Старение резинотехнических изделий в процессе их хранения



Для большинства отраслей сельскохозяйственного производства характерна сезонность выполнения различных работ. В связи с этим тракторы и сельскохозяйственные машины большую часть времени простаивают. Количество рабочих дней в течение года для различных тракторов и машин разное и зависит от способности машины выполнять один или несколько видов работ. Всё остальное время сельскохозяйственная техника находиться на хранении [1,2].

Существует три основных способа хранения машин и деталей (закрытый, открытый и комбинированный), которые обусловливаются конструктивный особенностями машин, природно-климатическими условиями, наличием соответствующих помещений или открытых площадок [4,6,7,8,9].

Закрытый способ (в сарае, гараже, на складе) является наилучшим, так как позволяет надежно предохранять машины от атмосферных и климатических воздействий. В закрытых помещениях в основном следует хранить машины зерноуборочные, очистительные для внесения гербицидов и ядохимикатов, а также другие сложные и дорогостоящие машины [4,7,8].

Открытый способ рекомендуется в основном для кратковременного хранения таких машин, как плуги, бороны, культиваторы и т. п. Этот способ характеризуется тем, что машины хранят на открытых площадках без снятия с них каких-либо сборочных единиц и деталей [4,7,8].

Комбинированный способ применяют наиболее часто. Он сочетает в себе условия открытого и закрытого способов хранения, так как сложные машины хранят в закрытых помещениях или под навесом, а простые машины - на открытых, специально оборудованных площадках с твердым покрытием [4,7,8]. При установке машин на открытое хранение с них в обязательном порядке снимают все разрушающиеся в открытой атмосфере сборочные единицы и детали (аккумуляторные батареи, ремни из резинотекстиля, втулочно-роликовые цепи и т. п.) И сдают на хранение в специально оборудованные помещения. При этом машины подвергают консервации и устанавливают на специальные подставки.

У большинства сельхозпроизводителей нет возможности хранить технику в закрытых отапливаемых помещениях [7,8]. В остальных случаях в процессе хранения на сельскохозяйственную технику оказывают влияние климатические, атмосферные и другие факторы, которые вызывают изменение физических и химических свойств материалов, использованных в конструкциях (металлы, пластмассы, резина и др.) или применяемые при их эксплуатации (смазочные материалы, технические жидкости и др.) [7,8,9]. Наиболее уязвимыми являются резинотехнические изделия.

Резиной называется продукт специальной обработки (вулканизации) смеси каучука и серы с различными добавками.

Резина как технический материал отличается от других мате­риалов высокими эластическими свойствами, которые присущи каучуку — главному исходному компоненту резины. Она способна к очень большим деформациям (относительное удлинение дости­гает 1000 %), которые почти полностью обратимы. При нормаль­ной температуре резина находится в высокоэластическом состоя­нии и ее эластические свойства сохраняются в широком диапазоне температур.

Модуль упругости лежит в пределах 1—10 МПа, т.е. он в ты­сячи и десятки тысяч раз меньше, чем для других материалов. Особенностью резины является ее малая сжимаемость (для инже­нерных расчетов резину считают несжимаемой); коэффициент Пуассона 0,4—0,5, тогда как для металла эта величина составляет 0,25—0,30. Другой особенностью резины как технического мате­риала является релаксационный характер деформации. При нор­мальной температуре время релаксации может составлять 10^-4 с и более. При работе резины в условиях многократных механиче­ских напряжений часть энергии, воспринимаемой изделием, теряется на внутреннее трение (в самом каучуке и между молеку­лами каучука и частицами добавок); это трение преобразуется в теплоту и является причиной гистерезисных потерь. При экс­плуатации толстостенных деталей (например, шин) вследствие низкой теплопроводности материала нарастание температуры в массе резины снижает ее работоспособность.

Кроме отмеченных особенностей для резиновых материалов характерны высокая стойкость к истиранию, газо- и водонепрони­цаемость, химическая стойкость, электроизолирующие свойства и небольшая плотность. Такие свойства резины, как гибкость, упругость, эластичность, изменяются под влиянием внешних факторов - света, тепла, кислорода, которые приводят к разрушению резины, сокращению ее эксплуатационного срока.

В процессе эксплуатации резиновые изделия сельскохозяйственных машин подвергаются различным видам старения (световое, озонное, тепловое, радиационное, вакуумное и др.), что снижает их работоспособность; изменение свойств может быть необратимым (рис.1).

Рис. 1.

Старением называется необратимое изменение свойств каучука или резины под действием тепла, света, кислорода, воздуха, озона или агрессивных сред, т.е. преимущественно немеханических фак­торов. Старение активируется, если резина одновременно подвер­гается воздействию механических нагрузок.

Под воздействием солнечных лучей резиновые изделия сохнут и трескаются, а под действием повышенной температуры - приходят в состояние перевулканизации. Бензин, керосин, минеральные масла растворяют вулканизированную резину, а щелочи, кислоты и соли меди разрушают ее.

Сочетание агрессивных сред и напряжений при механических воздействиях в процессе эксплуатации приводит к растрескиванию и вздутию резины сельскохозяйственных машин. Растрескивание резин в атмосферных условиях протекает с отно­сительно большой скоростью и является вследствие этого наиболее опасным видом старения. (Рисунок 2).

Рисунок 2.

