Науково-прикладні основи підвищення довговічності деталей обладнання харчових і переробних галузей АПК

Відомо, що (15)

де ц0 - зміна рівноважного електродного потенціалу при зношуванні; n- валентність металу; F- постійна Фарадея ; Vм- мольний обєм речовини.

Підставляючи вираз (15) у (14) отримаємо:



(16)

З рівняння (16) видно , що швидкість корозійно - механічного зношування лінійно залежить від навантаження Р і швидкості ковзання V та пораболічно від знеміцнення матеріалу під дією корозійно - активного середовища. Величини P i V характерезують зовнішню дію на поверхні тертя, а зміна потенціалу ц0 залежить від властивостей матеріалу деталей і корозійного середовища . Зміщуючи потенціал пари з використанням зовнішнього джерела струму в катодну, або анодну область можна управляти процесом корозійно-механічного зношування в деяких межах без зміни умов навантаження. Це зміщення можна здійснювати нанесенням захисних покриттів різного складу, зміною режимів тертя та інгібіюванням технологічного середовища. Відзначимо, що корозійно-механічне зношування не може розглядатися як проста сума механічного і електрохімічного фактору . Це складніший процес, в якому суттєву роль відіграє потенціал системи і електрохімічне розчинення активізує втомне руйнування.

З метою перевірки правильності вибору термодинамічної моделі корозійно-механічного зношування на основі експериментальних даних проводились розрахунки коефіцієнтів у формулі (16) методом найменших квадратів. Паралельно були проведені випробування бронзових зразків (БрОЦС-5-5-5) по схемі “втулка-втулка” на установці торцьового тертя. Досліди проводились в середовищах пиво-безалкогольного виробництва (табл.5).

Порівняння результатів аналітичних і експериментальних досліджень підтверджує відповідність вибраної математичної моделі процесу корозійно-механічного зношування. Вони також свідчать , що технологічне середовище може в десятки разів змінювати інтенсивність спрацювання матеріалів. При цьому електродний потенціал металу і його зміщення ц0 в процесі тертя відіграє визначальну роль. Запропонована методика визначення ресурсу та імовірності безвідмовної роботи деталей машин і апаратів за критеріями корозії та зносу. З врахуванням робіт А.С. Пронікова допускається, що корозія або знос проходить в часі згідно лінійного закону:

,(17)

де а- початкове значення параметру деталі ; к- швидкість протікання процесу (корозії або зношування); t- час.

Таблиця 5 - Триботехнічні і електрохімічні характеристики бронзових зразків, які отримані експериментальним та розрахунковим методами

Технологічне середовище	Зміна потенціалу при зношуванні 0, мВ-1	Знос зразків в мг на 10 км. шляху тертя
		Верхнього	Нижнього	Середній	Розрахунковий
Вода жорстка (питтна)	100	11,20	10,70	10,95	11,80
Пиво “світле” (пивзавод “Оболонь”, м.Київ)	15,0	0,32	0,28	0,30	0,24

Приймається, що швидкість зношування або корозії підвладна нормальному закону розподілення, бо вона залежить від великої кількості випадкових факторів: навантаження, швидкості ковзання, температури, технологічного середовища, та ін.

,(18)



де f0(к)- щільність ймовірності ; кср- середнє значення швидкості зношування або корозії (зміни вихідного параметру Х); к- середнє квадратичне відхилення швидкості зношування або корозії.

При Х=Хмах наступає граничний стан, який визначає термін служби виробу t=T, як функцію випадкового аргументу К:

,(19)

Середній термін служби виробу:

,(20)

Задача зводиться до знаходження імовірності безвідмовної роботи Р(Т) по заданій функції f0(k). Опускаючи громіздкі викладки і з урахуванням залежностей теорії ймовірностей та використовуючи функцію Лапласа (Ф), отримаємо:

, (21)

, (22)

Таким чином, для заданої квантилі U, якщо відома максимальна величина зносу або корозії Хmax, середня швидкість їх протікання Кср, середньоквадратичне відхилення процесу к, середньоквадратичне відхилення початкового параметру а, а також інтенсивність відмов , можна оцінити ресурс машини або апарата по визначаючій деталі (вузлу) і ймовірність безвідмовної роботи Р(t) за критеріями корозії та зношування. Розглядається приклад використання цієї методики для розрахунку показників надійності обладнання.

Запропонована структурна модель абразивного зношування наплавлених шарів для аналізу відносної зносостійкості ():

, (23)

де Dз - розмір зерна -фази; Nr - густина часток другої фази; а- зміна параметра кристалічної гратки.

Подальші дослідження зводились до визначення структурних параметрів, що функціонально впливають на відносну зносостійкість. Зроблено спробу повязати зміну структурних параметрів наплавлених Fe-Cr-Ni-Si матеріалів з рівнем їх абразивної зносостійкості. Розрахункова модель та експериментальні дані абразивного зношування гетерогенних матеріалів, матриця яких містить дисперсні частки надлишкової фази, свідчить, що зносостійкість перш за все контролюється густиною розподілу високодисперсних часток другої фази і довжиною границь зерен, по яких виділяється крихка фаза.

