2021_075

№4 (49), с. 68-78.

10. Пьянзов С.В. Методика динамической оценки технического состояния об емных гидроприводов. Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, 2019 №2 (55), с. 184-191.

11.Pugin, K.G. Improving the reliabilityof hydraulic systems of technological machines. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, 971(5), 052042

12.Piramatov, U.A., Pugin, K.G. Improving the efficiency of existing methods of diagnosing the hydraulic drive of road-building machines. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, 786(1), 012007

14.PengY, DongM, ZuoMJ. Current status of machine prognostic in condition-based maintenance: a review. International Journal of Advanced Manufacture and Technology. 2010; 50(1). pp. 297-

313.doi.org/10.1007/s00170-009-2482-0

15.Guoping, Li &Qingwei, Zhang & Xiao, Ma. (2013). Combination of Fault Tree and Neural Networks in Excavator Diagnosis. TELKOMNIKA Indonesian Journal of Electrical Engineering. 2013 11(4). pp. 1787-1796.

УДК 631.362.36

С.А. Огнев – студент; В.Д. Галкин – научный руководитель, профессор,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

НАПРАВЛЕНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МАШИН ДЛЯ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ОЧИСТКИ СЕМЯН

Аннотация. Машины окончательной очистки осуществляют обработку семян, как правило, по комплексу физико-механических свойств, в том числе и по плотности. Эти машины активно используются, когда обычные воздушнорешетные и триерные машины не способны обеспечить необходимый уровень очистки семян, а также разделить семена и сорные примеси одного размера по аэродинамическим свойствам и т.д. Мировое развитие сельскохозяйственных машин и комплексов для очистки семян идет ускоренными темпами. Конструкции машин зарубежных производителей, как правило, оказываются на шаг впереди по технологическим, техническим и экономическим показателям. Необходимо регулярно актуализировать информацию об имеющихся машинах и перспективных аналогах, а также выявлять направление дальнейшего их совершенствования, в том числе машин для очистки семян по комплексу свойств разделяемых компонентов. На основе обзора выявлены перспективные направления совершенствования машин: использование дек оригинальной формы, применение лучших конструкционных материалов и бесступенчатого изменения параметров и режимов работы, а также автоматизация процесса сепарирования и компьютеризация машин.

Ключевые слова: семена, очистка, сепарация, вибропневмоожиженный

слой.

Вибропневмосепараторы фирмы Oliver Manufacturing (США) представлены двумя основными марками – HI-CAP и MAXI-CAP [1]. Марка HI-CAP включает в себя ряд моделей. Данные машины обладают рядом преимуществ и отли-

220

чительных черт: простые настройки, регулируемый наклон деки по двум осям, система «Multi Fan» с независимым управлением вентилятора. Регулировки можно безопасно выполнять во время работы машины без ее остановки.

Марка MAXI-CAP включает в себя модели 3600, 3600Р, 4800 и 4800Р с возможностью регулировок во время работы: наклона деки по осям, скорости воздуха, подачи семян, частоты колебаний деки.

Технические характеристики вибропневмосепараторов данной фирмы представлены в таблице 1.

Таблица 1 Технические характеристики вибропневмосепараторов фирмы Oliver Manufacturing

Вибропневмосепараторы фирмы Ocrim (Италия) представлены моделями TRC, TDV и TRC-R различной производительности (Рис.1) [2]. Особенностью машин TRC является сбор очищенных семян в специальный бункер, который оборудован 4-мя фиксированными выходами и 3-мя выходами с переключающимися клапанами для разделения семян. Имеется возможность визуализации процесса. Помимо регулировки положения деки по осям имеется система саморегулирования и сенсорный блок управления. Система «Load control» обеспечивает непрерывный и фиксированный выход продукции. Машины сохраняют текущие настройки, и блок управления активирует работу исходя из заданных параметров автоматически.

Рис. 1 Вибропневмосепараторы марок TRC, TDV и TRC-R

Особенностью машин TDV является наличие каналов для всасывания зерновой пыли. Имеются регулировки скорости воздушного потока, основанные на изменении сечения воздушного канала. Дека может очищаться приспособлением с резиновыми шариками, выбивающими застрявшие семена. Имеется возмож-

221

ность визуального контроля за расслоением семян на деке. Машина имеет вакуумную пневмосистему [6].