Основным условием образования трещин на резине является одно­временное воздействие на нее озона и растягивающих усилий. Прак­тически такие условия в той или иной степени создаются при эксплу­атации почти всех резиновых изделий. Согласно современным пред­ставлениям, образование зародышевых озонных трещин на поверх­ности резин связывается или с одновременным разрывом под действи­ем озона нескольких ориентированных в одном направлении макро­молекул, или с разрывом структурированной хрупкой пленки озонида под влиянием напряжений. Проникновение озона в глубь микро­трещин ведет к дальнейшему их разрастанию и разрыву резин.

Снижение вредного воздействия разрушающих факторов в процессе хранения резинотехнических изделий сельскохозяйственной техники возможно за счет использования различных материалов и способов защиты резины.

Литература:

1. Десятов Ю.В., Терентьев В.В., Латышёнок М.Б. К вопросу защиты от коррозии сельскохозяйственной техники при хранении. // Сб. науч. тр. 50-летию РГСХА посвящается. – Рязань, 1998. – С. 184-185.
2. Латышёнок М.Б., Терентьев В.В., Малюгин С.Г. Ресурсосберегающая технология консервации сельскохозяйственных машин. // Сб. науч. тр. Современные энерго- и ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства. – Рязань, 1999. – С. 98-101.
3. Шемякин А.В., Латышёнок М.Б., Терентьев В.В., Гайдуков К.В., Зарубин И.В., Подъяблонский А.В., Кожин С.А., Кирилин А.В. Повышение эффективности противокоррозионной защиты стыковых и сварных соединений сельскохозяйственных машин консервационными материалами. // Известия Юго-Западного государственного университета. – 2016. – № 2 (65). – С. 87-91.
4. Латышёнок М.Б., Шемякин А.В., Морозова Н.М., Конов И.В. Обоснование вариантов хранения сельскохозяйственных машин. // Естественные и технические науки. – 2011. – № 3 (53). – С. 517-519.
5. Латышенок М.Б., Шемякин А.В., Соловьева С.П., Морозова Н.М. Исследование теплового баланса сельскохозяйственной техники при ее хранении. // Научно-технические ведомости. – СПб., 2011. – № 130. – С. 129-132.
6. Латышенок М.Б., Шемякин А.В., Астахова Е.М., Шемякина Е.Ю. Централизованное техническое обслуживание сельскохозяйственной техники в межсезонный период. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2009. – № 7. – С. 16-17.
7. Шемякин А.В. Совершенствование организации работ, связанных с хранением сельскохозяйственных машин в условиях малых и фермерских хозяйств : дисс. ... д-ра техн. наук // А.В. Шемякин. – Мичуринск, 2014. – 324 с.
8. Шемякин А.В. Совершенствование организации работ, связанных с хранением сельскохозяйственных машин в условиях малых и фермерских хозяйств : автореф. дисс. ... д-ра техн. наук // А.В. Шемякин. – Мичуринск, 2014.
9. Латышенок М.Б., Шемякин А.В., Морозова Н.М., Володин В.Н., Подъяблонский А.В. Совершенствование процесса межсезонного хранения сельскохозяйственной техники. // Вестник РГАТУ. – 2010. – № 3 (7). – С. 69-70.
10. Патент РФ на изобретение № 2346875 Бункерное устройство. / К.В. Гайдуков, М.Б. Латышёнок, В.В. Терентьев, А.В. Шемякин. Опубл. 20.02.2009.
11. Патент РФ на полезную модель № 73293 Сопло для моечных установок. / Е.Ю. Макеева, А.В. Шемякин, В.В. Терентьев Опубл. 02.03.2007.
12. Володин В.Н., Шемякин А.В., Латышенок М.Б., Шемякина Е.Ю. Технология и устройство для консервации сельскохозяйственной техники с использованием наноматериалов. // Сб. науч. тр. Материалы науч.-практ. конф. – Рязань, 2011. – С. 90-93.
13. Латышёнок М.Б., Шемякин А.В., Морозова Н.М., Соловьёва С.П. Оценка качества хранения зерноуборочных комбайнов. // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. – 2012. – № 4. – С. 135-138.
14. Шемякин А.В., Терентьев В.В., Морозова Н.М., Кожин С.А, Кирилин А.В. Устройство для очистки сельскохозяйственных машин с использованием энергии вращающейся жидкостной струи. // Вестник РГАТУ. –2016. – № 3. – С. 77-80.
15. Терентьев В.В., Латышёнок М.Б. Анализ ухудшения сельскохозяйственной техники в период хранения. // Сб. Актуальные проблемы и их инновационные решения в АПК. Материалы науч.-практ. конф., посвященной 165-летию со дня рождения П.А. Костычева. – Рязань, 2010. – С. 23-26.
16. Патент РФ на изобретение № 2534985, МПК С10М 173/00. Защитная смазка для стыковых и сварных соединений деталей сельскохозяйственных машин/ Латышёнок М.Б., Шемякин А.В., Терентьев В.В., Подъяблонский А.В. Опубл. 10.12.2014, бюл. № 34.
17. Патент РФ на изобретение № 2601349, МПК E04H6/08; E04H5/08. Способ хранения сельскохозяйственной техники / Шемякин А.В., Костенко М.Ю., Латышёнок М.Б., Терентьев В.В., Костенко Н.А., Винник Г.Н., Голиков А.А. Опубл. 10.11.2016, бюл. № 31.