Апроксимація кривих залежностей HRC=f(%Si) i HRC=f(D3) дозволила отримати основний вираз для оцінки зносостійкості наплавлених плазмою шарів у вигляді:

, (24)

де функція n- параметр виродження кристалічної ришітки - фази, який кількісно виражається зміною параметра аб. Характеристика 0 визначається як значення зносостійкості в момент зникненя дендритної структури (при вмісті кремнію більше 4 мас.%).

Відзначається що ще в екстремальніших умовах працюють деталі, при ударно-абразивному спрацюванні. Наводиться методика розрахунку довговічності молоткових зерноподрібнювачів типу ДДМ, яка повністю визначається ударно - абразивною зносостійкістю його деталей. В основу аналізу і нормування довговічності подрібнювачів покладена поелементна оцінка за схемою “деталь - спряження - вузол - агрегат - подрібнювач”. В процесі поелементної оцінки були визначені деталі з низьким ресурсом -молотки і сита , які визначають надійність молоткового млина в цілому. Одержані рівняння для розрахунку ресурсу t та оцінки ймовірності безумовної роботи P(t).

, (25)

де N(0) - початкова кількість обєктів ; 1(і) -реалізація часу роботи до відмови для i-го обєкта (в порядку поступання відмов).

,(26)

де - інтенсивність відмов обєкта в момент часу t.

Обробка результатів експериментальних досліджень за розробленою методикою дозволила отримати показники надійності окремих елементів молоткових подрібнювачів. Так , середнє напрацювання сит до відмови складає t=556годин, а середня інтенсивність відмов складає =0,0018. Імовірність безвідмовної роботи сит подрібнювачів можна описати експоненційною залежністю

,(27)



Для молотків відповідно t=579 год., =0,0016, а ймовірність їх безвідмовної роботи може бути описана формулою

,(28)

Порівняння розрахованої довговічності сит і молотків з літературними даними та результатами промислових випробувань свідчать про коректність розробленого методу .

З метою прогнозування роботи матеріалів в корозійних середовищах та при підвищених температурах за допомогою компютерної програми АСТРА виконано термодинамічний аналіз взаємодії з киснем евтектичних сплавів на основі сталі 12Х18Н9Т , в склад яких входять дибориди титану і хрому та карбід ванадію.

В основу алгоритму цієї програми покладені перший та другий закони термодинаміки. З їх врахуванням та з огляду на те, що багатофазна система замкнута, умова матеріального балансу повинна виконуватись у вигляді рівняння збереження маси хімічних елементів, що утворюють систему. Так, для j-го хімічного елемента при його мольному вмісті вj рівняння має вигляд:

(29)

де і = і, l, r, x - кількість атомів j-го елемента в -компоненті; m- число хімічних елементів , що утворюють систему.

Розвязання рівняння (29) дозволяє розрахувати концентрації компонентів фаз та інші термодинамічні характеристики ізольованої системи. Встановлено, що окислення сплавів призводить до утворення оксидів B2O3, Cr2O3, TiO2, V2O3, FeO, концентрація яких залежить від фазового складу вихідних сплавів та вмісту зміцнювальних сполук. На основі співставлення фазового складу сплавів, концентрацій зміцнювальних фаз і продуктів їх окислення показано, що оксид бору - В2О3 утворюється переважно за рахунок розкладання боридів, а сумарна кількість боридів титану і хрому в сплавах лінійно корелює з вмістом оксиду бору. Допускається, що оксиди зміцнюючих фаз, зокрема В2О3, локалізуючись на поверхні, створюють барєр для дифузії кисню, що захищає сплави від подальшого окислення. Результати термодинамічного аналізу покладені в основу обгрунтування принципової можливості прогнозування утворення оптимальних за складом і товщиною захисних оксидних плівок шляхом підбору певних легуючих елементів.

Шостий розділ присвячений розробці перспективних технологічних процесів захисту від зношування та корозії деталей обладнання харчової та переробних галузей, а також відновлення зношених деталей.

Теоретично і експериментально досліджено умови нанесення на поверхню сталей електролітичних азотмістких покриттів системи “вольфрам- нікель - азот” з високими фізико - механічними властивостями при використанні в якості комплексоутворювачів щавелевої кислоти та її солей. Проводились дослідження кінетики електроосадження сплавів вольфраму з нікелем з комплексних оксалатових електролітів з урахуванням технологічних параметрів осадження (співвідношення і концентрації компонентів електролітів, добавок поверхнево- активних речовин та сполук - відновлювачів, рН, температури та катодної густини струму електролітів ). Це дозволило розробити а.с.1219226 ряд нових електролітичних покриттів (склад, мас.%: вольфрам -10,0…30,0; азот- 2,0…5,0; нікель - залишок), що відзначаються підвищеною твердістю та зносостійкістю. Визначено оптимальний склад електроліту для нанесення покриттів, до складу якого входять, г/л: вольфрамовокислий натрій 50…100; сірчанокислий нікель -15…20; щавелева кислота - 30…50; карбамід -1…5 і моноеталомін - 30…50. Осадження покриття виконується при густині струму 2…3 А/дм2, температурі електроліту 35…45С. Тривалість нанесення 40 хв., аноди нікелеві марок НПА1 та НПА2. Встановлено, що мікротвердість покриттів збільшується при підвищені температури електроліту і густини струму . Після термообробки протягом однієї години при температурі близько 400С мікротвердість покриття досягає 11ГПа. Показано, що утворене за такою технологією покриття (за даними рентгеноструктурного аналізу ) являє собою твердий розчин вольфраму і азоту в нікелі. Висока твердість і теплостійкість (до 500С) вольфрам- нікель -азотистих покриттів і підвищені триботехнічні характеристики дозволили рекомендувати їх для зміцнення опорних елементів хлібопекарних печей типу ФТЛ, ХВЛ, БН та ін., які працюють при температурі близько 300С. Використання способу азотування стальних деталей в електролітах (по а.с.1259689, 1338403) з наступним термообробленням дозволило в 1,5-2 рази підвищити зносостійкість ножів пакувальних машин Д5-К3Е, 4СУ-11,Д5-В3Е для загортування відповідно харчоконцетратів, цигарок і дріждів.