Машины модели TRC-R представлены марками TRC-07R, TRC-12R, TRC15R и TRC-17R. В данных машинах предусмотрена рециркуляция воздуха. Регулировка воздушного потока происходит с помощью клапанов и дефлекторов. Визуальный контроль процесса сепарации осуществляется за счет больших прозрачных поверхностей и освещения. Очистка дек происходит аналогично модели TDV. Производительность и площадь дек у данной машины не отличается от модели TRC. Технические характеристики вибропневмосепараторов данной фирмы представлены в таблице 2.

Таблица 2 Технические характеристики вибропневмосепараторов Ocrim

Фирмы Damas (Швеция) и Petkus (Германия) также выпускают свои вибропневмосепараторы, имеющие ряд отличительных особенностей [4]. Так, преимуществом сепараторов Damas является легкая и безопасная смена дек, компьютерное управление, быстрая настройка и прочная конструкция. Имеются модели с половинным и полным пылеулавливающим колпаком и функцией рециркуляции. Конструкция таких сепараторов способствует оптимальному распределению воздуха. Технические характеристики вибропневмосепараторов данной фирмы представлены в таблице 3.

Таблица 3 Технические характеристики вибропневмосепараторов Damas

Вибропневмосепараторы фирмы Petkus имеют возможность регулировки частоты колебаний деки, а сами покрыты сменной воздухопроницаемой тканью или проволочной сеткой. Колебания деки осуществляются противовесомэксцентриком, а равномерное распределение воздуха обеспечивается пневмосистемой с вентилятором под декой. Наклон деки плавно регулируется в обоих направлениях, также регулировки имеются для подачи семян, частоты колебаний

222

деки. Технические характеристики вибропневмосепараторов данной фирмы представлены в таблице 4.

Особенностями вибропневмосепараторов Westrup (Дания) является дека с регулируемыми вручную отверстиями для разделения семян по фракциям, легкая установка направляющих в накопительном бункере, обеспечивающая хорошее разделение семян разных культур [3]. Воздушная система равномерно распределяет воздух в системе за счет воздухораспределительной пластины и позволяет хорошо разделять легкие и тяжелые примеси за одну операцию, деки могут заменяются. Имеются регулировки скорости деки и вентилятора частотным преобразователем, гидравлическая регулировка наклона деки, воздухозаборник имеет фильтровальную ткань для обеспечения чистоты воздуха внутри машины. Регулировки осуществляются с помощью пульта управления с сенсорным экраном, имеется система памяти регулировок. Краткие технические характеристики вибропневмосепараторов данной фирмы представлены в таблице 5.

Таблица 5

Технические характеристики вибропневмосепараторов Westrup

Отечественные вибропневмосепараторы представлены множеством моделей [5, 7]. Так, машина МОС-9 выпускается в двух модификациях. МОС-9С имеет клиноременный вариатор для изменения частоты колебаний деки, а МОС-9Н для осуществления этой регулировки комплектуется частотным регулятором.

Машина СВП-7 применяется в составе зерноочистительных агрегатов и линий послеуборочной обработки зерна. Для работы необходимо предварительно очистить семена на воздушно-решетных машинах и триерах, семена должны кондиционную влажность. Технические характеристики отечественных пневматических сортировальных столов представлены в таблице 6.

223

Вывод. Перспективными направлениями совершенствования машин являются: использование дек оригинальной формы, применение более лучших конструкционных материалов и бесступенчатого изменения параметров и режимов работы, а также автоматизация процесса сепарирования и компьютеризация машин.

Литература

1.Вибропневмосепараторы Oliver Mahufacturing: [Электронный ресурс]. URL: https://www.olivermanufacturing.com (Дата обращения: 28.02.2021).

2.Вибропневмосепараторы Ocrim: [Электронный ресурс]. URL: https://www.ocrim.com

(Дата обращения: 01.03.2021).

3.Вибропневмосепараторы Westrup: [Электронный ресурс]. URL: https://www.westrup.com (Дата обращения: 02.03.2021.)

4.Галкин В.Д. Сепарация семян в вибропневмоожиженном слое: технология, техника, использование : монография / В.Д. Галкин, В.А. Хандриков, А.А. Хавыев; ВГБОУ ВО «Пермский аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова». - Пермь : ИПЦ

«ПрокростЪ», 2017 - 170 с.

5.Галкин, В.Д. Технологии, машины и агрегаты послеуборочной обработки зерна и подготовки семян / В.Д.Галкин, А.Д.Галкин ВГБОУ ВО «Пермский аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова». – Пермь : ИПЦ «Прокростъ», 2021. – 234 с.

6.Информационный портал Пищевик: [Электронный ресурс]. URL: https://mppnik.ru (Дата обращения: 01.03.2021).

