Диссертация (1173118), страница 15
Текст из файла (страница 15)
2.3. В качестве клеевых материаловвыбраны два типа клеев: жесткие и высокопрочные – эпоксидные и эластичные и среднепрочные – клеи-расплавы.Таблица 2.3 – Свойства клеев, используемых для ремонта элементов системыохлаждения ДСМТ, °СE 10-5,α·106,λ,ρ,С,МПа1/ oСВт/(м·oС)кг/м3Дж/(кг·oС)Клей-расплав200,0210-800,31100580100-80-100---Эпоксидный клей200,310-800,311006001000,2580-1000,31100600PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com81Выбор именно этих типов материалов для устранения трещины в бачке радиатора связан с их большим распространением.2.4.Результаты расчета напряженно-деформированного состоянияэлементов системы охлаждения дорожно-строительных машинНа рис.
2.7-2.11 представлены результаты статических расчетов для различных материалов, используемых при ремонте.Рисунок 2.7 – Распределение напряжений, действующих в бачке радиатора безповрежденийРисунок 2.8 – Распределение напряжений, действующих в бачке радиатора стрещинойPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com82Рисунок 2.9 – Распределение напряжений, действующих в бачке радиатора стрещиной, восстановленной методом пайкиРисунок 2.10 – Распределение напряжений, действующих в бачке радиатора стрещиной, восстановленной методом сваркиРезультаты сравнительных расчетов напряженно-деформационного состояния с использованием методов конечно-элементного моделирования, для различных вариантов расчета, представлены в табличной форме (табл.
2.4).PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com83Рисунок 2.11 – Распределение напряжений, действующих в бачке радиатора стрещиной, восстановленной с использованием клеев-расплавовТаблица 2.4 – Максимальные значения напряжений, действующие в бачкерадиатора ДСМ, для различных технологий ремонтаВарианты расчетаБачок радиатора без трещиныБачок радиатора с трещиной в месте наибольшихнапряженийБачок радиатора с трещиной, восстановленной методом пайкиБачок радиатора с трещиной, восстановленной методом сваркиРасчетные значениянапряжений, МПа155,67227,83173,06185,79Бачок радиатора с трещиной, восстановленной с использованием термопластичных полимерных мате-164,7риалов (клеев-расплавов)Бачок радиатора с трещиной, восстановленной с использованием эпоксидных полимерных материаловPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com270,584Из полученных расчетов, можно сделать вывод, что при восстановлениитрещины с использованием термопластичных полимерных материалов, напряжения, действующие в бачке радиатора немного ниже, чем при восстановлении спомощью сварки или пайки.
Это можно объяснить тем, что при восстановлениирадиатора системы охлаждения двигателя методами сварки и пайки, металл подвергается воздействию больших температур.Однако если в качестве клеевого материала применять эпоксидный клей,модуль которого существенно превышает модуль термопластичных клееврасплавов, то величина напряжений будет максимальной. В то же время, еслипроводить расчет не по напряжениям, а по деформациям, то их величина будетнаименьшей при использовании эпоксидного клея.Для выбора клея-расплава были использованы близкие по технологическимсвойствам клеи-расплавы.
Полученные результаты расчета приведены в табл. 2.5.Таблица 2.5 – Максимальные значения напряжения, действующие в бачкерадиатора, при использовании различных типов клеев-расплавовХимическая природаМодуль,Деформация,Напряжения, МПаклеяМПа%Сополимеры этилена с2007015528060163Поливинилбутираль32040168Полиамид36035171винилацетатомСополимеры этилена сэтилакрилатомВ результате проведенных расчетов установлено, что наибольшие величинынапряжений достигаются при использовании клея-расплава марки Теплакс. Повеличинам напряжений клеи-расплавы различаются между собой не более чем на5%, однако они существенно больше различаются по величинам деформаций.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com85При проведении конечно-элементных расчетов не учитываются адгезионные характеристики используемых клеев, тогда как именно от них будет зависетьдолговечность восстановленной конструкции и поэтому требуется проведениекомплекса испытаний, позволяющих определить их адгезионные свойства.2.5 .
Выводы по второй главе1. Проведенырасчетынапряженно-деформированногосостояниярадиатора системы охлаждения двигателя дорожно-строительных машин,восстановленного различными способами, методом конечно-элементногомоделирования, с использованием программной системы ANSYS.2. В результате проведенных расчетов установлено, что напряжения,действующие в бачке радиатора при использовании клеев-расплавов ниже, чемпри восстановлении трещины методами сварки или пайки.3. Установлено, что по своим свойствам все исследованные марки клеярасплава близки между собой и различия в величинах напряжений непревышают 5%.4. Проведенные конечно-элементные расчеты не позволяют учестьадгезионные характеристики используемых материалов и поэтому необходимопровести комплекс их испытаний.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com86ГЛАВА 3.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯМАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ РЕМОНТА ЭЛЕМЕНТОВСИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ДОРОЖНОСТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН3.1.Исследование стойкости клеев-расплавов к воздействиюповышенных температур методом дифференциально-сканирующейкалориметрииДля оценки теплофизических свойств полимеров наибольшее распространение получили методы ДСК, ДМА и ТМА [61, 105, 112]. Сравнительная оценкаэтих методов по характеристикам точности и экономической эффективности приведена в табл. 3.1.