Розглядаються особливості формування кластерних електролітичних покриттів для підвищення довговічності ріжучих інструментів в харчовій промисловості. Для їх отримання використовується алмазний порошок з розмірами часток 40-60 A, який добавляється в електроліт. Встановлено, що такі покриття характеризуються високою міцністю зчеплення з основою та підвищеними антифрикційними властивостями. Показано, що зносостійкість ножів пакувальних машин з швидкорізальних сталей при нанесенні вольфрам-нікелевого кластерного покриття підвищилась в 4-5 разів, а зносостійкість ножів з вуглецевих інструментальних сталей стала на рівні зносостійкості ножів з швидкорізальних сталей. Адгезійна міцність покриття, при цьому, підвищилась в 1,8 раз.

Вивчались технологічні аспекти нанесеня електрофоретичних полімерних покриттів з метою одержання перспективних в харчовій промисловості покриттів на основі фторетиленових полімерів, які мають високу хімічну інертність, зносостійкість і малий коефіцієнт тертя. Розроблено метод їх електроосадження з водних поліелектролітів, які вміщують плівкоутворювач-емаль ВФЛ-149”Е”, та наповнювач - суспензію фторопласту Ф-4ДВ. Метод дозволяє отримувати адгезійноміцні покриття на корозійностійких та конструкційних сталях і титанових сплавах. Такі покриття стійкі проти спрацювання в умовах фретинг- корозії та тертя ковзання і є інертними по відношенню майже до всіх технологічних середовищ харчових виробництв. Наводяться приклади їх практичного застосування. Так, нанесення на пальці шарнірів пакувальних автоматів фторопласту Ф-4ДВ електрофоретичним способом збільшило довговічність пари тертя більш ніж в 3 рази (рис. 8). Використання фторопластового покриття для ротора дозатора автомата для виготовлення пиріжків АЖ-3П, виробництва ВО”Томак” (м.Київ), дало змогу в 4…5 разів підвищити довговічність пар тертя “ротор - плунжер” і “ротор-корпус”, а також виключити втрати тіста.

З метою отримання якісних газотермічних покриттів на швидкозношуваних деталях харчового обладнання проведений комплекс досліджень фізико-механічних та технологічних властивостей різних класів покриттів - металевих, з оксидної кераміки, з карбідів та композиційних матеріалів. На основі лабораторних і виробничих випробувань, а також аналізу літературних даних розроблені рекомендації по використанню деяких порошкових сплавів для наплавки і напилення. Разом з тим відзначається, що дані по зносостійкості плазмових покриттів в умовах технологічних середовищ харчової промисловості недостатні. Тому при проектуванні окремих процесів зміцнення та відновлення деталей слід враховувати специфіку роботи для того, щоб вибрати оптимальні матеріали та режими напилення. За допомогою багатофакторного планування експерименту отримані математичні моделі, що адекватно встановлюють звязок між фізико - механічними властивостями покриття, зокрема адгезією та технологічними параметрами плазмотрона (струм плазмотрона, відстань від сопла плазмотрона до поверхні, витрати плазмоутворюючого газу , дисперсність порошку), які дозволяють оптимізувати процес газотермічного зміцнення та прогнозувати високу якість захисних покриттів. Проводились дослідження умов, що забезпечують міцність і корозійну стійкість газотермічних покриттів на деталях технологічного обладнання. Виявленно, що звязок корозійної стійкості з товщиною покриттів неоднозначний. З одного боку збільшення товщини шару гальмує доступ агресивного середовища до поверхні, з іншого боку , через пористість покриттів, збільшується фактична реакційна поверхня. Отримана аналітична залежність оптимальної кількості шарів n покриття від факторів, що визначають корозійні властивості матеріалів покриття і основи:

, (30)

