыд, (5) Dвн (1 кр )h где PA – сила сжатия прокладки, H;
f – коэффициент трения;
Dвн – внутренний диаметр прокладки, м;
h – толщина прокладки, м.
Коэффициент трения полимерных материалов включает адгезионную и гистерезисную составляющие:
q n Е f k Г kТР r tg, (6) E q где kГ – константа, зависящая от вида уплотнителя;
q – контактное давление, МПа;
Е – динамический модуль упругости;
n и r – показатели степени;
kТР – константа, зависящая от условий трения;
tg – тангенс угла механических потерь.
Согласно выражениям (5) и (6), герметизирующая способность НФС с уп лотнителем возрастает при увеличении силы сжатия прокладки, ее упругих свойств, коэффициента трения и адгезии к поверхности фланца.
Потери РЖ во фланцевых соединениях возможны из-за их диффузионно го проникновения через материал уплотнителя. Массовое QmS, г, и объемное QS, г, их количество составит qS S dC QS S P, S S S QmS S, (7) l dx l где S – функция проницаемости, м/с;
S – площадь соприкосновения уплотнителя с рабочей жидкостью, м2;
l – длина уплотнителя, м;
S/l dC/dx – градиент кон центраций;
qP – степень набухания (относительное содержание РЖ в материале уплотнителя).
Следует обратить внимание на диффузионное проникновение РЖ сквозь область контакта уплотнителя и поверхностей фланцев, отличающуюся гораздо большей неоднородностью структуры, чем материалы уплотнителя и фланцев.
Если в уравнении (7) принять площадь зоны контакта S = BRZ, толщину области контакта равной k1l (при наличии пустот в области контакта k11) и ко эффициент Sk = kS (вследствие более рыхлой структуры), то массовый расход Qmsk, г, и удельная объемная проницаемость Q sk, м3, РЖ через зону контакта будут определены по уравнениям:
CBRZ qp Qsk ;
Qsk kS, Qmsk kS (8) kl kl где k – коэффициент, учитывающий рыхлость структуры герметика;
– плот ность герметика, г/м3.
При этом удельная объемная проницаемость Q s, м3, РЖ составит UT / S l0 RT / T0/ QS QS e, (9) S0 l где QS – удельная объемная проницаемость при базовой температуре Т0/ = 333 К, площади соприкосновения с рабочей жидкостью S0 и длине уплотнителя l0, м3/с;
U – энергия активации, Дж/моль;
Т / – разность рабочей и базовой температуры среды, К;
Т / – рабочая температура среды, К;
R – универсальная газовая постоян ная, Дж/(моль К).
Из уравнения (9) видно, что для уменьшения диффузионной проницаемо сти следует использовать прокладки из материалов с меньшими степенью на бухания и энергией активации.
Использование герметиков в качестве уплотнителей НФС вместо прокла док из традиционных материалов подразумевает минимизацию зазоров между рабочими поверхностями фланцев. Эксплуатация техники в условиях вибраци онных воздействий может привести к взаимному перемещению фланцев, раз рушению слоя герметика, абразивному износу, фреттинг-коррозии поверхно стей и в конечном итоге – к потере герметичности соединения. Поэтому была определена минимальная толщина герметика, при которой он гарантированно будет сохранять свои прочностные свойства. Задача решалась в рамках теории упругости. В качестве расчетной модели было принято внедрение под действи ем вертикальной силы Р абсолютно твердого шара радиуса R (рисунок 2) в пло скую недеформируемую поверхность, покрытую тонким слоем материала уп лотнителя толщиной h с упругими постоянными Е и, где Е – модуль упруго сти (модуль Юнга), а – коэффициент Пуассона. Этот слой рассматривался же стко связанным с плоским основанием, на котором он расположен. Пусть а – радиус площадки контакта S шара со слоем, р(r) (0 r а) – распределение контактного давления шара на эту площадку, – величина поступательного пе ремещения (внедрения) шара в материал тонкого слоя.
В связи с тем, что задача осесимметрична, будем рассматривать ее в по лярных координатах, где полярная ось Оr совпадает с осью Ох (рисунок 3).
Рисунок 2 – Внедрение твердого шара Рисунок 3 – Площадка контакта в упругий тонкий слой в полярных координатах Ввиду того, что упругий слой тонкий, его можно моделировать слоем вер тикальных пружинок, не связанных между собой, сжатие которых пропорцио нально величине сжимающей их силы. Если предположить, что р(r) – давление на пружину, а (r) – вертикальное перемещение вниз ее верхнего края при ус ловии, что нижний край неподвижен, то (r) = kр(r) (0 r a). (10) При этом 1 2 1, h k ;
1 (11) E где h – толщина слоя (длина пружинок).
С другой стороны, величину (r) можно найти из геометрического рас смотрения (рисунок 4):
r r g r (0 r a), (12) 2R где g(r) – величина просвета между шаром и тонким слоем.
При получении величины просвета между шаром и тонким слоем поверх ность шара в окрестности точки касания O заменена параболоидом вращения той же кривизны, что и у шара.
Сравнив выражения (10) и (12), получим следующее уравнение для кон тактного давления p(r):
1 r pr (0 r a).
k 2R (13) Для определения величин а и, входящих в формулу (13), исполь зуем условие равновесия шара:
рr ds P. (14) D После математических преоб разований оно примет вид:
a pr rdr P. (15) Естественное условие обра щения в нуль контактного давле Рисунок 4 – Геометрическое ния р(r) на краю площадки кон определение 0(r) такта дает 1 а2 r 2 a2 r pr a2 (0 r a).
k 2R 2R ;
(16) 2kR 2R Реализация равенства (15) приводит к следующему результату:
a P. (17) 4kR Для приведения полученных формул к безразмерному виду, удобному для практических вычислений, введем следующие величины:
a h r ;
;
x (0 х 1);
R a a pr pax p0 x (0 х 1);
0 ;
P P0. (18) ER h E E Тогда формулы (16) и (17) примут вид:
;
p0 x 0 1 x 2 (0 х 1).
;
P0 (19) Из формулы (19) можем определить значение (p0)max = p0(0), связанное с контактным давлением p(0) (в центре площадки контакта):
p0 p0 0. (20) E Чтобы задача оставалась корректной по напряжениям (контактные давле ния находились в пределах упругости материала слоя), необходимо, чтобы зна чение р(0) давления шара на слой в центре площадки контакта было не больше тс – предела текучести материала слоя на сжатие:
p0 0 / E. (21) 2 тс При максимально возможных контактных давлениях, когда p0 тс, выражение (21) преобразуется в равенство = 0 2 0. (22) Подставляя это значение в формулы (19), получим P 0 0 ;
P0 2 2 23. (23) ER h Чтобы исследуемый слой можно было считать тонким, нужно, чтобы диа метр 2а площадки контакта был не меньше, чем его толщина h:
h 2. (24) a Приняв = 0,49, тс = 30 МПа, Е = 300 МПа (средние значения характери стик для резиноподобных полимерных материалов), получим h R 0,046 0,05 ;
Rmin 20h. (25) Полученное решение задачи будет корректным, если размеры шара как ми нимум в двадцать раз будут превосходить толщину слоя уплотнителя. Очевидно, что наиболее «опасными» для слоя герметика являются самые крупные фреттинг частицы и микровыступы фланцевых поверхностей. Поэтому для расчета толщи ны слоя будем использовать наибольшее значение радиуса фреттинг-частиц, рав ное 80 мкм, подставив которое в выражение (25), получим, что минимальная тол щина слоя составит hmin = 0,05. 80 = 4 мкм. Естественно, с увеличением толщины герметика его прочностные свойства будут возрастать.