Для сравнительного анализа методов ДСК, ДМА и ТМА использовалось эпоксидное связующее холодного отверждения. Анализ приведенных данных показал, что наиболее точным и экономически эффективным является метод ДСК, который использовался в данной работе для определения температуры стеклования (Tg) клеев-расплавов.Суть данного метода заключается в том, что в одну ячейку камеры ДСК помещают исследуемый образец, в другую (ячейка сравнения) – эталон.
В качествеэталона используется воздух (пустой тигель). Эталонный и исследуемый образецнаходятся на равном расстоянии от источника тепла и сенсоров, на них подаетсяодинаковое количество теплоты. Теплота в методе ДСК определяется через тепловой поток, который измеряется как разница температур в двух точках измерительной системы в один момент времени. Далее сравнивают текущую температуру эталонного образца с температурой исследуемого и регистрируют процессы,происходящие в исследуемом образце.В качестве исходных материалов для проведения исследований использовались образцы клеев-расплавов марок Летек, Теплакс, МС-1 и Jnstant-PAK.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com87Таблица 3.1 – Сравнительная оценка различных методов определения температуры стеклования полимерных связующих, используемых при ремонте ДСМПоказателиМетоды оценки температуры стеклованияДСКДМАТМАВзвешиваниеИзготовлениеИзготовлениеподготовки образ-жидкого связу-образцов отвер-образцов отвер-цов для измерений,ющего,жденного связу-жденного связу-0,1ющего и их мех.ющего,обработка,24Продолжительностьчас25Продолжительностьизмерений, час1,52,50,81009590100160140100150130Точность измерений температурыстеклования, %Стоимость оборудования, %Квалификации обслуживающего персонала, проводящего измерения, %Алгоритм проведения исследований показан на рис.
3.1.Символом А обозначена точность определения значений температур. На первом этапе требуетсявыбрать тигель из такого материала, который бы не вступал в химическое взаимодействие с исследуемым полимером. Как правило, в комплект прибора ДСКвходят тигли, полностью удовлетворяющие этому требованию. На втором этапенеобходимо поместить образец полимера в тигель и его взвесить.
Большое количество погрешностей возникает именно на этом этапе.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com88Выбор материала тигляИсследуемый полимерОпределение массы полимера, помещаемого в тигельНетА»АзадДаВзвешивание полимера сточностью до 0,001 грУстановка крышки натигельЗапрессовка тигляИзготовление сквозногоотверстия в крышке тигляУстановка тигля с образцов в камеру прибора ДСКРисунок 3.1 – Структура подготовки образцов полимеров для проведенияиспытаний методом ДСКPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com89Разработчики оборудования по термическому анализу ограничиваются общими рекомендациями, из которых следует, что чем больше масса образца, теминтенсивнее сигнал, однако и выше уровень помех, связанных с возникновениемградиента температур по высоте тигля, что приводит к снижению точности [127].Для обеспечения требуемой точности измерений первоначально была проведенасерия однотипных измерений клея-расплава марки Летек, которая позволилаопределить рациональное значение массы.
Для исследуемого класса полимера оносоставило 4 гр.Для рассматриваемых материалов не требовалось дополнительное их измельчение, т.к. размер гранул был небольшой и для получения требуемой массыиспользовалось несколько гранулПустой тигель для образца (с крышкой) взвешивается на весах (в даннойработе использовались весы Adventurer Pro фирмы OHAUS CORPORATION) сточностью не менее 0,1 мг и весы тарируются (рис. 3.2, а). Далее в тигель помещается исследуемый образец и уже тигель взвешивается с образцом (рис.3.2, б).а)б)Рисунок 3.2 –Тарирование весов (а) и взвешивание образцов (б) на весах Adventurer Pro фирмы OHAUS CORPORATIONПосле взвешивания тигель запрессовывается с помощью настольного пресса(в данной работе использовался пресс NETZ5CH) (рис.
3.3, а). При запрессовкеPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com90крышки тигля особое внимание уделяется качеству прессования, поскольку прибольшом усилии имеет место повреждение формы тигля, что делает невозможным его использования и требуется проводить повторное взвешивание.Для проведения испытания с каждым видом клеев-расплавов бралось 2 тигля, в одном находился клей, другой оставался пустым (рис. 3.3, б).В крышке каждого тигля проделывается небольшое отверстие. Такое отверстие необходимо для избежания деформации и разрыва тигля в результате повышения внутреннего давления за счет термического расширения воздуха в тигле,испарения воды и (или) других летучих веществ в процессе нагрева.Исследования проводились на приборе DSC 204 F1 (Phoenix NETZSCHGERAETEBAU GmbH), общий вид которого представлен на рис 3.4, а.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
