Описание результатов проекта

«Разработка ресурсосберегающих технологий с применением наноматериалов в агропромышленной сфере»

Название нанотехнологии - Ресурсосберегающие технологии с применением наноматериалов в агропромышленной сфере.

Характеристика
  Результаты экспериментальных исследований позволили обосновать способ повышения долговечности гидростатических трансмиссий (ГСТ). Средством повышения межремонтного ресурса ГСТ-90 является повышение микротвёрдости и снижение коэффициента трения рабочих поверхностей деталей, особенно в распределительной паре трения. Наиболее оптимальным видом технологического воздействия является электроискровая обработка, позволяющая создавать наноструктурное покрытие на поверхности деталей. Такая обработка уменьшает суммарный объем износа упрочненной пары в 11,5 раз (рис.1,2).

Рисунок 1 – Профилограмы износа распределительной пары (не упрочненной) 
гидромотора

Рисунок 2 – Профилограмы износа распределителной пары (упрочненной) 
насоса

Разработана новая ресурсосберегающая технология необезличенного ремонта гидростатических трансмиссий ГСТ-90 и ГСТ-112, обеспечивающая восстановление 92% ресурса и 100% технического уровня агрегатов, и технологическая оснастка для ее реализации. На рис.  показан комплекс для ЭИО.

Рисунок 3 – Монтаж механизированного комплекса БИГ-3 на токарно-
винторезном станке 1А61

Экономическая эффективность разработанной технологии при программе ремонта 50 комплектов ГСТ-90 в год составляет 477041 рублей. Срок окупаемости капитальных вложений – 1,75 года.

Технология повышения ресурса узлов трения заключается в обоснованном выборе и правильном применении трибопрепаратов. Трибопрепараты в маслах уменьшают коэффициент трения и износ деталей трения (рис. 4).

Лабораторными, стендовыми, эксплуатационными испытаниями и длительным мониторингом, проведенными ГОСНИТИ, а также испытаниями ЦМИС, СевКавМИС, ВУЗов МСХ РФ и других организаций АПК показана технико-экономическая эффективность минеральных нанотрибопрепаратов и нанокристаллического бемита для ДВС и агрегатов трансмиссий машин АПК.

Рисунок 4 – Износы образцов и контробразцов в моторном масле «Лукойл» 
API SG/CD, SAE 10W-40 с трибопрепаратами

При этом:

• более чем в 2 раза продлевается межремонтный ресурс;
• на 5-10 % растет мощность ДВС за счет снижения механических потерь;
• на 6-8 % увеличивается мощность на колесах за счет уменьшения на 10 - 30 % механических потерь в силовой передаче; в целом тяговая мощность тракторов увеличивается на 11 – 18%;
• на 10-15 % уменьшается потребление топлива за счет уменьшения механических потерь в ДВС и силовой передаче;
• не менее чем в 1,5 раза уменьшается потребление масел за счет их меньшего срабатывания, возможно применение их низкосортных, дешевых сортов;
• предотвращаются аварии агрегатов при потере смазки или ее обводненности;
• повышается полнота сгорания и теплотворная способность топлив;
• до 50 % сокращается стендовая и эксплуатационная обкатка агрегатов;
• на 15 – 40 % снижаются вредные выбросы с отработавшими газами ДВС;
• облегчается холодный пуск, обеспечивается работа на тяжелых режимах.

  На рис. 5 и 6 показана эффективность нанотрибопрепаратов.

Рисунок 5 – Влияние трибопрепарата «Oil Package» на уменьшение 
механических потерь в дизеле Д-240

Рисунок 6 – Влияние трибопрепарата «Oil Package» на уменьшение часового 
расхода топлива дизеля Д-240

В целом обеспечивается трех-пятикратная экономическая эффективность экспересс-ремонтов. Так в Красноармейском СХП экономия по 14 ДВС (ЯМЗ-238НБ, Д-243, и КамАз-740) составила 198,2 тыс. руб., в Коелгинском СХП по дизелю ЯМЗ-240Б - 23,2 тыс. руб.