7.Сайт «Техноград» : [Электронный ресурс]. URL: https://agrometall.ru (Дата обращения:

03.03.2021).

УДК 621.357

Р.А. Патокин А.Г. Анфалов – магистранты; А.М. Кашфуллин – инженер-технолог;

ООО ВВСТ, Московская область, г. Подольск, Россия; С.Г. Гурьянов – научный руководитель, доцент, ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

ВОПРОСЫ ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОЦЕССА МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ

Аннотация. В статье рассмотрены вопросы экологической безопасности при осуществлении микродугового оксидирования. Несмотря на фактическую экологичность процесса микродугового оксидирования, существует необходи-

224

мость утилизации отработанного электролита с учетом его химической природы, что выступает серьезной проблемой экологической безопасности производства. В статье представлены вероятные негативные моменты влияния МДО процесса на окружающую среду, а также приведены возможные направления решения проблем.

Ключевые слова: микродуговое оксидирование, МДО, экология, безопасность, покрытие, сплав, обработка, поверхность, алюминий, электролит

Современные экологические требования к организации производства требуют соблюдения безопасности технологических процессов, по возможности, исключения из производства агрессивных, вредных и токсичных веществ. Роль металлов, как основного конструкционного материала во всех отраслях промышленности, по всей видимости, будет сохраняться. При этом в современной технике все больше используют металлы с высокой удельной прочностью. К таким металлам относится алюминий, сплавы алюминия, слоистые металл-полимерные композитные материалы. При этом во многих отраслях востребованными остаются алюминий и сплавы на его основе.

Прочность и ресурс работы металлических деталей, используемых в агрессивных средах, в технологических процессах с высокой температурой, определяется особенностью подготовки поверхности материала (изделия) к взаимодействию со средой. В таких условиях повышенное внимание исследователей уделяется способам подготовки поверхности металлических деталей к использованию, повышение эксплуатационных свойств: прочности, износостойкости, термо- и коррозионной стойкости. Способом, позволяющим активно влиять на поверхность металлических деталей, изменяя ее свойства, выступает микродуговое оксидирование (МДО).

Целью данного исследования выступает изучение проблемы экологической безопасности микродугового оксидирования. Методами исследования выступает анализ научных источников на предмет выявления негативных компонентов экологической безопасности технологии МДО.

МДО-процесс относится к электрохимическим способам получения металлических покрытий. Сущность процесса МДО заключается в нанесении на поверхность металла оксидной пленки. В растворе электролита под действием микроразрядов на поверхности металлической детали происходит образование оксидной пленки. При этом обработка поверхности микроразрядами позволяет получить покрытие с более высокими эксплуатационными свойствами (более прочное, менее пористое, более устойчивое к износу за счет большей толщины покры-

тия)[1].

Процесс МДО авторами многих научных исследований называется одним из экологически щадящих [1;2]. Такое мнение сформировалось благодаря тому, что в данной технологии не используются токсичные вещества. В сравнении, например, с традиционным анодным оксидированием, в оксидировании техноло-

225

гией МДО значительно сокращается продолжительность процесса, что снижает затраты на проведение процесса при этом полученное покрытие обладает более приемлемыми свойствами (высокой микропрочностью, большей толщиной покрытия, большей равномерностью, меньшей пористостью [2]). Существенным преимуществом МДО выступают: простота технологического оборудования, применение экологически чистых и неагрессивных электролитов, возможность нанесения покрытия на сложнопрофильные изделия, отсутствие необходимости предварительной подготовки изделий [2;3].

Как отмечают А.Н. Новиков, с соавт., благодаря названным свойствам МДО-покрытия приобретают все большее применение в ремонтном производстве, что оправдано также и тем, что экономически более целесообразно произвести ремонт детали, с упрочнением МДО, чем приобретать новую [3].

Несмотря на экологичность процесса МДО, существуют мнения о возможном негативном его воздействии на окружающую среду.

А.Н. Новиков с соавт. проблемой экологической безопасности в МДО процессах называют необходимость утилизации отработанного электролита [3]. Электролиты для микродугового оксидирования делятся на составы:

1.Растворы кислот и щелочей (оксидный слой образуется за счет окисления металла основы).

2.Растворы жидкого стекла (покрытие формирует восстанавливаемый ме-

талл).

3.Растворы с образованием покрытия с восстановлением и окислением металла основы одновременно [3, с. 114].

