Автореферат (1173117), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Размер трещины составляет: ширина – 1 мм,длина трещины – 30 мм. При проведении расчетов, температура бачкапринималась равной 90°С, а давление, действующее внутри бачка – 1,2 атм.Для оценки прочности восстановленного радиатора применялсякритерий максимальных напряжений (или максимальных перемещений),согласно которому разрушение будет иметь место при условии, чтонапряжения (перемещения) в одном из направлений превысят пределпрочности материала.В работе была проведена разбивка на 305 648 конечных элементов, чтопозволило выполнить расчеты в течение 20 мин.
После завершенияпостроения КЭ-модели, ее элементам присваивались свойства тех или иныхматериалов, что позволяло варьировать используемые ремонтные технологии(пайка, сварка, клеевые технологии).Проведено моделирование нагрузок, действующих на элементы системыохлаждения дорожно-строительных машин в процессе их эксплуатации.Рассмотрены переменные и постоянные нагрузки, воздействующие на11элементы системы охлаждения двигателя дорожно-строительных машин впроцессе их эксплуатации.Для оценки качества ремонта элементов системы охлаждения двигателядорожно-строительных машин, были проведены сравнительные расчетынапряженно-деформационного состояния с использованием методовконечно-элементного моделирования для:- радиатора без трещины;- радиатора с трещиной в месте наибольших напряжений (рис. 4, а);- радиатора с трещиной, восстановленной методом пайки;- радиатора с трещиной, восстановленной методом сварки;- радиатора с трещиной, восстановленной с использованием полимерныхматериалов (рис.
4, б).Результаты сравнительных расчетов напряженно-деформационногосостояния с использованием методов конечно-элементного моделирования,для различных вариантов расчета, представлены в табл. 1.а)б)Рисунок 4 – Распределение напряжений, действующих в бачке радиатора стрещиной до ремонта (а) и после ремонта с использованием клея-расплава (б)12Таблица 1 – Максимальные значения напряжений, действующие вбачке радиатора ДСМ, для различных технологий ремонтаРасчетные значенияВарианты расчетанапряжений, МПаБачок радиатора без трещины155,67Бачок радиатора с трещиной в месте наибольших227,83напряженийБачок радиатора с трещиной, восстановленной173,06методом пайкиБачок радиатора с трещиной, восстановленной185,79методом сваркиБачок радиатора с трещиной, восстановленной с164,7использованием клеев-расплавовБачок радиатора с трещиной, восстановленной сиспользованием эпоксидных полимерных270,5материаловИз полученных расчетов, сделан вывод, что при восстановлениитрещины методом использования термопластичных полимерных материалов,напряжения, действующие в бачке радиатора немного ниже, чем привосстановлении методами заделки трещины с помощью сварки или пайки.Это объясняется тем, что при восстановлении радиатора системыохлаждения двигателя методами сварки и пайки, металл подвергаетсявоздействию больших температур.В результате проведенных расчетов установлено, что наибольшиевеличины напряжений достигаются при использовании клея-расплава маркиТеплакс.
По величинам напряжений клеи-расплавы различаются междусобой не более чем на 5%, однако они существенно больше различаются повеличинам деформаций.При проведении конечно-элементных расчетов не учитываютсяадгезионные характеристики используемых клеев, тогда как именно от нихбудет зависеть долговечность восстановленной конструкции и поэтомутребуется проведения комплекса испытаний, позволяющих определить ихадгезионные свойства.Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям свойствтермопластичных полимерных материалов.
Исследована стойкость клееврасплавовквоздействиюповышенныхтемпературметодомдифференциально-сканирующейкалориметрии(ДСК).Вкачествеиспытуемых материалов использовались образцы клеев-расплавов Летек,Теплакс и МС-1, Jnstant-PAK. Исследования проводились на приборе DSC204 F1 (Phoenix NETZSCH-GERAETEBAU GmbH). В результате испытанийвсе полимерные материалы незначительно изменяли свои свойства приповышении температуры свыше 60°С (рис. 5).13б)а)в)г)Рисунок 5 – Результаты ДСК анализа для клеев-расплавов Летек (а),МС-1 (б), Теплакс (в), Jnstant-PAK (г)Испытания методом ДСК (для всех исследованных типов клееврасплавов) проводили при двух нагревах (верхние кривые на рис.
5 – первыйнагрев, нижние – второй), что позволило оценить поведение материала приповторном повышении температур. Установлено, что повторный нагрев неприводит к изменениям теплофизических свойств полимеров, что позволяетиспользовать отходы этих материалов повторно, без ухудшения их свойств.Далее проводилось исследование свойств ремонтного материала напримереизучениямодуляупругостиклеев-расплавовметодомдинамомеханического анализа (ДМА).
