Введение к работе
Актуальность диссертационной работы Современные предприятия
бытового обслуживания характеризуются применением большой номенклатуры машин, аппаратов и технологического оборудования. В настоящее время вопросы повышения качества машин и оборудования сервисных предприятий имеют не только техническое, но и большое экономическое и социальное значение.
В процессе работы технологическое оборудование и машины подвергаются различным нагрузкам в соответствии с назначением изделия, а также нагрузкам, шзванным условиями эксплуатации. Под их воздействием детали и узлы изна-ливаются, что приводит к повреждениям и отказам механизмов и машин в целом. Z износом машин связана проблема их ремонта и технического обслуживания при жсплуатации.
Повышение срока службы технологического оборудования, машин и аппа->атов бытового назначения лимитируется главным образом долговечностью дета-іей и узлов трения. Создание узлов с минимальными потерями на трение (напри-іер, за счет использования деталей из новых перспективных материалов) позво-ит сократить материальные затраты на эксплуатацию и ремонт, повысить произ-одительность и т.д.
Наиболее широкое применение в машиностроении при создании новых омпозиционных материалов в качестве связующих нашли олигомеры низкотем-ературного отверждения. При этом наиболее важным является применение нена-ыщенных полиэфирных смол, используемых в качестве связующих для пласти-эв в машиностроении, в качестве пленкообразующих и компонентов пропиточ-ых и заливочных составов, клеев, замазок, полимербетонов и др. В качестве мо-эмерного растворителя и сшивающего агента наибольшее распространение по->гчил стирол. Это обусловлено его низкой стоимостью, хорошей совместимо-ъю с полиэфирами, низкой вязкостью полученных растворов и высокой скоро-ъю отверждения. В качестве инициирующей системы использованы гипериз и іфтенат кобальта, в качестве функциональной добавки (наполнителя), улуч-
шающей технологические и эксплуатационные свойства композиционных ма риалов - закись меди.
Настоящая работа посвящена исследованию закономерностей технологи ских процессов структурирования и разработке композиционных материалов j подшипников скольжения, уплотнительных элементов и других деталей машиї технологического оборудования бытового назначения.
Работа выполнялась на кафедре «Химия» и в отраслевой научі исследовательской лаборатории «Избирательный перенос и водородное изнап вание» Московского государственного университета сервиса в соответствиі планами научно-исследовательских работ по темам «Разработка оптимальных ] жимов структурирования композиций на основе непредельных полиэфиров» «Разработка научных основ создания металлоплакирующих композиционных і лимерных материалов для уплотнительных элементов машин и оборудования».
Целью диссертационного исследования является исследование процесс структурирования и разработка композиционных материалов на основе ненас щенных полиэфирных смол для подшипников скольжения и уплотнительн; элементов машин и технологического оборудования бытового обслуживания.
С учетом указанной цели в диссертации были поставлены и решеї следующие задачи:
теоретически обоснован состав композиционного материала и количес венное содержание в нем ингредиентов;
проведены экспериментальные исследования и разработан состав коме зиционного материала с оптимальными физико-механическими и эк плуатаЦионными характеристиками;
разработана и экспериментально подтверждена зависимость времени і леобразования и полного отверждения от содержания ингредиентов температуры отверждения композиционного материала;
исследована зависимость максимальной усадки композиционного мат риала от содержания ускорителя и наполнителя;
установлена зависимость твердости и модуля упругости от количества наполнителя и температуры эксплуатации композиционного материала;
разработаны рекомендации по использованию исследованных композиционных материалов для технологического оборудования предприятий сервиса, бытовых машин и приборов.
Объектом исследования являются композиционные материалы на основе отвержденного наполненного олигомера, удовлетворяющие условиям эксплуатации и ремонта деталей машин бытового назначения.
Метод исследования Исследование параметров технологического процесса структурирования композиционных материалов на основе ненасыщенных толиэфирных смол проведено с использованием многофакторного планирования жсперимента. Экспериментальные исследования выполнены методом прямого физического моделирования..
Научная новизна диссертационной работы заключается в:
полученных математических моделях процессов структурирования композиционных материалов на основе наполненной закисью меди ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1, позволяющих определять время геле-образования и полного отверждения в зависимости от состава ингредиентов в широком диапазоне его изменения (содержание гипериза - от 2 до 6 мае. частей, нафтената кобальта - от 3 до 6 мае. частей, наполнителя -до 200 мас.частей) и температуре процесса (40 - 80С);
выявлении единого механизма процесса структурирования композиционных материалов на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 при различном количественном содержании ингредиентов в пределах исследованных температур (20 - 90С);
математической зависимости величины объемной усадки композиционных материалов на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 от состава ингредиентов в указанном диапазоне его изменения;
системе уравнений, описывающих зависимость величины показателей физико-механических свойств наполненных закисью меди материалов
на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 от температуры верждения (20 - 90С) и содержания нафтената кобальта (от 6 до 8 м частей);
- установленной зависимости модуля упругости при статическом изгибе
времени старения (до 200 часов), температуры (130 - 150С) и количе
ва наполнителя (до 200 мае. частей).
Праісгическая ценность результатов исследования
Разработана система математических зависимостей, позволяющая создав:
композиционные материалы на основе ненасыщенной полиэфирной смолы Ш
с заданными свойствами:
определенной величиной объемной усадки, что дает возможность ращ нального конструирования технологической оснастки для получег пластмассовых изделий;
рациональными показателями физико-механических свойств и трибот нических характеристик;
Разработаны рекомендации по использованию композиционных материаг на основе ненасыщенной полиэфирной смолы для:
пропитки подшипников скольжения пылесосов, бытовых стиральн машин и кофемолок, изготовленных из пористых материалов;
склеивания металлических корпусных и других деталей при ремонта работах;
заделки дефектов литых деталей;
заделки трещин и других эксплуатационных дефектов при ремонте т< нологического оборудования и бытовой техники;
заделки дефектов труб - течей, трещин и др. (со снятием давления в Т] бопроводе);
изготовления корпусов подшипников и отдельных частей СЛОЖНЫХ К( пусных изделий технологического оборудования, имеющих большое I личество армирующих элементов, в том числе при ремонте.
Программа расчета параметров процесса гелеобразования позволяет производить определение составов и режимов отверждения композиционных материалов на этапе проектирования изделий для оборудования предприятий сервиса и технологических процессов их производства.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на 9 научно-технических конференциях, в том числе:
научно-практических конференциях «Научно-техническая продукция ВУЗов бытового обслуживания — рынку 91-95» в 1991 и 1992 годах;
научно-технических конференциях «От фундаментальных исследований -до практического внедрения» в 1993,1994 и 1995 годах;
международных научно-технических конференциях «Наука — сервису» в 1996, 1998, 1999 и 2000 годах.
Публикации. Основное содержание диссертационного исследования опубликовано автором в 20 печатных работах.
Ряд положений диссертации изложен в отчетах по научно-исследовательским работам, вьшолненным на кафедре «Химия» и в лаборатории «Избирательный перенос и водородное изнашивание» Московского государственного университета сервиса.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из вве-
дения, четырех глав, заключения, общих выводов по работе, библиографического списка, включающего 160 наименований и 2 приложений. Содержание работы изложено на 158 страницах машинописного текста, включая 54 рисунка и 5 таблиц. Приложения к основному тексту выполнены на 30 страницах и включают таблицы результатов экспериментальных исследований; программу и результаты расчета времени гелеобразования композиционных материалов на электронно-вычислительной машине.