Возможными загрязнителями окружающей среды в процессах МДО выступают моющие растворы, применяемые для очистки деталей перед нанесением покрытия, содержащие поверхностно-активные вещества (ПАВ). Присутствие в сточных водах ПАВ затрудняет их очистку распространенными способами. В таком случае, для удаления ПАВ из сточных вод, используют: упаривание, мембранный процесс, сорбционные процессы, озонирование, ионный обмен, мокрое сжигание [3, с. 114].

В процессе длительного использования в технологии МДО происходит загрязнение электролита гидроокисью алюминия, комплексными соединениями алюминия. Для повышения качества процесса (качества получаемого покрытия), а также возможности повторного использования электролита необходимо проводить очистку раствора (регенерацию) посредством фильтрации с применением смешанного фильтра (кварцевый песок, антрацит, пористый полимер) [3].

Сброс отработанного электролита в канализационную сеть без очистки запрещен. Поэтому для соблюдения экологической безопасности процесса МДО применяются различные технологии: очистки электролита, удаления ПАВ, нейтрализации технической серной кислотой, фильтрование (физическое и химическое), осаждение присутствующих в отработанном электролите веществ для дальнейшего их использования. В частности, в отработанном силикатно-

226

щелочном электролите в процессе МДО необходимо удалять анионы кремнезема (химическим осаждением или и применением ионного обмена).

Так, Н.Ю. Дударева в диссертационном исследовании поднимает вопрос об экологическом воздействии МДО на окружающую среду. В качестве основного негативного фактора воздействия на окружающую среду процесса МДО называется необходимость утилизации электролита после проведения процесса [4].В процессе МДО использовался силикатно-щелочной электролит. Для решения проблемы утилизации отработанного электролита в работе [4] были предложены:

-снижение водородного показателя посредством нейтрализации технической серной кислотой;

-проведение аэрации электролита, что приведет к окислению К+ до K2O с возможностью последующего использования в качестве удобрения в сельском хозяйстве.

Одним из возможных направлений использования отработанного электро-

лита, учитывая его повышенную щелочность (pH = 12,1 12,9), может быть использование для нейтрализации кислых почв в сельском хозяйстве, кроме того, возможным направлением использования отработанного электролита выступит химическое осаждение кремнезема с последующим прессованием и использованием в качестве строительных материалов.

Известным направлением повышения экологической безопасности произ- водственно-промышленных процессов в производстве металлов, обработке поверхностей деталей из металлов и сплавов с получением повышающих эксплуатационные свойства деталей покрытий являются замена токсического компонента электролита (токсичных соединений хрома (+6) в электролитическом (анодном) оксидировании алюминиевых сплавов в комбинированном электролите [5], на менее токсичный компонент. Несмотря на отсутствие в технологии МДО токсичных агентов, есть мнение, что в процессах МДО часть компонентов из производственной среды удаляется в виде выделяемых веществ [6].

Таким образом, проведенное исследование позволяет сделать ряд выводов. Технологию микродугового оксидирования можно назвать экологически щадящим процессом, поскольку оно не предполагает использования токсичных компонентов для получения покрытий. В то же время, негативным последствием МДО выступает необходимость утилизации отработанного электролита, что предполагает особое внимание методам утилизации, необходимости поиска направлений утилизации с учетом химического состава компонентов электролита. Кроме того, в исследованиях показано возможное негативное влияние процесса на воздушную среду рабочей зоны, что требует поиска оптимальных механизмов обеспечения охраны труда и снижения объемов капельного распространения электролита, выделения возможных летучих компонентов в окружающую среду.

Литература 1. Защитные покрытия: учеб. пособие / М. Л. Лобанов, Н. И. Кардонина, Н. Г. Россина, А.

С. Юровских. – Екатеринбург: Изд-во Урал.ун-та, 2014. 200 с.

227

2.Нурутдинов А.Ш., Хохлов А.Л., Степанов В.А., Марьин Д.М., Сафаров К.У. Микродуговое оксидирование // Инновации в науке. 2013. № 16-1. С. 121-127.

3.Вопросы экологии технологии микродугового оксидирования [Электронный ресурс] / А.Н. Новиков. - Экологическая безопасность региона: опыт, проблемы, пути решения - : [Б.и.],

2004 .- 5 с. C.112-116 . - Режим доступа: https://rucont.ru/efd/142265

4.Дударева Н.Ю. Повышение работоспособности поверхностей деталей двигателей внутреннего сгорания формированием наноструктурного поверхностного слоя методом микродугового оксидирования : автореферат дис. ... доктора технических наук: 05.16.08 / Дударева Наталья Юрьевна; [Место защиты: Уфим. гос. авиац.-техн. ун-т]. - Уфа, 2018. 35 с.