де кn - швидкість корозії одиниці поверхні матеріалу покриття, кг/м2·с; к0- швидкість корозії одиниці поверхні матеріалу основи, кг/м2·с; S- доля поверхні виробу з привареними краплями матеріалу покриття. Показано, що чим вища корозійна стійкість монолітного матеріалу покриття, тим більше шарів покриття доцільно наносити. Аналітично і експериментально підтверджена необхідність врахування ударно - хвильових явищ при виборі параметрів газопорошкового потоку для нанесення захисних покриттів. Розглядаються особливості розробки технологічних процесів зміцнення та відновлення деталей харчового обладнання газотермічними покриттями. Розроблена методика отримання якісних рівнотовщинних покриттів на зміцнюваних деталях типу тіл обертання . Отримані формули для визначення необхідної товщини напиленного шару при напиленні зовнішніх і внутрішніх циліндричних поверхонь: Для зовнішньої циліндричної поверхні:

, (31)

, (32)



де d і dв -відповідно зовнішній і внутрішній діаметри зразка; D і Dв - зовнішній і внутрішній діаметр деталі; Н -максимальна товщина покриття, напиленого нерухомом розпилювачем за відповідний проміжок часу; -час напилення; n -кількість шарів покриття.

Представленні результати по розробці нових самофлюсованих металополімерних покриттів для опор ковзання харчових машин і апаратів.

У сьомій главі подано результати дослідно -промислової апробації , техніко - економічної ефективності та впровадження результатів роботи. Розглянуті економічні передумови впровадження методів підвищення довговічності деталей.

Оцінка ефективності різних методів зміцнення деталей на базі даних підконтрольної експлуатації показала, що для підвищення ресурсу обладнання, а також зниження матеріальних і трудових витрат необхідне виконання ряду умов: 1)використання покриттів з робочим шаром товщиною не менше конструктивного запасу на зношування; 2) використання високоенергетичних універсальних процесів нанесення покриттів на основі порошкових матеріалів; 3) використання зносостійких матеріалів з комплексом експлуатаційних властивостей, що продиктовані умовами переробки.

Аналіз складових витрат на нанесення покриттів різними методами показав, що кожний з газотермічних способів нанесення захисних покриттів має свої області найефективнішого використання.

Наведено приклади організацій дільниць зміцнювальної технології на Київському та Харківському ремонтно - монтажних комбінатах, Болохівському машинобудівному заводі, Кременчукському РМЗ Укртютюнефірагропрому, Саливонківському, Рокитнянському і Лучанському цукрових заводах. Представлені технологічні регламенти, типове планування дільниць, перелік необхідного обладнання та матеріалів.

Наводяться результати дослідно-промислової апробації зміцнених за новими технологіями деталей обладнання харчових і переробних виробництв: ексцентрикових і колінчастих валів холодильних агрегатів ВСе07 та ФАК-0,7У, пальців втулко - роликових ланцюгів бурякоелеваторів, захисних втулок в сальниковому ущільнені насосів, стрічкових шнеків, опор ковзання дифузійних апаратів ПДС-20 та ПДС-30, корпусів вентиляторів, лопастей крильчатки, вхідних конусів цигаркових машин, деталей хлібопекарних печей та ін. Дані рекомендації по визначеню методу отримання покриття та складу порошкових матеріалів у відповідності до умов експлуатації деталей. Всебічні випробування зміцнених деталей на харчових і переробних підприємствах України показали, що їх зносостійкість підвищилась в середньому у 1,5-6 разів в порівнянні з серійними.

Експлуатаційні випробування підтвердили, що розроблена концепція підвищення довговічності обладнання харчової промисловості має добрі перспективи і може використовуватись в інших галузях промисловості при вирішенні проблеми надійності і довговічності обладнання, що працює в умовах корозійно-механічного зношування .



ВИСНОВКИ

1. На основі аналізу та систематизації можливих шляхів підвищення зносостійкості деталей, що працюють в технологічних середовищах, розроблено наукові основи і експериментально обґрунтовано новий концептуальний підхід вирішення проблеми надійності і довговічності обладнання харчових і переробних галузей АПК. Запропонований підхід ґрунтується на встановленні закономірностей зношування і руйнування трибоспряжень, дослідженні фізико-хімічної ситуації в зоні контактування, оптимізації комплексу параметрів матеріалу покриття та технологічного середовища, а також технологічних прийомів нанесення покриттів на базі термодинамічного аналізу та математичного моделювання трибоконтактної взаємодії. Проведений комплекс досліджень дозволив вирішити важливу науково-технічну проблему підвищення ресурсу деталей конструктивними, технологічними і експлуатаційними методами.

2. Встановлені типи контактної взаємодії, закономірності і характер пошкоджень базових вузлів технологічного обладнання, проведена систематизація пошкоджень за видами та інтенсивністю зношування. Дана кількісна оцінка ефективності використання різних технологічних методів та конструкційних матеріалів для зміцнення і відновлення робочих органів обладнання та розроблені узагальнені рекомендації по підвищенню їх довговічності з урахуванням середовищ.