Важно также определить максимальную величину перемещения поверхно стей фланцев, при котором находящийся между ними уплотнитель сохранит свои характеристики. В рассмотренной выше задаче предположим, что на тонкий слой герметика толщиной h и площадью S действует горизонтальная сила F, откло няющая верхний его край при условии, что нижний край остается неподвижным.
Тогда максимальное смещение Х верхнего края слоя относительно ниж него, при котором он сохранит свои прочностные свойства, рассчитывается из классического определения модуля сдвига, представляющего собой отношение касательного напряжения СДВ к сдвиговой деформации СДВ:
F S Fh.
G СДВ (26) СДВ X SX h Выразив из этого выражения Х и приняв СДВ = 15 МПа и G = 150 МПа (средние значения принятых показателей для герметиков), получим Х = 0,4 мкм – максимальное смещение, при котором уплотнитель сохранит свои прочностные свойства в условиях минимальной толщины слоя.
С увеличением модуля упругости и толщины слоя герметика возрастает величина взаимного смещения фланцев, что в значительной мере повышает его сопротивляемость разрушению и способствует увеличению долговечности фланцевого соединения.
В процессе эксплуатации в материале уплотнителя происходят релаксаци / онные процессы, в результате которых контактное давление pK изменяется в соответствии с выражением p / p p e p, t K (27) 0 K0 K K где pK – контактное давление при равновесном состоянии, Па.
Контактное давление в результате физического процесса релаксации на / пряжений уплотнителя сначала быстро уменьшается до pK, затем происходит медленное его снижение вследствие старения материала, продолжающееся не сколько лет согласно уравнению:
р p / е К, (28) К K где К – константа скорости старения, зависящая от энергии активации, природы и температуры эксплуатации материала;
– время старения, ч.
При снижении контактного давления до величины меньшей чем рKmin про исходит разгерметизация фланцевого соединения. По величине рKmin можно су дить о сроке его эксплуатации:
pKM KS pKmin, (29) KB K где КМ 0,1 МПа – контактное давление на поверхности фланцев при низких тем пературах;
KS = 1,5 – коэффициент запаса, учитывающий разброс параметров уп лотнений;
КВ = 0,2…0,3 – коэффициент восстановления полимера;
К = 1,0...0,6 – коэффициент учета характера нагрузок.
При этом расчетное значение относительной накопленной остаточной де формации к концу эксплуатации будет составлять pKmin. (30) p/ ОСТ K Предельное значение, при котором прекращается эксплуатация уплотне ний, составляет ОСТ = 80 %.
В третьей главе изложена общая программа, предусматривающая исследова ния герметичности, фреттингстойкости и рабочих температур НФС с прокладками из герметиков и нанокомпозиций, деформационных свойств, термомеханических характеристик, теплостойкости, адгезионной прочности, коэффициентов теплопро водности и теплового расширения, стойкости герметиков и нанокомпозиций к РЖ, вибрации и старению, анализ их наноструктуры, а также разработку технологиче ского процесса и определение режимов герметизации НФС, проведение эксплуата ционных испытаний НФС и расчет экономического эффекта от внедрения разрабо танной технологии в производство.
Герметичность НФС исследовали на установке, включающей манометр грузопоршневого типа МП-600, гидропресс и измерительную колонку. В каче стве образцов использовали НФС с шириной фланцев 8 и 10 мм и крышку клапанов двигателя ВТЗ. Давление моторного масла на фланцевые соединения создавали гидропрессом. На поверхность нижнего или одновременно нижнего и верхнего фланцев наносили анаэробные уплотнители Анатерм-501 и Loctite-518, силиконовые герметики Автогерметик, Автогермесил, Loctite-598, Loctite-5920 и композиции из вышеназванных герметиков с бемитом, НС и УН. В результате изменения момента затяжки болтов и использования НФС с различной шириной фланцев контактное давление на уплотнитель изменяли от 10 до 90 МПа. Толщину прокладок регулировали с помощью стальных щу пов при постоянном моменте затяжки болтов 50 Нм. Для определения влия ния подготовки поверхности на исследуемый показатель поверхности фланцев перед нанесением состава механически очищали, промывали раствором мою щего средства МС-37, обезжиривали ацетоном или оставляли замасленными.
Для оценки влияния температуры на герметичность НФС их заполняли мотор ным маслом и в течение 1 ч термостатировали при температурах +40...+300 С в сушильно-стерилизационном шкафу ШСС-80п.
Деформационные свойства, термомеханические характеристики и тепло стойкость анаэробных и силиконовых герметиков, а также нанокомпозиций на их основе исследовали на модернизированном твердомере типа ТП, состоящем из устройства для измерения деформационных свойств полимерных материалов и снабженным системой нагрева и регулирования температуры исследуемых образцов. Покрытия из силиконовых герметиков и композиций получали путем нанесения на стальные диски диаметром 30 мм и выдержки на воздухе, а из анаэробных составов – полимеризацией между двумя стальными дисками, на поверхность одного из которых наносили моторное масло. Время выдержки покрытий при температуре +20 °С изменялось от 0,5 до 36 ч. Исследуемые со ставы деформировали цилиндрическим или шариковым индентором диаметром 10 мм. Толщину прокладки до нагружения h0, после выдержки под давлением индентора 10 МПа в течение 60 с h1 и после снятия нагрузки h2 измеряли инди каторной головкой МИГ-1М. Общую 0, остаточную 1 и высокоэластическую деформации исследуемых составов определяли по уравнениям:
0 = h0 – h1, 1 = h0 – h2, 2 = h2 – h1. (31) Ползучесть полимерных составов исследовали после нагружения образцов с покрытиями толщиной 200 мкм в течение 120 ч.
Способность составов восстанавливать исходные размеры после снятия на грузки оценивали коэффициентом восстанавливаемости. Образцы термостатиро вали в течение 15 мин при температурах +20...+350 °С, после чего выдерживали под нагрузкой и испытывали.
Теплостойкость герметиков и нанокомпозиций оценивали по изменению модуля упругости. Его расчет проводили по формуле Герца, исходя из глубины погружения шарика индентора.
Исследования рабочих температур НФС автомобилей ГАЗ-3110, КамАЗ-53215, тракторов ВТЗ-2032, МТЗ-82.1 и John Deere-6920, а также двига теля BRIGGS & STRATTON-DM950DT проводили с помощью инфракрасного термометра Optris MS (MiniSight) и тепловизора Fluke Ti32. Исследуемый пока затель определяли на установившихся режимах работы техники.
Теплопроводность герметиков и нанокомпозиций определяли методом тем пературного градиента, сущность которого заключается в создании постоянного теплового потока от обогревателя к холодильнику через эталонный образец с из вестной теплопроводностью и испытуемый полимерный слой. Зная количество теплоты, проходящей через эти образцы с одинаковой площадью поперечного се чения, определяли коэффициент теплопроводности полимерного образца.
Коэффициент теплового расширения (КТР) определяли по методике, разрабо танной на основании ГОСТ 15173–70 (СТ СЭВ 2899–81). Приспособление для про ведения испытаний было сконструировано таким образом, чтобы исключить изгиб образцов, в качестве которых использовали пленки длиной 100 мм, шириной 10 мм и толщиной 0,5 мм. Приспособление с образцами помещали в сушильно стерилизационный шкаф ШСС-80п, в котором их нагревали от +23 до +150 °С и термостатировали в течение 30 мин. При повышении температуры регистрировали изменение длины образца, по величине которой рассчитывали КТР.