В качестве объектов исследования быливыбраны две марки отечественных клеев-расплавов, для которых значениямодулей упругости и потерь определяли как в исходном состоянии, так и послевыдержки образцов в воде в течение 100 суток. Исследования проводили наприборе DMA 242 E Artemis.Для удобства сравнения полученных результатов, они представленытабличной форме (табл. 2).14Таблица 2 – Свойства клеев-расплавов в исходном состоянии и послевыдержки в воде в течение 100 сутокМарки клеев-расплавовСвойстваЛетекТеплаксМодуль упругости, МПа, при температуре, С28304800202540420050186024008097048010054040150Модуль потерь, МПа, при температуре, С9802570201250281050246041208029702300100108040150Модуль упругости, МПа, при температуре, Спосле выдержки в воде в течение 100 суток24604660202350390050165022508090056010053060150Модуль потерь, МПа, при температуре, Спосле выдержки в воде в течение 100 суток14702980201450362050313044408025403100100970270150Из полученных результатов сделан вывод, что клей-расплав маркиТеплакс обладает наилучшими механическими свойствами, в том числе ипосле длительного воздействия рабочих жидкостей, поскольку он внаименьшей степени изменяет свои свойства (на 3% уменьшается модульупругости при комнатной температуре и на 15% при этой же температуреувеличивается модуль потерь).
В большей степени воздействие воды оказаловлияние на свойства клея-расплава марки Летек, для которого модульупругости уменьшился на 13%, а модуль потерь увеличился практически на50%.Исследована стойкость соединений, восстановленных с использованиемклеев-расплавов, к воздействию агрессивных сред. Анализ полученныхрезультатов показал, что все исследуемые марки клеев-расплавовувеличивают свою массу, т.е. они набухают. Наибольшая величина15набухания в воде у клея Теплакс (30%), наименьшая у клея Jnstant-PAK(4%). Клеи-расплавы марок Летек и МС-1 имеют близкие значениянабухания (10%). В масле все исследуемые марки клеев-расплавовнабухают меньше.
Наибольшая величина набухания (7%) также у клеяТеплакс, наименьшая (2%) у клея Jnstant-PAK. Влияние антифризааналогично влиянию воды и величина набухания клеев Летек и МС-1практически одинаковая и в воде и в анрифризе. Набухание клея Теплакс вантифризе составило 19% (меньше чем в воде), а для клея Jnstant-PAK 5%,т.е.
наоборот, больше чем в воде. Далее структуры испытываемых образцовизучались с помощью растрового электронного микроскопа «Phenom» (рис.6-8).а)б)Рисунок 6 – Структура клея-расплава Летек через 20 дней (а) и 100 дней (б)после нахождения в антифризеа)б)Рисунок 7 – Структура клея-расплава МС-1 через 20 дней (а) и 100 дней (б)после нахождения в антифризе16а)б)Рисунок 8 – Структура клея-расплава Теплакс через 20 дней (а) и 100 дней (б)после нахождения в антифризеДалее проводилась оценка адгезионной прочностисвойствтрадиционных эпоксидных составов и термопластичных полимерныхматериалов методом отрыва.
Испытания проводились на машине дляиспытания конструкционных материалов УТС 110М-50. Результатымеханических испытаний образцов приведены в табл. 3.На основании полученных результатов, сделан вывод, что по своимпрочностным характеристикам клеи-расплавы практически не уступаюттрадиционным эпоксидным клеям и могут использоваться при ремонтеэлементов системы охлаждения дорожно-строительных машин.Таблица 3 – Результаты прочностных испытаний соединений, сразличными типами клеев№Марка клеевого материалаЗначения максимального абсолютногоп/празрывного усилия, Н1. Клей-расплав «Теплакс»3752,72.Клей-расплав «Jnstant-PAK»3061,033.Клей-расплав «МС-1»6495,34.Клей-расплав «Летек»6283,15.Эпоксидный клей ЭД-20 +ПЭПА в качестве отвердителяЭпоксидныйдвухкомпонентный клей DoneDeal DD65406.39783622,5Четвертая глава посвящена вопросам обоснования способа ремонта,разработки технологии ремонта дорожно-строительных машин сиспользованием термопластичных полимерных материалов, нормирования17работ и оценки экономической эффективности способов ремонта элементовсистемы охлаждения двигателя дорожно-строительных машин.Разработан алгоритм выбора клея-расплава для ремонта элементовсистемы охлаждения ДВС (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