3. Виявленні загальні закономірності впливу хімічного і фазового складу та структури матеріалів і покриттів на процеси зношування в технологічних середовищах. Встановлено, що ведучий процес спрацювання і руйнування деталей обладнання харчових виробництв в умовах тертя має корозійно-механічний характер, на інтенсивність протікання якого визначальний вплив справляють склад, властивості технологічних середовищ та їх взаємодія з поверхневими шарами. Показано, що зносостійкість покриттів в значній мірі визначається електрохімічними процесами, що протікають в зоні тертя, швидкість і характер яких залежить від структури покриття, його хімічного і фазового складу. Підтверджена можливість керування процесом корозійно-механічного зношування покриттів шляхом регулювання потенціалу зони тертя поляризацією від зовнішнього джерела струму та введенням до їх складу відповідних легуючих елементів.

4. Розроблена науково-обгрунтована методика розрахунку різальних пристроїв пакувальних машин, яка лягла в основу проектування і виготовлення їх оптимальних конструкцій з підвищеною довговічністю ножів. Запропоновані методи підвищення довговічності ножів пакувальних машин і мясорізальних вовчків.

5. На основі експериментальних та теоретичних досліджень побудовані моделі спрацювання захисних покриттів в технологічних середовищах. Запропонована математична модель кінетики зношування покриттів для визначення зносостійкості і ресурсу зміцнених захисними покриттями деталей, що базується на встановлених в роботі закономірностях макро-і мікромеханіки руйнування матеріалів.

Розроблена термодинамічна модель корозійно-механічного зношування конструкційних матеріалів і захисних покриттів в технологічних харчових середовищах, в якій приведена швидкість процесу визначається сумою щільностей потоків маси окислених і неокислених продуктів зносу. Встановленно, що швидкість корозійно-механічного зношування має прямолінійну залежність від навантаження і швидкості ковзання і параболічну від знеміцнення матеріалу корозійно-активним середовищем.

6. Запропонований метод визначення ресурсу та імовірності безвідмовної роботи обладнання харчових виробництв за критеріями корозії та зносу . Метод дозволяє на основі апріорної вихідної інформації про стан машин чи апаратів, можливі умови їх експлуатації, при оцінці втрати працездатності за швидкістю корозії або зношування, розрахувати ресурс при потрібній імовірності безвідмовної роботи, визначити які заходи на стадіях проектування, виготовлення та експлуатації будуть мати найбільший ефект для підвищення надійності і зробити кількісну оцінку значимості кожного фактору.

7. Для прогнозування одного з найважливіших параметрів роботи матеріалів в корозійних середовищах та при підвищених температурах - утворення оксидних плівок, виконано термодинамічне моделювання взаємодії покриттів з киснем технологічних середовищ. Результати термодинамічного аналізу покладені в основу обгрунтування принципової можливості прогнозування утворення оптимальних за складом і товщиною захисних оксидних плівок шляхом підбору певних легуючих елементів матеріалів для використання в конкретних технологічних середовищах.

8. На основі виконаних досліджень розроблені нові захисні покриття, технології нанесення та практичні рекомендації по їх застосуванню. Вивчено механізм формування, фізико-хімічні властивості, фазовий і структурний стан електролітичних азотмістких, електрофоретичних полімерних і газотермічних покриттів. З позиції фізико-хімічної механіки корозійно-механічного зношування вивчено вплив окремих компонентів і технологічних середовищ харчових і переробних виробництв на інтенсивність їх зношування, що уможливлює науково-обгрунтований підхід до вибору зносостійких матеріалів і захисних плокриттів для виготовлення деталей обладнання.

9. Проаналізована номенклатура швидкозношуваних деталей в переробних галузях АПК, намічені шляхи створення і оснащення дільниць зміцнювальних технологій на підприємствах харчової і переробної галузей. Розробленні технологічні регламенти і на 6 підприємствах створені дільниці по зміцненню та відновленню деталей. Економічний ефект від впровадження результатів роботи на 30 підприємствах склав понад 3 млн. крб ( в цінах до 1991р.).



ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ПО ДИСЕРТАЦІЇ

1. Сухенко Ю.Г., Некоз О.І., Стечишин М.С. Технологічні методи забезпечення довговічності обладнання харчової промисловості .- Київ.: Елерон, 1993.-108с.

2. Структуроутворення та формування триботехнічних властивостей евтектичних покриттів /М.В.Кіндрачук, Ю.А.Куницький, Ю.Г.Сухенко і ін.-К.: Вища школа., 1997.-120с.

3. Формування зносостійких евтектичних покриттів концентрованими джерелами енергії / М.В. Кіндрачук, О.І. Дудка, Ю.Г. Сухенко, В.С. Черненко.-К.: ІЗМН, 1997.-119с.

4. Сухенко Ю.Г. Підвищення абразивної зносостійкості деталей наплавленням матеріалів з високим вмістом кремнію // Металознавство та обробка металів.-1997. № 3-4.-С.57-60.

5. СухенкоЮ.Г. Особливості кавітаційно-ерозійного зношування евтектичних покриттів // Металознавство та обробка металів .-1998. №4.-С.67-69.

6. Сухенко Ю.Г. Модель корозійно-механічного зношування матеріалів в технологічних середовищах харчових виробництв // Проблеми трибології. - 1998. - № 3. - С. 108-110.

7. Сухенко Ю.Г. Корозійно-механічне спрацювання матеріалів у технологічних середовищах пиво-безалкогольних виробництв // Експрес-новини: наука, техніка, виробництво.-К.: УкрІНТЕІ. - 1999. - № 7. - С.9-11.