Адгезионную прочность герметиков и нанокомпозиций оценивали по величине нормальных и касательных разрушающих напряжений. После форми рования слоя герметика образцы выдерживали в течение 24 ч при температуре +23 °С и испытывали. Величину нормальных напряжений определяли на раз рывной машине ИМ-4Р. С помощью специального приспособления обеспечива лось центрирование образца таким образом, чтобы линия действия усилия сов падала с его продольной осью. По величине наибольшей нагрузки, при которой происходило разрушение образца, определяли предел прочности при отрыве склеенного соединения. С целью усовершенствования методики был определен оптимальный диаметр образцов, обеспечивающий наибольшую точность экспе римента и минимальный расход исследуемых материалов. Для сравнения ис пользовались образцы диаметром 5, 10, 15, 20, 25 и 30 мм. Минимальное значе ние разбросов для анаэробных герметиков достигалось при диаметрах 25 и 30 мм, для силиконовых – при 20 и 25 мм. Поэтому для определения величины нор мальных разрушающих напряжений использовали образцы с диаметром рабочей поверхности равным 25 мм. В основу методики для определения касательных разрушающих напряжений герметиков был положен метод определения проч ности клеевых соединений при сдвиге согласно ГОСТ 14759–69. Испытания проводили путем определения величины разрушающей силы на разрывной ма шине Р-5 при сжатии специально разработанного образца, состоящего из двух цилиндров, один из которых свободно перемещается внутри другого. Характер разрушения оценивали в процентах от номинальной площади герметизации.
Испытания на фреттинг-стойкость НФС проводили с помощью установки, созданной на базе стандартной машины трения 77МТ01, модернизированной эксцентриком, индикатором часового типа, счетчиком числа оборотов и систе мой нагружения. Амплитуда проскальзывания составляла 40 мкм при частоте 70 циклов в минуту. Образцами служили балочки диаметром 30 мм из серого чу гуна СЧ 20, алюминия АЛ 10 и стали 45, нагрузка на которые передавалась через систему нагружения и индентор из стали ШХ15. Продукты износа и размеры по ражения коррозией изучали на микротвердомере ПМТ-3. Интенсивность изна шивания оценивали визуально по соотношению корродированной и общей площадей образцов, а также по изменению их массы. Испытания проводили в две стадии. На первой стадии определяли размеры фреттинг-частиц на образцах без покрытий из уплотнителей, а также выбирали оптимальный способ оценки интен сивности изнашивания. На второй стадии проводили испытания образцов с покры тиями из герметиков и нанокомпозиций.
Стойкость герметиков к воздействию РЖ определяли по изменению мас сы при заданной температуре и продолжительности испытаний. В качестве образцов использовали пленки размером 50500,5 мм из герметиков и нано композиций, изготовленные в соответствии с требованиями ГОСТ 269–66.
Их кондиционировали по ГОСТ 12423–66 и взвешивали на электронных весах Sartorius 1201mp2 с точностью 10–4 г. После выдержки в бензине, моторном масле, дизельном топливе, тормозной жидкости, тосоле и воде в течение 1...1344 ч пленки промывали в МС-37, просушивали на воздухе, кондицио нировали и взвешивали. Результирующее относительное изменение массы об разца, связанное с набуханием и растворением герметика, определяли исходя из соотношения масс образца до и после набухания или растворения.
Исследования стойкости НФС с герметиками и нанокомпозициями к виб рации проводились на установке, изготовленной на базе электромеханического вибратора ИВ-22, который крепили к металлической плите, установленной на 4-х цилиндрических винтовых пружинах. Частота собственных колебаний пли ты составляла 20 % от частоты вынужденных колебаний, а амплитуда достига ла 0,3…0,5 мм. Фланцевые соединения с прокладками из герметиков и нано композиций толщиной 0,2 мм жестко крепили на плите. После приложения вибрационных нагрузок в течение 5, 10, 15, 20, 25 и 30 ч определяли гермети зирующую способность исследуемых составов.
Изменение герметичности НФС с прокладками из герметиков и нанокомпо зиций в процессе старения оценивали по методике, составленной на основе ГОСТ 9.707–81, сущность которой заключается в проведении испытаний образ цов циклами, каждый из которых включал последовательные операции: замо раживание при температуре –20 °С в течение 8 ч;
оттаивание при температуре +20 °С – 6 ч;
нагрев до +120 °С – 8 ч;
охлаждение при температуре +20 °С – 6 ч.
После 1, 5, 10, 15, 20, 30 и 40 циклов определяли их герметичность.
Для исследования наноструктуры образцов использовали сканирующий зондовый микроскоп Solver NEXT. Образцами служили прямоугольные пленки из герметиков и нанокомпозиций размером 5,05,0 мм и толщиной 0,2…0,3 мм.
С помощью программного пакета STATGRAPHICS Plus 5.1 был проведен факторный анализ экспериментальных данных и получен оптимальный состав нанокомпозиций.
В четвертой главе описаны результаты исследований и проведен их анализ.
Основным фактором, определяющим работоспособность уплотнителей, является их герметизирующая способность. Исследования показали, что с увеличением времени выдержки нанесенных герметиков после сборки НФС давление разгер метизации возрастает в 1,5...2 раза и стабилизируется через 8...20 ч в зависимости от вида герметика. Герметизирующая способность составов повышается до пол ной их полимеризации. Отечественные герметики уступают импортным в герме тичности, однако превосходят их во времени полимеризации.
Для герметизации НФС используются прокладки различной толщины, при увеличении которой давление пробоя всех испытываемых составов снижается (рисунок 5). Так, при увеличении толщины анаэробных уплотнителей с 0, до 0,50 мм давление разгерметизации снижается в 1,7...1,8 раза, а при толщине 0,6 мм составляет всего Р, МПа 11…13 МПа по причине неполной их полимериза ции. При дальнейшем уве личении этого показателя анаэробные герметики не 25 полимеризуются. Сниже ние герметизирующей спо собности силиконовых со ставов происходит менее 1 2 3 4 6 интенсивно и при анало гичных условиях достигает 0,8 h, мм 0 0,2 0,4 0, всего 21…27 %. Поэтому Рисунок 5 – Зависимости давления пробоя Р анаэробные герметики не НФС от толщины слоя герметика h:
рекомендуется использо 1 – Анатерм-501;
2 – Loctite-518;
3 – Автогерметик;
вать для уплотнения зазо 4 – Автогермесил;
5 – Loctite-598;
6 – Loctite- ров более 0,5 мм, в то время как силиконовые составы можно применять для герметизации соединений с тол щиной слоя более 1,0 мм.
С увеличением контактного давления на поверхности фланцев герме тичность соединений существенно возрастает. Результаты исследований по зволили установить, что при увеличении контактного давления в 5 раз, гер метичность силиконовых составов возрастает в 2,1…2,6 раз, а анаэробных – в 1,4…1,7 раз. Это связано с меньшей адгезионной прочностью силиконовых герметиков и как следствие – большей их зависимостью от изменения кон тактного давления на поверхности фланцев. Следует отметить, что давление разгерметизации у НФС с шириной фланца 10 мм ниже, чем с шириной 8 мм при одинаковом контактном давлении. Это объясняется тем, что увеличение площади деформируемого тела приводит к уменьшению общей деформации, в результате чего формируется более толстая прокладка, обладающая меньшей герметизирующей способностью. Поэтому при герметизации НФС следует применять прокладки с наименьшей толщиной.
