Розробка технології відновлення отворів у корпусних деталях сільськогосподарської техніки нанокомпозитними матеріалами

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorПотоскаєв, Олексій Миколайович
dc.date.issued2026-05-26
dc.descriptionПотоскаєв О.М. Розробка технології відновлення отворів у корпусних деталях сільськогосподарської техніки нанокомпозитними матеріалами : дис. ... д-ра філософії за спеціальностю: 133 / Полтавський державний аграрний університет. Полтава, 2026. 226 с.
dc.description.abstractДисертаційна робота присвячена пошуку способів вирішення науково-прикладної задачі підвищення ресурсу корпусних деталей сільськогосподарської техніки за рахунок розроблення нанокомпозитного матеріалу на основі еластомеру Ф-40, а також технології відновлення посадкових отворів під підшипники кочення. Актуальність теми зумовлена високою часткою корпусних деталей у структурі витрат на ремонт машинно-тракторного парку (до 25–30% загальних витрат) та локальним характером їх пошкоджень, що робить доцільним саме відновлення, а не виготовлення нових корпусів. Використання традиційних полімерних композитів стримується їх низькою теплопровідністю, недостатньою термостійкістю та обмеженою адгезією до металевих основ. Це погіршує тепловий стан і довговічність відновлених підшипникових вузлів. Метою роботи є підвищення довговічності та поліпшення теплового стану посадок підшипників кочення у корпусних деталях сільськогосподарської техніки за рахунок розроблення та наукового обґрунтування технології відновлення отворів нанокомпозитом на основі еластомеру Ф-40, наповненого металевими наночастинками. Для досягнення поставленої мети послідовно вирішено комплекс задач: проаналізовано структуру дефектності корпусних деталей і характер пошкодження посадок «корпус – підшипник»; узагальнено досвід застосування полімерних композитів у відновленні отворів; обґрунтовано вибір еластомеру Ф-40 як матриці та металевих нанонаповнювачів; досліджено деформаційно-міцнісні, адгезійні та теплофізичні властивості нанокомпозиту; розроблено математичні моделі, що описують роботу матеріалу в умовах експлуатаційних навантажень; сформовано раціональні параметри технологічного процесу відновлення та підтверджено ефективність його результатів експериментально й виробничими випробуваннями. Об’єктом дослідження є плівки, покриття та відновлені посадки типу «корпус – підшипник кочення», сформовані на поверхні отворів корпусних деталей за допомогою нанокомпозиту на основі еластомеру Ф-40. Предметом дослідження виступають деформаційно-міцнісні, адгезійні та теплофізичні характеристики створеного нанокомпозиту, закономірності формування напружено-деформованого стану й теплового поля у відновлених посадках, а також довговічність підшипникових вузлів за умов реальної експлуатації сільськогосподарської техніки. Методологічною основою роботи є положення інженерного матеріалознавства, теорії міцності й довговічності матеріалів, теорії теплопровідності та механіки руйнування в поєднанні з загальними принципами надійності машин і системним підходом до аналізу технічних об’єктів. Використано теоретичний аналіз наукових публікацій, стандартів та нормативних документів, стандартизовані методики випробувань полімерів (на розтяг, стиск, згин, зсув, відрив) і адгезійних з’єднань «полімер –метал», методики визначення теплостійкості, термостійкості, теплопровідності та температуропровідності полімерних і композиційних матеріалів. Для опису впливу структури композиту і режимів навантаження застосовано регресійний аналіз, багатофакторне планування експерименту й розрахунково експериментальне моделювання теплового стану підшипникових вузлів, відновлених нанокомпозитом. Наукова новизна отриманих результатів: вперше теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено можливість істотного підвищення теплопровідності, теплостійкості та довговічності полімерних покриттів посадок підшипників кочення за рахунок введення в еластомерну матрицю Ф-40 металевих наночастинок алюмінію та міді; запропоновано та розвинено регресійні моделі, які пов’язують питому роботу руйнування плівок нанокомпозиту, показники міцності й адгезії з концентрацією нанонаповнювачів, параметрами структури та режимами термовпливу; уточнено уявлення про закономірності зміни коефіцієнтів старіння за міцністю та відносним подовженням для нанонаповнених еластомерів у порівнянні з вихідною полімерною матрицею, що дозволило кількісно оцінити зростання термостійкості композиту в 1,8 рази за міцністю та в 1,4 рази за деформацією; розвинуто підходи до моделювання теплового стану підшипникових вузлів з урахуванням підвищеної теплопровідності нанокомпозитного шару, що забезпечує більш рівномірний розподіл температури в зоні контакту «корпус –підшипник». Практичне значення роботи полягає у створенні нового нанокомпозиту на основі еластомеру Ф-40 складу: 100 мас. ч. еластомеру, 2,0 мас. ч. нанопорошку алюмінію та 1,6 мас. ч. нанопорошку міді, що забезпечує підвищення адгезійної міцності до сталі з 3310 до 9560 Н/м, зростання теплопровідності з 0,56 до 21,8 Вт/(м·К) (у 38,9 рази) та підвищення умовної теплостійкості з ≈100 до ≈123°С. Розроблено технологію