8. Сухенко Ю.Г. Корозійна стійкість газотермічних покриттів на деталях харчового обладнання // Харчова промисловість: Міжвідомч. темат. наук. зб. - К.: УДУХТ, 1998. - № 43-44. - С. 197-199.

9. Сухенко Ю.Г., Пашечко М.І. Розрахунок ресурсу трибосистем харчового обладнання на основі математичного моделювання фрикційно-контактної стійкості захисних покриттів //Проблеми трибології. - 1999. - №1. - С.38-43.

10. Сухенко Ю.Г. Вплив технологічних середовищ бурякоцукрового виробництва на зносостійкість металічних сплавів і покриттів в сальникових ущільненнях відцентрових насосів //Проблеми трибології. - 1999. - №1. - С.44-48.

11. Сухенко Ю.Г. Визначення ресурсу та імовірності безвідмовної роботи машин і апаратів харчової промисловості за критеріями корозії та зносу // Проблеми трибології. - 1998. - №4. - С.44-47.

12. Сухенко Ю.Г. Підвищення довговічності деталей обладнання цукрових заводів електролітичним азотуванням. // Експрес-новини: наука, техніка, виробництво. -К.: УкрІНТЕІ. - 1999. - №7. - С.6-8.

13. Сухенко Ю.Г. Перспективні покриття для захисту деталей холодильних машин від спрацювання // Експрес-новини: наука, техніка, виробництво. - К.: УкрІНТЕІ.-1999. - № 6. - С.6-9.

14. Сухенко Ю.Г. Сухенко В.Ю. Досвід організації дільниць зміцнювальних та відновлювальних технологій у харчовій та переробних галузях АПК // Експрес-новини: наука, техніка, виробництво. - К.: УкрІНТЕІ.- 1999. - №5. - С.3-6.

15. Коррозионно-механическое изнашивание среднеуглеродистой стали с эвтектическими покрытиями в солевом растворе / Голубець В.М., Прейс Г.А., Дзюб А.Г., Пашечко М.И., Сухенко Ю.Г. //Физико-химическая механика материалов. - 1986. -№6. -С. 27-30.

16. Износостойкость газоплазменных покрытий в технологических средах пи-.щевых производств / Ю.Г. Сухенко, А.И. Слынько, А.И. Малыгин, Д.И. Гнатенко //Проблемы трения и изнашивания. - К.: Техника. - 1988. - Вып. 34 - С.71-75.

17. Влияние кремния на механические характеристики и износостойкость материалов, полученных методом плазменной наплавки / А.А. Морозюк, А.А.Титкин, Н.Б. Фомичева, Ю.Г. Сухенко // Проблемы трения и изнашивания.- К.:Техника.-1992.-С.49-51.

18. Износостойкость плазменных покрытий в моечной воде свеклосахарного производства / Некоз А.И., Клюк А.Д., Сухенко Ю.Г. и др. // Проблемы трения и изнашивания.-К.: Техника.- 1991.- Вып. 40 - С. 16-18.

19. Сухенко Ю.Г. Визначення раціональних геометричних параметрів ножів пакувальних машин // Експрес-новини: наука, техніка, виробництво. - К.: УкрІНТЕІ- 1999. - №8. - С.13-16.

20. Сухенко Ю.Г. Застосування електрофоретичних покриттів для підвищення довговічності деталей харчового обладнання // Експрес-новини: наука, техніка, виробництво. - К.: УкрІНТЕІ.- 1999. - №8. - С.3-5.

21. Сухенко Ю.Г., Прейс Г.А. Влияние геометрических параметров на износостойкость бумагорежущих ножей заверточных автоматов // Проблемы трения и изнашивания. - К.: Техника. - 1983. - Вып. 29 - С. 58-60.

22. Сухенко Ю.Г., Ипатов А.К. Проектировочный расчет с помощью ЭВМ бумагорежущих устройств гиперболической симметричной схемы резания для заверточных автоматов ИЗМ / Пищевая промышленность. - К.: Техника. - 1983. - Вып. 29 -С.99-103.

23. Сухенко Ю.Г., Прейс Г.А. Выбор сталей для бумагорежущих ножей заверточных автоматов // Проблемы трения и изнашивания. - К.: Техника. - 1983. - Вып. 23-С.29-33.

24. А.С. 1375218 СССР, МКИ А 22 С 17/00. Решетка к устройству для измельчения мяса /В.И.Белый, А.И.Некоз, А.Д.Клюк, И.В.Балык Ю.Г.Сухенко (СССР) - № 4081923/28-13; Заявлено 29.04.86; Опубл. 23.02.88, Бюл. №12. - Зс.

25. А.С. 1259689 СССР, МКИ С 23 С 8/46. Способ азотирования стальных деталей /В.Ф. Павленко, А.Н. Озерянский, В.О. Мовчан Ю.Г. Сухенко (СССР) - № 3844566/22 - 02; Заявлено 11.01.85; ДСП - Зс.