Подготовка поверхностей фланцев является неотъемлемой частью техно логического процесса герметизации фланцевых соединений. Как показали опы ты, герметичность соединений, рабочие поверхности которых обезжирены ацето ном, возрастает на 21...29 % по отношению к соединениям с замасленными по верхностями. При использовании силиконовых герметиков рекомендуется очист ка фланцев раствором МС-37 или обезжиривание ацетоном. При герметизации НФС анаэробными составами рабочие поверхности рекомендуется обезжиривать ацетоном или специальными растворителями, так как после очистки раствором МС-37 на них остается тонкая пленка, препятствующая контакту герметика с ме таллом фланца, который является катализатором процесса полимеризации.
Определенный интерес представляло исследование влияния способа сбор ки на герметичность НФС. Опыты показали, что соединения следует собирать сразу после нанесения, так как их герметизирующие свойства выше, чем у со единений, собранных после полимеризации составов. Давление разгерметиза ции НФС, у которых полимер наносился на одну поверхность, практически не от личается от соединений, где он наносился на две поверхности. Поэтому при их герметизации нет необходимости наносить состав на обе поверхности фланцев.
При дополнительном поджатии фланцев после полимеризации герметиков наблюдается устойчивая тенденция повышения их герметичности на 2...7 %, что, скорее всего, связано с увеличением напряженного состояния в уплотните ле и повышением контактного давления. Ввиду того, что увеличение гермети зирующей способности незначительное, НФС можно собирать без дополни тельного поджатия.
Для оценки возможности повторного использования герметиков определя ли их герметизирующую способность после каждой из пяти разборочно сборочных операций. Уже после первой разборки герметичность НФС с анаэроб ными и силиконовыми составами уменьшилась приблизительно в 2 раза. Поэтому их следует использовать для герметизации соединений, которые в процессе эксплуатации не разбираются.
Фланцевые соединения с.-х. техники часто работают при повышенных температурах, которые могут вызвать изменение их герметизирующей спо собности. Согласно исследованиям, с повышением температуры до +100…+140 °С герметичность НФС возрастает. Дальнейшее увеличение тем пературы приводит к ее снижению. Такое изменение герметичности связано с одновременным влиянием изменения упругих свойств герметиков и различи ем их КТР с материалом фланца.
Модификация анаэробных и силиконовых составов наночастицами приво дит к росту их герметизирующей способности на 13...33 % (рисунок 6). При этом оптимальная концентрация бемита составляет 10 %, НС – 2 % и УН – 1 %. Следует отметить, что максималь Р, ное влияние на повыше МПа ние герметичности ока 50 4 34 1 23 зывают УН и НС, причем 4 23 1 23 в большей мере они 40 влияют на силиконовые герметики, чем на ана эробные.
Одним из парамет 10 ров технологического процесса герметизации является время полимери Ан-501 Loc-518 А-тик А-сил Loc-598 Loc- зации, которое можно Рисунок 6 – Влияние наполнителей определить по измене на герметизирующую способность анаэробных нию деформационных и силиконовых составов при толщине слоя 0,01 мм:
свойств. При его увели 1 – ненаполненный герметик;
2 – герметик + бемит;
3 – герметик + НС;
4 – герметик + УН чении общая и остаточная деформации снижаются, а высокоэластическая – возрастает. Стабилизация деформационных свойств у иссле дуемых составов происходит через 8...20 ч. Время полимеризации у нанокомпози ций меньше до 25 %, чем у ненаполненных составов.
Для определения полноты полимеризации прокладок при температуре +20 °С их термообрабатывали в течение 2 ч при температурах от +40 до +200 °С. Экспе рименты показали, что деформационные свойства исследуемых составов при этом практически не изменились. Следовательно, при температуре +20 °С про исходит достаточно полная полимеризация герметиков и нет необходимости проводить их дополнительную термическую обработку после нанесения на по верхности фланцев.
Основным параметром, определяющим срок эксплуатации уплотнений, явля ется остаточная деформация, предельное значение которой составляет 80 %.
Исследования деформационных свойств позволили установить, что этот показа тель у композиций, наполненных наночастицами на 8...33 % ниже, чем у гермети ков, что способствует значительному увеличению их срока службы.
Ползучесть анаэробных герметиков при температуре +20 °С составляет 47…56 %, силиконовых – 62…66 %. При повышении температуры до +80 °С этот параметр у герметиков возрастает на 15…21 %, а стойкость нанокомпозиций к его измене нию увеличивается на 8...20 % по сравнению с ненаполненными составами.
Исследования показали, что наибольшую температуру имеет выпускной коллектор ДВС (рисунок 7), у всех остальных узлов она менее 100 °С, поэтому определялись свойства герметиков при температурах, приближенных к реаль ным. С увеличением температуры с +20 до +100 °С время их полимеризации со кращается почти в 2 раза, общая и остаточная деформации возрастают, а высоко эластическая – снижается. Температура, при достижении которой заканчивается интенсивное изменение деформационных свойств герметиков, определяет их те плостойкость.
Важным свойством, определяющим работоспо собность герметиков, явля ется их упругость, которую оценивают коэффициентом восстанавливаемости и мо дулем упругости. С увели чением температуры эти показатели у герметиков снижаются. Так, при по вышении температуры с +20 до +100 °С коэффици Рисунок 7 – Изображение с тепловизора ент восстанавливаемости впускного и выпускного коллекторов двигателя Анатерм-501 уменьшается с BRIGGS & STRATTON-DM950DT 73,0 до 48,7 %, Loctite-518 – с 76,2 до 56,6 %, Автогерметик – с 80,0 до 65,2 %, Автогермесил – с 81,5 до 70,7 %, Loctite-598 – с 89,0 до 76,7 % и Loctite-5920 – с 86,5 до 76,7 %. При температуре +20 °С наибольший модуль упругости имеют анаэробные герметики, а при + 180 °С – термостойкие силиконовые. Использование в качестве наполнителя бе мита привело к его увеличению на 9…19 %, НС – на 5…16 % и УН – на 18…35 % по сравнению с ненаполненными герметиками. По изменению модуля упругости установлено, что теплостойкость Анатерм-501 составляет 150 °С, Loctite-518 – 160 °С, Автогерметик – 200 °С, Автогермесил – 240 °С, Loctite-598 – 210 °С и Loctite-5920 – 340 °С. Наличие нанонаполнителей определенным образом влияет на их теплостойкость. Как следует из полученных данных, у составов, наполненных бемитом, она выше на 5…19 %, НС – на 6…17 % и УН – на 9…25 %, чем у исходных герметиков.
Для обеспечения безотказной и долговечной работы машин и механизмов необ ходим отвод теплоты из рабочих зон, который затрудняется использованием материа лов с различной теплопроводностью. Коэффициент теплопроводности нанокомпози ций, наполненных бемитом, возрастает на 38...68 %, НС – на 68…120 % и УН – на 99...140 %. Менее всего подвержены влиянию нанонаполнителей композиции на основе термостойких силиконовых герметиков, так как они изначально имеют более высокую теплопроводность по сравнению с другими составами.
Большие различия в КТР герметика и элементов НФС являются одной из причин возникновения температурных напряжений. Эксперименты позволили за ключить, что КТР композиций, наполненных бемитом, ниже на 2,6...7,6 %, НС – на 9,0...21,0 % и УН – на 11,0...26,0 %, чем у ненаполненных герметиков. Наи меньшее влияние нанонаполнители оказывают на изменение КТР термостойких силиконовых герметиков Автогермесил и Loctite-5920.
Значительное влияние на герметизирующую способность составов оказы вает их адгезия к поверхности фланцев. Модификация герметиков бемитом и УН приводит к увеличению их нормальных и касательных разрушающих напряже ний до 40 %, а НС – к их снижению до 7 %. У композиций с бемитом и УН повы шение разрушающих напряжений происходит за счет роста адгезионной состав ляющей. При наполнении композиций НС они снижаются, что связано с наличи ем примесей в коллоидном растворе. Анализ образцов показал, что разрушающие напряжения композиций возрастают за счет увеличения как адгезионной, так и когезионной составляющих прочности (таблица 1).