5.Павловская Т.Г., Волков И.А., Козлов И.А., Наприенко С.А. Экологически улучшенная технология обработки поверхности алюминиевых сплавов // Труды ВИАМ. 2016. №7 (43). С. 11-18.

6.Плошкин В.В., Лихман Е.В. Охрана труда при микродуговом оксидировании сплавов на основе алюминия // Машиностроение и инженерное образование. 2007. № 3. С. 53-60.

УДК 627.7.015

Р.А. Патокин – магистрант; А.Г. Анфалов – магистрант;

А.М. Кашфуллин – инженер-технолог;

ООО ВВСТ, Московская область, г. Подольск, Россия; С.Г. Гурьянов – научный руководитель, доцент, ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

МИКРОДУГОВОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ КАК СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ

Аннотация. В статье рассмотрены особенности микродугового оксидирования (МДО) в обработке деталей из алюминия и сплавов способом микродугового оксидирования. Представлены параметры процесса оксидирования. На основе научных исследований выявлены условия, способствующие упрочнению алюминиевых деталей. Сделан вывод об эффективных условиях процесса микродугового оксидирования.

Ключевые слова: оксидирование, покрытие, микродуговое оксидирование, прочность, поверхность, алюминий, сплав, упрочнение

Алюминий и сплавы на его основе отличаются ценными эксплуатационными свойствами, малой плотностью при высокой тепло- и электропроводности. Благодаря уникальным эксплуатационным свойствам алюминий получил широкое распространение в различных отраслях промышленности страны: машиностроении, медицине, авиации, архитектуре и строительстве, космической технике, судостроении и во многих других. В обычных условиях поверхность алюминия покрыта оксидной пленкой толщиной порядка 4-5 нм [1, с. 138], частично защищающей поверхность деталей из алюминия от воздействия атмосферы и агрессивных сред. В то же время, оксидная пленка за счет высокой пористости, малой толщины не несет функции защиты, не способствует в полной мере предотвращению разрушения деталей и механизмов. Функции защиты поверхностей деталей из алюминия в таких условиях призваны выполнять специально создаваемые оксидные покрытия, получаемые как традиционным анодированием, так и с помощью технологии микродугового оксидирования.

228

Полученное посредством микродугового оксидирования покрытие обладает хорошими тепло и электроизоляционными свойствами, антипригарными, антикоррозионными и пр.

Целью данной статьи выступает исследование свойств микродугового оксидирования, как способа упрочнения деталей из алюминия.

Всоответствии с поставленной целью необходимо проанализировать опыт применения микродугового оксидирования в процессах образования оксидных покрытий при защите деталей из алюминия и сплавов на его основе. Следует проследить особенности процесса микродугового оксидирования, условия и параметры, оказывающие влияние на прочность деталей, защищаемых покрытием. Следует так же выявить условия получения покрытий, способствующих наибольшей прочности деталей.

Всоответствии с определенными целями и задачами, методами исследования выступили: общенаучные методы анализа, синтеза, обобщения. И специальные методы – эмпирический (сравнительное исследование известных условий и опыта использовании микродугового оксидирования для повышения качества алюминиевых деталей посредством упрочнения), выявления оптимальных условий процесса получения оксидированного покрытия.

Наиболее распространенными тепловыми двигателями являются двигатели внутреннего сгорания. Компактные размеры при высокой экономичности и долговечности приводят к востребованности ДВС во всех отраслях народного хозяйства. Как определяют авторы некоторых исследований [2], современным методом получения покрытий (методом поверхностной обработки) выступает микродуговое оксидирование (МДО), относящийся к электрохимическим процессам. Этом метод позволяет получить керамикоподобные покрытия с уникальным комплексом свойств (износостойкость, коррозионностойкость, теплостойкость, электроизоляционные свойства, декоративные покрытия.

Особенностью процессов МДО выступает участие в процессе формирования покрытия поверхностных микроразрядов, которые оказывают специфическое влияние на качество формируемого покрытия, что выражается в изменении оксидных слоев, повышении качества покрытия в сравнении с обычными анодными пленками [2].

Положительными чертами МДО является его экологичность, при этом отсутствует необходимость тщательной подготовки поверхности к процессу, а так же применения холодильного оборудования для получения довольно внушительных по толщине покрытий.

Сущность микродугового оксидирования заключается в том, что на деталь, расположенную в электролитической ванне, через специальный источник питания подается ток, приводящий к образованию на поверхности детали микроплазменных разрядов, под воздействием которых поверхностный слой перерабатывается в оксид алюминия. В результате на поверхности детали образуется прочный оксидированный слой.

229