26. А.С. 1244211 СССР, МКИ С25 Д 3/56. Электролит для осаждения сплава на основе вольфрама и никеля /В.Ф. Павленко, А.Н. Озерянский, В.О. Мовчан и Ю.Г. Сухенко (СССР) - № 3828997/22 - 02; Заявлено 22.11.84; Опубл. 15.07.86, Бюл. № 26 -3 с.

27. А.с. 1338403, МКИ 4С21 Д 1/78. Способ изготовления режущего инструмента /В.Ф. Павленко, В.О. Мовчан, А.Н. Озерянский, Ю.Г. Сухенко (СССР)-№ 3893408/22-02; Заявлено 11.05.85; ДСП- 3 с.

28. А.с. 1219226, МКИ 4В22 С3/00. Состав защитного покрытия /В.Ф. Павленко, А.Н. Озерянский, В.О. Мовчан, Ю.Г. Сухенко (СССР) - № 3806242/22-02; Заявлено 30.10.84; Опубл. 23.03.86. Бюл. № 11.

29. Пат. України № 10721А, МКВ ВО2С7/14, ВО2С7/18. Дисковий млин / К.В. Грипинич, С.Д. Дудко, М.А. Масло, і Ю.Г. Сухенко (Україна) - № 94117735; Заявлено 24.11.94; Опубл. 25.12.96, Бюл. № 4.

30. Перспективні шляхи підвищення довговічності обладнання харчових виробництв / Сухенко Ю.Г., Некоз О.І., Литвиненко О.А.; Укр. держ. ун-т. харч. технологій. - Київ, 1997. - 9 с.: іл. - Деп. в ДНТБ України 29.01.97, № 110-Ук. 97.

31. Износостойкость наплавочных материалов, легированных кремнием / Сухенко Ю.Г., Литвиненко А.А.; Укр. гос. ун-т пищ. технологий. - Киев, 1996. - 9 с. - Рус. - Деп. в ГНТБ Украины 11.11.96, № 2184 - Ук 96.

32. Осьове переміщення колінчастих валів в компресорах холодильних машин /Сухенко Ю.Г., Іванець П.Н. Укр. держ. ун-т. харч. технологій. - Київ, 1996. - 12 с.: іл. - Укр. - Деп. в ДНТБ України 04.12.96, № 2307 - Ук. 96.

33. Сухенко Ю.Г., Некоз О.І. Підвищення довговічності деталей обладнання харчових виробництв конструктивно-технологічними методами// Праці міжнародної науково-техн. конф. “Розробка та впровадження нових технологій та обладнання у харчову та переробну галузі АПК”, - Київ: КТІХП. - 1993.- С.581.

34. Сухенко Ю.Г., Некоз О.І. Аналіз технологічних процесів зміцнювального напилення // Праці міжнародної науково-техн. конф. “Розробка та впровадження нових технологій та обладнання у харчову та переробну галузі АПК”, - Київ: КТІХП. - 1993.- С.581.

35. Основні напрямки підвищення працездатності і довговічності ріжучих комплектів подрібнювальних машин / О.І. Некоз, В.І. Білий, О.І. Слинько, Ю.Г. Сухенко // Праці Всеукраїнської науково-техн. конф. “Розробка та впровадження прогресивних технологій та обладнання у харчову та переробну промисловість”.-Київ: УДУХТ. 1995.- С.457.

36. Кіндрачук М.В., Дудка О.І., Сухенко Ю.Г. Напружено-деформований стан та трибологічна оцінка евтектичних покриттів // Праці 3-го Міжнародного симпозіуму українських інженерів-механіків. - Львів. - 1997. - С. 216-217.



АННОТАЦІЯ

Сухенко Ю.Г. Науково-прикладні основи підвищення довговічності деталей обладнання харчових і переробних галузей АПК. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.09.-машини та агрегати харчової , мікробіологічної та фармацевтичної промисловості. - Український державний університет харчових технологій, Київ, 1999.

Дисертація присвячена розробці і впровадженню комплексу науково-обгрунтованих триботехнічних, технологічних і конструктивних рішень з урахуванням природи робочих середовищ, що забезпечують створення технологічного обладнання з підвищенним ресурсом для використання в різних галузях харчових виробництв. В роботі розроблено новий концептуальний підхід вирішення проблеми надійності і довговічності машин і апаратів харчових і переробних галузей АПК, що базується на математичному моделюванні трибоконтактної взаємодії та термодинамічному моделюванні корозійно-механічного зношування матеріалів в технологічних середовищах з урахуванням критеріїв корозії і зносу. На основі одержаних математичних моделей експериментально обгрунтовані прогресивні технологічні процеси нанесення захисних покриттів. Основні результати роботи знайшли промислове використання для підвищення експлуатаційних характеристик технологічного обладнання АПК.

Ключові слова: надійність, довговічність, зносостійкість, корозія, корозійно-механічний знос, технологічні середовища, покриття, харчова і переробна галузі.



ABSTRACT

Sukhenko Yu. H., “Scientific applied foundations of upgrading the durability of parts of equipment of the food and process industries of the AgroIndustrial Complex (AIC)” - Manuscript.