Таблица 1 – Структура разрушения полимерного слоя, % Состав композиции Ненаполненный Герметик + Герметик + Герметик + герметик бемит НС УН Герметик когези когези когези когези адгези адгези адгези адгези онное онное онное онное онное онное онное онное Анатерм-501 60 40 30 70 90 10 0 Loctite-518 20 80 10 90 100 0 5 Автогерметик 20 80 10 90 100 0 5 Автогермесил 15 85 10 90 100 0 5 Loctite-598 95 5 100 0 100 0 100 Loctite-5920 100 0 100 0 100 0 100 Необходимо отметить, что при модификации герметиков НС формируется равномерный прочный слой состава с низкой адгезионной прочностью, что явля ется важным аспектом технологического процесса герметизации: чем меньше ад гезия – тем проще удалить старый герметик с поверхности фланца.
Композиции с УН имеют самые высокие значения как нормальных, так и касательных разрушающих напряжений. Тем не менее, у силиконовых герме тиков Loctite-598 и Loctite-5920 имеет место адгезионное разрушение, свя занное со значительным увеличением когезионной составляющей прочности.
В процессе эксплуатации НФС подвергаются колебаниям, а их рабочие поверхности взаимным микроперемещениям друг относительно друга. При этом создаются благоприятные условия для их фреттинг-корродирования.
Процессы фреттинг-коррозии у алюминия, чугуна и стали протекают прибли зительно одинаково. Средний размер частиц и дисперсия у образцов из серого чугуна составили соответственно х = 56,26 мкм и = 22,46 мкм, из стали – х = 20,77 мкм и = 8 мкм, из алюминия – х = 7,25 мкм и = 3,54 мкм. Наи большие размер и дисперсия частиц у образцов из серого чугуна обусловлены большей гетерогенностью структуры этого материала. Максимальную интен сивность изнашивания по массе имеют образцы из алюминия, наименьшую – из серого чугуна. У образцов, покрытых герметиками этот показатель на 31...92 % ниже, чем у образцов без уплотнителей. Использование бемита и УН снижают ее по сравнению с ненаполненными герметиками на 8...21 %, а НС – на 30...47 %. Наибольшее снижение фреттинг-коррозии достигается у компо зиций, наполненных НС.
Исследование стойкости составов к воздействию РЖ подтвердили, что ана эробные герметики имеют высокую стойкость во всех РЖ, а силиконовые – удовлетворительную стойкость в маслах и низкую в бензине и дизельном топли ве. Следует отметить, что Автогерметик растворился при контакте с бензином в течение всего 168 ч, хотя в инструкции по применению указано, что он является бензостойким материалом (рисунок 8). Наноструктурирование герметиков уве личивает их стойкость к РЖ до 39 % в зависимости от вида наполнителя.
У нанокомпозиций снижа qm, % ется влияние РЖ как на процессы их набухания, так 0, и растворения. Наиболь 0 ший эффект достигается у составов, наполненных УН -0, и НС.
При вибрационных на -0, грузках происходит сниже 5 1 2 3 ние герметичности НФС.
-0, Так, через 30 ч их воздейст -0, вия этот показатель у ана 0 168 336 504 672 840 1008 1176 t, ч эробных герметиков сни Рисунок 8 – Кинетические кривые набухания зился на 24…33 %, а сили и растворения Автогерметика в РЖ:
коновых – на 40…52 %.
1 – бензин;
2 – дизельное топливо;
Дальнейшее воздействие 3 – моторное масло;
4 – трансмиссионное масло;
5 – тормозная жидкость;
6 – антифриз вибрации приводит к уменьшению ее влияния.
Увеличение толщины силиконовых герметиков до 0,5 мм приводит к снижению степени влияния вибрации, а анаэробных до толщины 0,2 мм – к увеличению, и от 0,2 до 0,5 мм – к незначительному снижению (рисунок 9).
Модификация герметиков нанонаполнителями увеличивает их стойкость к вибрации до 18 %. Наночастицы оказывают большее влияние на отечествен ные составы, чем на зарубежные. Наибольший эффект достигается при ис пользовании УН и НС.
При воздействии 5…10 циклов старения происходит незначительное увеличение, затем стабилизация и снижение герметизирующей способности составов на 12...35 %. Их модификация бемитом не оказывает влияния на стойкость композиций к старению, а НС и УН – приводит к увеличению это го показателя до 15 %.
Анализ поверхно Р, стей герметиков и нано % композиций на их основе показал, что наночастицы способствуют увеличению 12 4 размеров волокон поли мерной матрицы гермети 30 ков. Так, радиус полимер ных волокон ненаполнен ного герметика Loctite- составлял около 40 нм (рисунок 10а). После h, мм 0 0,2 0,3 0, 0, смешивания состава с Рисунок 9 – Зависимости изменения герметичности P бемитом радиус волокон НФС от толщины h слоя герметика увеличился до 250 нм, при воздействии вибрационных нагрузок:
с НС – до 160 нм 1 – Анатерм-501;
2 – Loctite-518;
3 – Автогерметик;
(рисунок 10б) и с УН – 4 – Автогермесил;
5 – Loctite-598;
6 – Loctite- до 140 нм. Расстояния между волокнами у всех исследуемых композиций также увеличились.
Анализ наноструктуры остальных исследуемых герметиков показал анало гичные результаты.
Полимерные Полимерные волокна, волокна структурированные НС h d h d а б Рисунок 10 – Сканы поверхностей:
а – Loctite-518;
б – нанокомпозиция Loctite-518 с НС;
h – расстояние между соседними волокнами, нм;
d – диаметр полимерных волокон, нм Более наглядно распределение наночастиц в полимерной матрице представ лено на рисунке 11. Частицы вступают в межмолекулярное взаимодействие с по лимерными волокнами и равномерно распределяются вокруг них. У ненапол ненного силиконового состава Loctite-598 структура кремнийорганической матрицы представляет собой полимерные волокна толщиной от 30 до 70 нм (рисунок 11а). При структурировании состава наночастицами серебра, они равномерно распределяются в непосредственной близости от во локон, увеличивая их толщину (рисунок 11б). Аналогичная ситуация наблюда ется при структурировании ненаполненного герметика бемитом и УН.
Полимерные волокна, Полимерные волокна структурированные НС а б Рисунок 11 – Сканы поверхностей:
а – силиконовый герметик Loctite-598;
б – нанокомпозиция Loctite-598 с НС Распределение наночастиц вокруг полимерных волокон возможно связано с возникновением межмолекулярных связей. Так, отдельная молекула бемита представляет собой биполярную частицу, а ион серебра имеет положительный заряд. Обладая зарядом, эти частицы могут иметь ионные связи с полимерны ми молекулами. Также наночастицы обладают высокой поверхностной энер гией, благодаря которой между ними и полимерной цепью возникают связи Ван-дер-Ваальса. Поэтому происходит увеличение толщины полимерных во локон, в результате чего повышается их высокоэластическая деформация за счет сохранения гибкости. Вследствие снижения подвижности полимерных цепей, а также уменьшения влияния на них внешних температур из-за защиты наночастицами увеличивается теплостойкость полученных составов. Благодаря тому, что наночастицы, вступая во взаимодействие с полимерными молекула ми, образуют разветвленную структуру с большой поверхностной площадью, увеличивается адгезионная и когезионная прочность герметиков. По этой же причине увеличивается и герметизирующая способность нанокомпозиций.