Добавка нанокристаллического бемита повышает защитные свойства консервационных составов при незначительном увеличении стоимости (не более чем на 6-9%). Так испытания в соляном растворе и термовлаго-камере показали, что введение бемита в рапсовое и подсолнечное масла уменьшают скорость коррозии до 33 %, а в «Росойл-700» и «Автокон-ЛС» до 20 %. Термообработка масел при 100 ºС увеличивает их защитную эффективность на 20 %.

  Добавки наноматериалов (присадка АРВК и нанокристаллический бемит) в консервационные составы замедляют процесс коррозии металла, что подтверждается различными методами исследования. В целом коррозионные потери металла могут быть уменьшены в 2-9 раз. Общий вид стенда для ресурсных испытаний втулочно-роликовых цепей представлен на рис. 7.

Рисунок 7 – Общий вид стенда для ресурсных испытаний втулочно-
роликовых цепей

Установлено, что наличие в консервационных материалах Маякор и Росойл-700 нанокристалического порошка бемита снижает износ образцов цепей в 1,8…2,2 раза.

Разработана технология обслуживания втулочно-роликовых цепей в период использования их по назначению и в период хранения, отличительной особенностью которой является применение консервационных материалов с нанодобавками. Определены фактические затраты при эксплуатации цепей по принятой и предлагаемой технологиям обслуживания, они составляют 8390 и 4369,92 руб на один комбайн соответственно. Обслуживание цепей по предлагаемой технологии снижает затраты на 4020,08 руб, в расчете на один комбайн.

Области применения
Ремонтно-технические предприятия агропромышленного комплекса РФ и сервисные центры заводов изготовителей гидроагрегатов; сельскохозяйственные предприятия и организации АПК, занимающиеся эксплуатацией, ремонтом и техническим обслуживанием МТП.
Проведен мониторинг результатов испытаний двигателя и трансмиссии тракторов, обработанных трибоматериалами Wagner» и РВС, по продлению их послеремонтного ресурса по данным пяти предприятий Челябинской области:

1. ЗАО СПП «Коелгинское» Еткульского р-на:
   • двигатель ЯМЗ-240Б трактора К-701,
   • двигатель автомобиля УАЗ-39095
2. ЗАО СХП «Красноармейский» Красноармейского р-на:
   • двигатель ЯМЗ-238НБ трактора К-700А,
   • дизель Д-243трактора МТЗ-82,
   • силовая передача трактора МТЗ-82
3. Октябрьская ОАО «Агропромтехника» Октябрьского р-на,
   • двигатель КамАЗ-740 автомобиля КамАЗ.
4. Автобусный парк № 1 МУП «Челябгортранс»,
   • два двигателя Raba-Man D-2156 автобусов «Икарус» гар. № 2508 и № 3034.
5. Сугоятское лесничество Красноармейского района,
   • трансмиссия трактора МТЗ-80.

По результатам диагностирования и экспертных оценок все двигатели перед обработкой препаратами подлежали традиционному капитальному ремонту, что зафиксировано в актах. Получены положительные результаты всех обработок этих агрегатов.

Из результатов испытаний следует, что применение нанотрибопрепаратов фирмы «Wagner» и РВС позволяет: поднять компрессию в цилиндрах ДВС до 3 кг/см², в два раза снизить вибрацию, увеличить давление масла и продлить послеремонтный ресурс дизелей и силовых передач в два и более раз (более 2-х лет). При заключительном контроле все агрегаты находились в нормальном техсостоянии и были рекомендованы к дальнейшей эксплуатации.

Таким образом, возможность продления межремонтного ресурса агрегатов самоходных с.-х. машин в 2…3 раза, применением соответствующих трибопрепаратов для каждого этапа жизненного цикла машин подтверждена не только лабораторными и стендовыми испытаниями, но и контролем в длительной эксплуатации машин.

Материал предоставлен Дунаевым А.В., с.н.с. лаборатории 5 ГНУ ГОСНИТИ

Контактная информация

Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта
и эксплуатации машинно-тракторного парка Россельхозакадемии (ГОСНИТИ).