Dissertation for a doctor's degree (Technology) in specialty 05.05.09. - “Machines and equipment of the food, microbiological and pharmaceutical industries”. - The Ukrainian State University of Food Technologies, Kyiv, 1999.

The Dissertation is dedicated to the development and introduction of a complex of the scientifically substantiated triboengineering, technological and design decisions, with regard to the nature of the operating environment which ensures creation of the processing equipment with an upgraded service life for application in various branches of food production. The paper contains a new conceptual approach to the solution of the problem of reliability and durability of machines and apparatus of the food and process industries of the AIC, which is based on the mathematical modeling of tribocontact interaction and thermodynamic modeling of the corrosive and mechanical wear of materials in the processing environment, with allowance made for the corrosion and wear criteria. Based on the obtained mathematical models, the progressive technological processes of application of protective coatings are experimentally substantiated. The main results of the work have found an industrial application for improvement of the operational characteristics of the process equipment of the AIC.

Key words: reliability, durability, resistance to wear, corrosion, corrosive and mechanical wear, processing environment, coating, food and process industries.



АННОТАЦИЯ

Сухенко Ю.Г. Научно-прикладные основы повышения долговечности деталей оборудования пищевых и перерабатывающих отраслей АПК. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.05.09. -машины и агрегаты пищевой, микробиологической и фармацевтической промышленности. - Украинский государственный университет пищевых технологий, Киев, 1999.

Диссертация посвящена разработке и внедрению комплекса научно-обоснованных триботехнических, технологических и конструктивных решений с учетом природы рабочих сред, которые обеспечивают создание технологического оборудования с повышеным ресурсом для использования в различных областях пищевых производств. В роботе разработан новый концептуальный подход решения проблемы надежности и долговечности машин и аппаратов пищевых и перерабатывающих отраслей АПК, который базируется на математическом моделировании трибоконтактного взаимодействия и термодинамическом моделировании коррозионно-механического изнашивания материалов в технологических средах с учетом критериев коррозии и износа.

На основании полученных математических моделей экспериментально обоснованы прогрессивные технологические процесы нанесения защитных покрытий на детали пищевого и перерабатывающего оборудования. Созданы и запатентованы новые электролитические и кластерные покрытия системы “вольфрам-никель-азот” с высокими физико-механическими свойствами, которые использованы для упрочнения опорных элементов хлебопекарных печей, ножей упаковочных машин , сит зерноперерабатывающего оборудования.

Предложен метод осаждения электрофоретических полимерных покрытий (ЭФП), которые инертные по отношению практически ко всем технологическим средам пищевых производств. Использование таких покрытий в шарнирах упаковочных машин повысило их износостойкость более чем в 3 раза. Применение ЭФП в автоматах АЖ-3П для выпекания пирожков в 4-5 раз увеличило долговечность пар трения “ротор-плунжер” и “ротор-корпус” дозаторов теста и исключило его потери.

С использованием метода полнофакторного планирования эксперимента получены математические модели, которые адекватно устанавливают связи между физико-механическими свойствами покрытий и позволяют оптимизировать технологические процесы газотермического упрочнения и восстановления деталей оборудования, обеспечить достаточную прочность и коррозионную стойкость покрытий.

Предложены также принципиально новые конструкции режущих устройств для измельчения мяса и разделения упаковочных материалов, которые запатентованы. Показано, что детонационное напыление граней ножей и их шаржирование синтетическими алмазами, а также упрочнение ионно-плазменными, электролитическими и кластерными покрытиями повышает износостойкость в несколько раз. При этом стойкость ножей из углеродистых инструментальных сталей приближается к стойкости быстрорежущих. Использование плазменного напыления антифрикционных сплавов на решетки мясоизмельчительных волчков повысило их стойкость за счет образования сервовитных пленок в 2-2,5 раза, а ножей волчков - на 30%.

Основные результаты исследований нашли промышленное использование для повышения эксплуатационных характеристик технологического оборудования.

Приводится сетевой график организации участков по упрочнению и восстановлению деталей на пищевых и перерабатывающих предприятиях АПК. Обоснована номенклатура деталей и показана экономическая целесообразность их упрочнения и восстановления. Приведены примеры организации участков упрочняющей технологии на шести предприятиях. Представлены технологические регламенты, типовая планировка участков, перечень необходимого оборудования и материалов.

Описаны результаты опытно-промышленного апробирования упрочненных по новым технологиям деталей оборудования: эксцентриковых и коленчастых валов холодильных агрегатов ВСе0,7 и ФАК-0,7, пальцев втулочно-роликовых цепей свеклоэлеваторов, защитных втулок центробежных насосов, ленточных шнеков и опор транспортной системы диффузионных аппаратов сахарных заводов типа ПДС-20, корпусов вентиляторов, лопастей крыльчаток, входных конусов сигаретных машин, мясоизмельчительного инструмента и режущих устройств упавковочного оборудования кондитерской промышленности.

Результаты исследований и разработок внедрены на 30 предприятиях.

Ключевые слова: надежность, долговечность, износостойкость, коррозия, коррозионно-механический износ, технологические среды, покрытия, пищевая и перерабатывающие отрасли.

Размещено на Allbest.ru

...