Введение в полимерную матрицу составов, обладающих высоким коэффициен том теплопроводности и низким КТР способствует соответственно увеличению и снижению этих показателей у нанокомпозиций. Увеличение размеров и сни жение подвижности полимерных волокон уменьшает возможность сорбционно диффузионного взаимодействия их с внешними средами, что приводит к по вышению стойкости нанокомпозиций к воздействию РЖ и старению. Развитая поверхность наполнителя и упорядоченное расположение полимерных цепей способствует увеличению стойкости нанокомпозиций к вибрационным нагруз кам.
Анализируя изложенное, можно сделать однозначный вывод – использова ние нанонаполнителей способствует увеличению герметизирующей способно сти и долговечности герметиков.
В пятой главе даны практические рекомендации по применению разрабо танного технологического процесса герметизации НФС с.-х. техники и опреде лен сравнительный экономический эффект от его внедрения в производство.
Показано, что при герметизации силиконовыми составами НФС, работающих в условиях высоких вибрационных нагрузок, на поверхности одного из фланцев ре комендуется выполнить компенсационную канавку прямоугольного сечения глу биной 0,5...1,0 мм и шириной 10...40 % от ширины фланца. Эта операция способст вует увеличению стойкости НФС к вибрационным нагрузкам до 37 %.
Определено, что для улучшения герметизирующей способности и долго вечности НФС при приготовлении нанокомпозиций на 100 частей по массе анаэробных и силиконовых герметиков требуется:
10 частей бемита для соединений, работающих в условиях старения при кон такте с неагрессивными РЖ (вода, тосол, тормозная жидкость) и не подвергаю щихся воздействию вибрационных нагрузок;
2 части НС для соединений, работающих в условиях старения, высоких вибрационных нагрузок и фреттинг-износа при контакте с агрессивными РЖ (бензин, дизельное топливо, моторные и трансмиссионные масла);
1 часть УН для соединений, работающих в условиях старения при кон такте с агрессивными РЖ (бензин, дизельное топливо, моторные и трансмис сионные масла).
Эксплуатационные испытания показали, что за период с 2007 года отказов техники по причине разгерметизации НФС не наблюдалось.
Сравнительный экономический эффект от внедрения предлагаемой техно логии герметизации НФС с.-х. техники при использовании нанокомпозиций на основе отечественных герметиков составит свыше 120 000 р. и зарубежных – свыше 88 000 р.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ Анализ исследуемой проблемы показал, что одной из распространен 1.
ных неисправностей сельскохозяйственной техники является нарушение герме тичности фланцевых соединений в результате несовершенства их герметизации прокладками из листовых и формованных материалов. Основным направлением решения этой проблемы является использование в качестве уплотнителей нано композиций на основе силиконовых и анаэробных герметиков.
2. Теоретически обосновано применение нанокомпозиций на основе герме тиков, обладающих высокими физико-механическими свойствами, обеспечиваю щих повышенную стойкость к рабочим жидкостям, вибрационным нагрузкам, про цессам старения и фреттинг-коррозии и имеющих повышенную долговечность.
3. Математически смоделированы процессы взаимодействия микровы ступов поверхностей фланцев и фреттинг-частиц с материалом уплотнителя, позволяющие обосновать технологические режимы герметизации. Получены теоретические зависимости определения контактных давлений, глубины про никновения твердых частиц в поверхность от нагрузки на вдавливаемую части цу и модуля упругости уплотнителя. Установлено, что фреттинг-стойкость уп лотнителя возрастает с увеличением его модуля упругости и толщины слоя, минимальная величина которой составляет 4 мкм.
4. Усовершенствована методика исследования адгезионной прочности герметиков, позволяющая уменьшить разбросы опытных данных до 48 % за счет выбора оптимального диаметра образцов, составляющего 25 мм.
5. Получены нанокомпозиции на основе анаэробных и силиконовых герме тиков, оптимальные герметизирующие свойства которых достигаются при концен трации бемита 10 %, наночастиц серебра – 2 % и углеродных нанотрубок – 1 %.
Максимальное влияние на изменение герметизирующей способности оказывают угдеродные нанотрубки, минимальное – бемит. Установлено, что герметизирующая способность нанокомпозиций выше, чем у ненаполненных составов до 33 %.
6. Экспериментально определены технологические параметры герметизации фланцевых соединений. Доказано, что их герметичность зависит от толщины и температуры эксплуатации уплотнителя, контактного давления, непараллельности и состояния поверхностей фланцев. Установлено, что теплостойкость анаэробных герметиков составляет 150…160 °С и силиконовых – 180…340 °С.
Введение наночастиц в полимерную матрицу герметиков способству 7.
ет снижению остаточной деформаций до 33 %, времени полимеризации соста вов до 25 %, ползучести до 20 %, увеличению их модуля упругости до 35 %, ко эффициента восстанавливаемости до 26 % и теплостойкости до 25 %.
8. Наибольшую интенсивность изнашивания при фреттинг-коррозии имеют образцы из алюминия, наименьшую – из стали и серого чугуна. Лучшую защиту от фреттинг-коррозии обеспечивают анаэробные герметики. Нанонапол нители снижают интенсивность фреттинг-коррозии до 47 %, оптимальный эффект достигается у композиций, наполненных наночастицами серебра.
9. Для герметизации соединений, контактирующих с бензином и дизель ным топливом, рекомендуется использовать анаэробные герметики, а с мотор ным маслом, тормозной жидкостью, тосолом и водой – силиконовые. Стой кость нанокомпозиций к процессам набухания и растворения выше стойкости исходных герметиков до 39 %. Наилучшие качества характерны для составов, наполненных углеродными нанотрубками и наночастицами серебра.
10. Анаэробные герметики при минимальной толщине зазора имеют большую стойкость к вибрационным нагрузкам, чем силиконовые. При увели чении толщины стойкость герметиков к вибрационным нагрузкам возрстает.
При толщине слоя 0,5 мм силиконовые герметики более стойки к вибрацион ным нагрузкам, чем анаэробные. Стойкость к таким нагрузкам у нанокомпози ций выше, чем у ненаполненных составов до 18 %.
11. В процессе старения герметизирующая способность анаэробных и силиконовых составов снижается на 12…34 %. Стойкость к старению у нано композиций с наночастицами серебра и углеродными нанотрубками выше, чем у ненаполненных составов до 15 %. Бемит не оказывает существенного влияния на стойкость герметиков к старению.
12. Смешивание анаэробных и силиконовых составов с наночастицами увеличивает размер полимерных волокон более чем на 50 %, что уменьшает их подвижность и тем самым улучшает деформационные, теплофизические, упру гие и другие свойства, влияющие на эксплуатационные характеристики и дол говечность полученных нанокомпозиций.
13. Технологический процесс герметизации НФС автотракторной техни ки герметиками и нанокомпозициями на их основе внедрен на трех предпри ятиях Москвы и Владимирской области, а также рекомендован Комитетом по сельскому хозяйству и продовольствию Брянской области к внедрению на пред приятиях АПК региона. Сравнительный экономический эффект от внедрения результатов научных исследований в производство при использовании компо зиций на основе отечественных герметиков составит свыше 120 000 р. и зару бежных – свыше 88 000 р.
Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:
Монография 1. Кононенко, А.С. Теория и практика герметизации фланцевых соединений сельскохозяйственной техники полимерными нанокомпозициями: монография [Текст] / А.С. Кононенко. – М.: ФГБОУ ВПО МГАУ, 2011. – 180 с. – ISBN 978-5-86785-278-8.