відновлення посадкових отворів корпусних деталей нанокомпозитом Ф-40 + Al + Cu, що дозволяє відновлювати посадки підшипників при діаметральному зносі до 0,25 мм, забезпечує зниження температури деталей підшипникового вузла до 16 °С у порівнянні з ненаповненими полімерними вкладами та досягає річного економічного ефекту близько 160 тис. грн на одному ремонтному підприємстві. Технологію апробовано у виробничих умовах, підтверджено відсутність випадків передчасного руйнування відновлених посадок підшипників та зменшення витрат на ремонт корпусних деталей. Особистий внесок здобувача полягає у постановці та деталізації наукової задачі, формуванні програми досліджень, розробленні складу нанокомпозиту, проведенні більшості експериментів з визначення деформаційно-міцнісних, адгезійних та теплофізичних характеристик матеріалу, обробці експериментальних даних і побудові регресійних моделей, участі у створенні технології відновлення отворів та її виробничій перевірці, інтерпретації результатів і формулюванні висновків. Окремі елементи методичного забезпечення й експериментального обладнання виконані за участю наукового керівника та співвиконавців, про що зазначено у співавторських публікаціях. Робота пов’язана з науковими програмами, планами та темами кафедри механічної та електричної інженерії Полтавського державного аграрного університету, спрямованими на підвищення надійності машинно-тракторного парку та розвиток ресурсозберігаючих технологій ремонту техніки агропромислового комплексу. Отримані результати увійшли до виконання комплексних тем з дослідження й впровадження прогресивних способів відновлення сільськогосподарських машин, а також використовуються в освітньому процесі при викладанні дисциплін, пов’язаних з технічним сервісом,технологією ремонту та нанотехнологіями в машинобудуванні. Апробація результатів дослідження здійснювалася на науково-практичних конференціях різного рівня, де обговорювалися питання застосування еластомерних нанокомпозитів у технічному сервісі, моделювання теплового стану підшипникових вузлів, оптимізації технологічного оснащення для відновлення отворів корпусних деталей. Основні положення дисертації доповідалися на профільних заходах, присвячених проблемам підвищення надійності сільськогосподарської техніки та ефективності ремонтного виробництва. За темою дисертації опубліковано наукові праці, серед яких статті у фахових виданнях України та тези доповідей на вітчизняних, міжнародних конференціях. У цих публікаціях висвітлено формування властивостей нанокомпозиту на основі Ф-40, результати дослідження його деформаційно-міцнісних, адгезійних і теплофізичних характеристик, моделі роботи відновлених посадок підшипників, а також технологію відновлення отворів корпусних деталей, результати її впровадження. Удосконалено: методи контролю якості нанокомпозитних полімерних покриттів для відновлення посадкових отворів корпусних деталей, що передбачають комплексну оцінку їхньої мікроструктури, деформаційно-міцнісних, адгезійних, трибологічних та теплофізичних характеристик. Запропоновано поєднання випробувань на міцність та тріщиностійкість плівок, адгезії до сталевої основи, мікротвердості, зносостійкості, теплостійкості, термостійкості в умовах ОДКВ, а також аналізу теплового балансу вузла «корпусна деталь – підшипник» для всебічної оцінки працездатності отриманих покриттів. Отримало подальший розвиток: підхід до адаптації та оптимізації технології відновлення посадкових отворів корпусних деталей сільськогосподарської техніки нанокомпозитними матеріалами на основі еластомеру Ф-40,модифікованого нанопорошками алюмінію та міді. Розроблено рекомендації щодо вибору складу нанокомпозиту, товщини відновлювального шару, геометрії ріжучого інструменту та режимів калібрування залежно від рівня зносу, умов навантаження та теплового режиму підшипникового вузла, а також методику ресурсної та техніко-економічної оцінки доцільності застосування розробленої технології.
dc.identifier.urihttps://dspace.pdau.edu.ua/handle/123456789/21358
dc.language.isouk
dc.publisherПолтавський державний аграрний університет
dc.subjectнанокомпозитні матеріали
dc.subjectеластомер Ф-40
dc.subjectнанопорошки алюмінію та міді
dc.subjectполімерні покриття
dc.subjectвідновлення посадкових отворів
dc.subjectкорпусні деталі
dc.subjectпідшипникові вузли
dc.subjectадгезія
dc.subjectдеформаційно-міцнісні властивості
dc.subjectтеплостійкість
dc.subjectтермостійкість
dc.subjectтеплопровідність
dc.subjectтепловий баланс
dc.subjectмікротвердість
dc.subjectзносостійкість
dc.subjectресурс відновлених посадок
dc.subjectоптимізація складу нанокомпозиту
dc.subjectтехнологічні параметри відновлення
dc.subjectрегресійне моделювання
dc.subjectекономічна ефективність
dc.subjectвпровадження у ремонтне виробництво
dc.titleРозробка технології відновлення отворів у корпусних деталях сільськогосподарської техніки нанокомпозитними матеріалами
dc.typeThesis
Файли
Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
Дисертація Потоскаєв О.М..pdf
Розмір:
6.1 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
17.09 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити
Зібрання
133 «Галузеве машинобудування»