Повышение надежности кормоприготовительных машин Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Повышение надежности кормоприготовительных машин

М.И. Филатов, д.т.н., профессор, М.И. Бабье-ва, к.т.н., А.А. Петров, аспирант, Оренбургский ГАУ

Полноценное и сбалансированное кормление

- главное условие повышения продуктивности животных и улучшения их породных качеств. Корм для животных и птицы должен быть питательным, чистым, не содержать примесей и веществ, вредных для здоровья или неблагоприятно влияющих на качество животноводческой продукции. Большинство кормов скармливают животным после предварительной очистки, измельчения, смешивания, тепловой или химической обработки. Животноводческие фермы располагают необходимым комплексом машин и оборудования для приготовления качественных кормов, что позволяет обеспечить высокую производительность труда и снизить себестоимость продукции животноводства.

На животноводческих фермах, в кормоцехах и на комбикормовых заводах применяют механические, тепловые, химические и биологические способы приготовления кормов к скармливанию. Технология кормоприготовления, как правило, предусматривает выполнение всех операций (очистка, мойка, измельчение, дробление, плющение, смешивание и т.д.) с помощью машин и механизмов, образующих единую технологическую линию. Все машины и механизмы должны быть согласованы по назначению и производительности с тем, чтобы обеспечить непрерывность технологического процесса.

Все детали машин, механизмов и сооружений находятся во взаимодействии с окружающими их газами, жидкостями и твердыми телами (в том числе и сопряженными). Вследствие этого взаимодействия, а также влияния различных полей (тепловых, электромагнитных, гравитационных и т. д.) внутри материала детали возникают напряжения, а на поверхности протекают физико-химические процессы - адсорбция, коррозия, эрозия, трение, трещинообразование и т.д.

Надежность и долговечность около 80% деталей вообще и более 90% деталей, определяющих

ресурс работы машин, зависит от интенсивности их поверхностных процессов. Таким образом, повышение надежности и долговечности для подавляющего большинства деталей сводится к созданию покрытий, обладающих повышенной стойкостью (сопротивляемостью) к негативным воздействиям отмеченных явлений. Основное направление повышения надежности и долговечности деталей и узлов - использование при их изготовлении материалов с повышенным сопротивлением внешнему воздействию. В связи с этим в производстве все шире применяются легированные сплавы и другие материалы с высокими прочностными свойствами: сталь 40Х, Х25Н14, ВТ10, никель, молибден и т.п. В данное время в производстве находят широкое применение такие материалы, как пластмасса, керамика, графит и синтетические материалы. Массовое применение как конструкционный имеет композиционный материал.

Однако в условиях непрерывного повышения параметров внешнего воздействия однородный по объему детали материал во многих случаях не в состоянии обеспечить надежность и желаемую долговечность. Кроме этого, материалы (сплавы, керметы, волокнистые материалы и т.п.), обеспечивающие наименьшую скорость поверхностных процессов, в большинстве случаев не обладают достаточным сопротивлением другим (не поверхностным) воздействиям (ударным или циклическим нагрузкам и т.д.) и не удовлетворяют производство по технологическим свойствам (ковкости, обрабатываемости и т.п.) или технико-экологическим показателям.

Целесообразно основную часть детали изготовлять из малодефицитного (дешевого) материала с хорошими (достаточными) технологическими свойствами и высокой сопротивляемостью внутренним напряжениям, а поверхности - из материла, обладающего высокой сопротивляемостью поверхностным процессам (коррозии, изнашиванию и т.д.). Исследования молотков на износостойкость в зависимости от материала были проведены в 2002 г. в кормоцехе птицефабрики «Россия», данные представлены в табл. 1.

1. Сравнительные данные молотков из разных

Нанесение покрытий означает не просто повышение или улучшение эксплуатационных характеристик изделия, а создание, по существу, принципиально новой композиции, обладающей не суммой характеристик основы и покрытия, а качественно иными, часто весьма высокими свойствами, которые позволяют изменить конструкцию детали или узла и значительно повысить производительность машин и механизмов при увеличении их надежности и долговечности. Нанесение покрытий дает возможность наиболее рационально и экономически рентабельно использовать физико-механические свойства материалов, упростить в ряде случаев технологию изготовления деталей, заменить дорогостоящие и редкие металлы менее дефицитными материалами без снижения, а в большинстве случаев - с повышением работоспособности деталей, конструкций механизмов.

Машины, средства и технологическое оборудование, используемое при выполнение технологических работ на животноводческих фермах, кормоприготовительных предприятиях, в поле, при хранении подвергаются различным видам коррозии.

Известны следующие виды коррозии кормоприготовительных машин.

Химическая коррозия - процесс взаимодействия металла со средой, не проводящей электрического тока. При химической коррозии металлы и сплавы разрушаются без электрического тока, а продукты коррозии, как правило, остаются на поверхности металла или сплава.