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК 2. Кононенко, А.С. Восстановление радиаторов [Текст] / А.С. Кононенко, Р.В. Киселев // Сельский механизатор. – ISSN 0131-7393. – 2004. – № 6. – С. 22–23.
3. Кононенко, А.С. Современные способы ремонта бамперов автомобилей, из готовленных из полимерных материалов [Текст] / А.С. Кононенко, В.М. Корнеев, Т.И. Чигиринова // Международный технико-экономический журнал. Технический сервис. – ISSN 1995–4638. – 2007. – № 4(4). – С. 37–40.
4. Кононенко, А.С. Влияние ультразвука на механические характеристи ки композиционных полимерных материалов [Текст] / А.А. Гаджиев, А.С. Кононенко, Б.М. Богданов // Ремонт. Восстановление. Модернизация. – ISSN 1684-2561. – 2004. – № 2. – С. 30–34.
5. Кононенко, А.С. Становление цивилизованного рынка автосервисных ус луг в Москве [Текст] / Е.А. Пучин, А.С. Кононенко // Ремонт. Восстановление.
Модернизация. – ISSN 1684-2561. – 2004. – № 5. – С. 2–4.
6. Кононенко, А.С. Устранение течи сердцевин радиаторов охлаждения дви гателей внутреннего сгорания [Текст] / А.С. Кононенко, Р.В. Киселев // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. Агроинженерия. – ISSN 1728-7936. – 2004. – № 1 (6). – С. 40–42.
7. Кононенко, А.С. Восстановление бамперов оперения автомобилей, изго товленных из термопластичных полимерных материалов [Текст] / А.С. Кононенко // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. Агроинженерия. – ISSN 1728-7936. – 2007. – № 2 (22). – С. 112–114.
8. Кононенко, А.С. Технологические способы повышения механических ха рактеристик композиционных полимерных материалов [Текст] / А.А. Гаджиев, А.С. Кононенко, А.М. Орлов // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ.
Агроинженерия. – ISSN 1728-7936. – 2009. – № 2 (33). – С. 70–73.
9. Кононенко, А.С. Терморадиационное упрочнение полимерных покры тий [Текст] / А.А. Гаджиев, А.С. Кононенко // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ.
Агроинженерия. – ISSN 1728-7936. – 2009. – № 3 (34). – С. 59–62.
10. Кононенко, А.С. Сорбционно-диффузионное взаимодействие с рабочи ми жидкостями полимерных композиций и их наномодификаций [Текст] / А.С. Кононенко, С.П. Поздняков // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ.
Агроинженерия. – ISSN 1728-7936. – 2010. – № 1 (40). – С. 84–86.
11. Кононенко, А.С. Использование нанонаполнителей для повышения гер метизирующей способности составов холодного отверждения [Текст] / А.С. Кононенко, С.П. Поздняков // Международный технико-экономический журнал. – ISSN 1995-4646. – 2010. – № 2. – С. 70–75.
12. Кононенко, А.С. Оценка времени отверждения анаэробных и силиконо вых герметиков по деформационным свойствам [Текст] / А.С. Кононенко // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. Агроинженерия. – ISSN 1728-7936. – 2010. – № 2 (41). – С. 112–114.
13. Кононенко, А.С. Результаты исследований воздействия вибрационных нагрузок и процессов старения на составы холодного отверждения [Текст] / Е.А. Пучин, А.С. Кононенко, С.М. Гайдар, С.П. Поздняков // Международный научный журнал. – ISSN 1995-4638. – 2011. – № 1. – С. 55–59.
14. Кононенко, А.С. Повышение стойкости уплотнителей из герметиков к воздействию рабочих жидкостей использованием наноматериалов [Текст] / А.С. Кононенко // Труды ГОСНИТИ. – 2011. – Т. 107. – Ч. 1. – С. 22–24.
15. Кононенко, А.С. Наноструктурированные герметики для уплотнений фланцевых соединений автотракторной техники [Текст] / А.С. Кононенко // Техни ка и оборудование для села. – ISSN 2072-9642. – 2011. – № 3 (165). – С. 24–25.
16. Кононенко, А.С. Повышение герметичности неподвижных фланцевых соединений наноструктурированными герметиками [Текст] / А.С. Кононенко // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – ISSN 0206-572Х. – 2011. – № 4. – С. 29–31.
17. Кононенко, А.С. Наногерметики для фланцевых соединений [Текст] / А.С. Кононенко // Сельский механизатор. – ISSN 0131-7393. – 2011. – № 4. – С. 36–37.
18. Кононенко, А.С. Адгезионная прочность герметиков и нанокомпозиций на их основе [Текст] / А.С. Кононенко, С.М. Гайдар // Ремонт. Восстановление.
Модернизация. – ISSN 1684-2561. – 2011. – № 6. – С. 38–42.
19. Кононенко, А.С. Ингибированные составы для хранения сельскохозяй ственной техники [Текст] / С.М. Гайдар, А.С. Кононенко // Техника в сельском хо зяйстве. – ISSN 0131-7105. – 2011. – № 3. – С. 21–22.
20. Кононенко, А.С. Влияние водорастворимых ингибиторов коррозии на сохраняемость сельскохозяйственных машин [Текст] / С.М. Гайдар, Е.А. Пучин, А.С. Кононенко // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. Агроинженерия. – ISSN 1728-7936. – 2011.– № 1 (46). – С. 57–58.
21. Кононенко, А.С. Стойкость герметиков и нанокомпозиций на их основе к воздействию высоких температур [Текст] / А.С. Кононенко, С.М. Гайдар // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. Агроинженерия. – ISSN 1728-7936. – 2011. – № 1 (46). – С. 64–67.
Патенты на изобретения и полезные модели 22. Пат. 93733 РФ, МПК В 29С 35/00. Установка для модифицирования композиционных эпоксидных покрытий [Текст] / А.А. Гаджиев, А.С. Кононенко, Д.И. Петровский, Е.А. Петровская, Т.И. Чигиринова, С.П. Поздняков;
заявитель А.А. Гаджиев, патентообладатели А.А. Гаджиев и А.С. Кононенко – № 2009139947/22;
заявл. 29.10.2009;
опубл. 10.05.2010, Бюл. № 13. – 3 с.
23. Пат. 105368 РФ, МПК F02F 7/00. Корпус двигателя внутреннего сгора ния [Текст] / А.С. Кононенко, В.Ф. Комогорцев, С.П. Поздняков, Д.И. Петровский, Е.А. Петровская, Т.И. Чигиринова;
заявитель и патентооблада тель А.С. Кононенко – № 2010151124/28;
заявл. 14.12.2010;
опубл. 10.06.2011, Бюл. № 16. – 3 с.
24. Пат. 105369 РФ, МПК F02F 11/00. Корпус двигателя внутреннего сгора ния [Текст] / А.С. Кононенко, В.Ф. Комогорцев, С.П. Поздняков, Д.И. Петровский, Е.А. Петровская, Т.И. Чигиринова;
заявитель и патентооблада тель А.С. Кононенко – № 2010151123/28;
заявл. 14.12.2010;
опубл. 10.06.2011, Бюл. № 16. – 3 с.
25. Пат. 2410668 РФ, МПК G01N 3/56. Устройство для испытаний на абра зивное изнашивание рабочих органов почвообрабатывающих, строительных и дорожных машин [Текст] / А.М. Михальченков, Н.Ю. Кожухова, А.С. Кононенко, П.Н. Гончаров;
заявитель А.М. Михальченков, патентообладатели А.М. Михальченков, Н.Ю. Кожухова, А.С. Кононенко, П.Н. Гончаров – № 2009121256/28;
заявл. 03.06.2009;
опубл. 27.01.2011, Бюл. № 3. – 3 с.
Публикации в других изданиях 26. Кононенко, А.С. Использование анаэробных полимерных материалов при герметизации неподвижных фланцевых соединений [Текст] / В.В. Курчаткин, А.С. Кононенко // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения: сб. научн. работ. – Брянск: Изд-во Брянской ГСХА, 2002. – С. 139–146.
27. Кононенко, А.. Роль очистки в системе технического обслуживания и ре монта сельскохозяйственной техники [Текст] / А.С. Кононенко, А.А. Веденеев // Очистка в ремонтно-обслуживающем производстве агро промышленного комплекса: сб. научн. тр. – М.: Изд-во МГАУ, 2003. – С. 102–106.
28. Кононенко, А.С. Дисперсионно наполненные полимерные материалы при ремонте корпусных деталей сельскохозяйственной техники [Текст] / А.А. Гаджиев, А.С. Кононенко, А.А. Веденеев // Материалы научн.-практич.
конф., посвященной 50-летию ГОСНИТИ. – М.: ГОСНИТИ, 2003. – С. 58–62.
29. Кононенко, А.С. Современные способы ремонта радиаторов ДВС [Текст] / А.С. Кононенко, Р.В. Киселев, // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения: сб. научн. работ. – Брянск: Изд-во Брянской ГСХА, 2004. – С. 192–196.
30. Кононенко, А.С. Стойкость полимерных составов и нанокомпозиций на их основе к воздействию рабочих жидкостей [Текст] / А.С. Кононенко, С.П. Поздняков // Научно-педагогические проблемы транспортных учебных заве дений: материалы Междунар. научн.-практич. конф. 1–2 апреля 2010 г., посвя щенной 50-летию Брянского филиала МИИТ. – М.: ООО «РПЦ Офорт», 2010. – № 2. – С. 153–158.
31. Кононенко, А.С. Использование наноструктурированных полимерных материалов при ремонте корпусных деталей сельскохозяйственной техники [Текст] / А.С. Кононенко, С.П. Поздняков // Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения: материалы XIV Междунар. научн.-производств. конф. 17–20 мая 2010 г. – Белгород:
Изд-во Белгородской ГСХА, 2010. – С. 172.
32. Кононенко, А.С. Результаты исследований герметизирующей спо собности полимерных составов [Текст] / А.С. Кононенко, С.П. Поздняков // Инженерное обеспечение инновационных технологий в АПК: материалы Междунар. научн.-практич. конф. 13–14 мая 2010 г. – Мичуринск:
Издат.-полиграф. центр Мичуринского ГАУ, 2010. – С. 122–126.
33. Кононенко, А.С. Герметизирующая способность составов холодного от верждения [Электронный ресурс] / А.С. Кононенко, С.П. Поздняков // Сет. научн. метод. электрон. Агрожурнал МГАУ. – 2010. – № 13. – Режим доступа:
http://eng.agromagazine.msau.ru/index.php/issue-13/articles-13/382-kononenko.html. – № гос. регистрации 04201000044/0015.
34. Кононенко, А.С. Стойкость полимерных составов холодного отвержде ния и наномодификаций на их основе к воздействию вибрационных нагрузок [Электронный ресурс] / А.С. Кононенко, С.П. Поздняков // Сет. научн.-метод.
электрон. Агрожурнал МГАУ. – 2010. – № 14. – Режим доступа:
http://agromagazine.msau.ru/index.php/issue-14/articles/495-kononenko.html. – № гос. регистрации 04201000044/0020.
35. Кононенко, А.С. Герметизация неподвижных фланцевых соединений по лимерными нанокомпозитами [Текст] / А.С. Кононенко, В.Ю. Бойков, С.П. Поздняков // Нанотехнологии. Экология. Производство. – 2010. – № 5(7). – С. 32–35.
36. Кононенко, А.С. Сравнительная оценка деформационных свойств по лимерных составов холодного отверждения [Электронный ресурс] / А.С. Кононенко, А.Н. Шитов, С.П. Поздняков // Сет. научн.-метод. электрон.
Агрожурнал МГАУ. – 2010. – № 15. – Режим доступа:
– http://agromagazine.msau.ru/index.php/issue-15/articles/532-kononenko.html.
№ гос. регистрации 04201100044/0010.
37. Кононенко, А.С. Наполнители для полимерных материалов [Электронный ресурс] / А.С. Кононенко // Сет. научн.-метод. электрон. Агрожурнал МГАУ. – 2010.
– № 16. – Режим доступа: http://agromagazine.msau.ru/index.php/-16/articles/650 kononenko.html. – № гос. регистрации 04201000044/004042.
Учебники, учебные пособия и учебно-методические издания 38. Кононенко, А.С. Технология ремонта машин: учебник [Текст] / Е.А. Пучин, О.Н. Дидманидзе, В.С. Новиков, Н.А. Очковский, В.М. Корнеев, И.Н. Кравченко, А.С. Кононенко, А.А. Гаджиев. – М.: Изд-во УМЦ «Триада», 2006. – Ч. 1. – 348 с. – ISBN 5-9546-0029-5.
39. Кононенко, А.С. Технология ремонта машин: учебник [Текст] / Е.А. Пучин, В.С. Новиков, Н.А. Очковский, В.М. Корнеев, И.Н. Кравченко, А.С. Кононенко, А.А. Гаджиев, А.В. Чепурин – М.: КолосС, 2007. – 488 с. – ISBN 978-5-9532-0456-9.
40. Кононенко, А.С. Практикум по ремонту машин: учеб. пособие [Текст] / Е.А. Пучин, В.С. Новиков, Н.А. Очковский, Б.А. Богачев, А.А. Гаджиев, И.Н. Кравченко, Ю.В. Мазаев, К.Г. Чванов, А.Ф. Сливов, В.М. Корнеев, А.А. Михайлюк-Шугаев, А.С. Кононенко, А.В. Чепурин, С.В. Карцев, А.М. Орлов, П.И. Бурак, Д.И. Петровский, А.В. Бугаев, А.А. Гаврилов, Е.А. Петровская. – М.: КолосС, 2009. – 327 с. – ISBN 978-5-9532-0539-09.
41. Кононенко, А.С. Ремонт деталей сельскохозяйственной техники поли мерными материалами: методические рекомендации [Текст] / В. В. Курчаткин, А.С. Кононенко. – М.: МГАУ, 2002. – 20 с.
42. Кононенко, А.С. Надежность технических систем. Расчетные уравнения и таблицы: методические рекомендации [Текст] / В.И. Савченко, А.М. Орлов, А.С. Кононенко, А.В. Чепурин. – М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2004. – 30 с.
43. Кононенко, А.С. Оценка качества восстановления деталей и ремонта машин с использованием персонального компьютера: методические рекомен дации [Текст] / В.И. Савченко, А.М. Орлов, А.С. Кононенко, А.В. Чепурин. – М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2004. – 14 с.
44. Кононенко, А.С. Сварка пластмасс при ремонте машин: методические рекомендации [Текст] / А.А. Гаджиев, А.С. Кононенко, Е.А. Пучин. – М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2004. – 20 с.
45. Кононенко, А.С. Теория надежности и диагностики. Расчетные уравнения и таблицы: методические рекомендации [Текст] / А.С. Кононенко, А.В. Чепурин, А.М. Орлов. – М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2006. – 32 с.
46. Кононенко, А.С. Ремонт радиаторов системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания: методические рекомендации [Текст] / Е.А. Пучин, А.А. Гаджиев, А.С. Кононенко. – М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2006. – 12 с.