Электрохимическая коррозия - процесс взаимодействия металлов с электролитами (водой или водными растворами кислот, щелочей и солей, а также с неводными электролитами). При электрохимической коррозии разрушение металла связано с возникновением и перетеканием электрического тока с одних участков металла на другие в результате действия множества находя-

щихся на поверхности микроскопических короткозамкнутых гальванических элементов, возникающих по причине неоднородности металлов или окружающей среды.

Атмосферная коррозия - коррозия металлов в атмосфере воздуха, а также любого влажного газа. Она может быть сухой, влажной или мокрой. Сухая атмосферная коррозия протекает при полном отсутствии влаги на поверхности металла. Металл корродирует вследствие химического взаимодействия кислорода воздуха и других газообразных реагентов с его поверхностью.

Влажная атмосферная коррозия возникает при относительной влажности воздуха ниже 100%, когда на поверхности металла появляется невидимый слой влаги. При этом скорость коррозии зависит в значительной степени от относительной влажности окружающего воздуха и состояния поверхности металла.

Мокрая атмосферная коррозия возникает при непосредственном контакте металла с осадками (дождь, снег) и водой или при 100% относительной влажности воздуха.

Структурная коррозия обусловлена структурной неоднородностью сплава, т.е. происходит процесс коррозионного разрушения вследствие повышенной активности какого-либо компонента сплава.

Газовая коррозия металла происходит в газах при высокой температуре. Особенности газовой коррозии - отсутствие на поверхности металла влаги. На скорость газовой коррозии влияет температура и состав газовой среды.

Контактная коррозия - электрохимическая, вызываемая контактом металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите. Два таких металла образуют в электролите гальванический элемент, действие которого влияет на скорость коррозии каждого из этих металлов.

Скорость коррозии металлов зависит от температуры и состава среды, концентрации растворенного кислорода, скорости движения раствора и других факторов. Для металлических деталей, находящихся в воде, она составляет 0,9-1 мм в год, а в атмосфере - значительно меньше. О скорости коррозии деталей машин и оборудования, работающих в животноводстве, можно судить по данным табл. 2.

Для защиты от коррозии применяют различные способы и методы.

Одним из наиболее перспективных способов защиты является изготовление оборудования из коррозионно-стойких материалов и применение покрытия на основе лакокрасочных материалов, а также полимерные краски.

Например, при контакте с водой - поливинил-бутирольную комбинацию ПВЛ-212, эпоксидные композиции П-ЭП-177 и П-ЭП-219, полиэтилен

материалов

Материал Твердость ИКС Наработка, т Допустимая остаточная толщина, мм Объем износившегося металла, мм3 Предполагаемая наработка, т

Сталь 09Г2С сырая (базовая) 13 580 11 1419 тах 580

Сталь 3 сырая хромированная 19 580 17,5 1341 613,7

Сталь 40Х каленная с отпуском, хромированная 45 580 10 1236 665,9

Сталь У8А каленная с отпуском 41 580 9,1 558 1474

2. Скорость коррозии деталей машин, работающих в животноводстве

Металл Среда Температура, °С Продолжительность испытаний, час Скорость коррозии, г/м3 сут/мм в год

Сталь 45 Кормовая смесь, Продукты переработки и др. 8-10 1300 2,16/0,1

Чугун СЧ18-36 Навозная масса 8-10 8-10 1300 1300 0,09-1,2/ 0,05-0,07 2,4/0,05-0,07

Сталь 45 Вода для поения 8-11 1000 1,44/0,12-0,07

Чугун СЧ18-36 Сталь 45 Чугун СЧ18-36 Атмосфера помеще- ния 11-13 36000 0,01-0,02/ 0,0005-1,001

с 5% оксида хрома; при изготовлении и транспортировании кормов - П-ЭП-219, при контакте с навозом - П-ЭП-177 и П-ЭП-219. Большинство покрытий, изготовленных на основе лакокрасочных материалов, мало подвержены дей-

ствию климатических факторов и агрессивных сред и отличаются способностью к высокой адгезии, средней твердостью и стойкостью к механическим повреждениям.

Одним из способов защиты от коррозии являются металлические защитные покрытия. Они защищают изделие от коррозии и придают ему те или иные физические свойства: износостойкость, жаропрочность, твердость, пластичность и т.д. Вид покрытия - цинковые, хромовые и т.д.

- выбирают в зависимости от условий эксплуатации изделий, коррозионной стойкости, физико-химических, механических и других свойств. При контакте во влажной среде они образуют гальваническую пару, в которой железо служит катодом, в связи с чем детали не разрушаются.

Изучив вопросы возникновения и виды коррозии оборудования, машин, деталей, применяемых в агропромышленном производстве, кормоприготовительных машин; а также способы защиты от нее, мы установили ряд вопросов - таких, как изучение изнашивания деталей в различных средах, включая коррозионную, изготовление деталей повышенной износостойкости в зависимости от среды, в которой они эксплуатируются, и повышение их надежности.