Предложена также конструкция кассетного сальника для сельско-хозяйственных машин, рис.8, работающих в жестких условиях эксплуатации. Если "губу" сальника выполнить конической с концентрическими уплотняющими нарезками в форме усеченной пирамиды и без пружины, то такая "губа" позволяет компенсировать погрешности изготовления и сборки, и допускает увеличенное смещение центра сальника и эксцентриситета вала.

Рис.8. Конструкция кассетного сальника дискатора БДМ 60*85*15, 1а - классическая “губа”, 1б - коническая “губа”: 1 - каркас металлический наружный уплотняющей обоймы, 2 - каркас металлический втулки с рабочей частью, 3 - шлифованная поверхность гильзы, 4 - каркас металлический внутренней уплотняющей гильзы, 5 - металлическая пружина, 6 - лакированные поверхности (ПТФЭ-лак), 7 - коническая “губа”.

Рис.9. Сальник 7406-1005160 МКВ: а) сегмент сальника после наработки 400 часов, б) вырезанный фрагмент конической “губы”, в) сечение “губы”.

Это техническое решение прошло проверку на наработку и герметичность на примере сальника двигателя КАМАЗа 7406-1005160 тип МКВ (манжета коническая винтовая, 120*150*12 мм) при смещении центров вала и сальника 0,8 мм. Износ рабочей части сальника составил 0,13 мм при 400 часах наработки, что является допустимым (см. рис.9).

Динамические испытания на испытательном стенде показали, что рабочая часть сальника, выполненная в форме гусеницы с винтовым профилем предпочтительнее формы в виде концентрических колец. Шаг винтового профиля составляет 1,0±0.1мм, угол наклона 10…15⁰.

Таким образом, нами предложено многобарьерное лабиринтное уплотнение, которое противодействует проникновению грунта при больших давлениях и обеспечивает длительную эксплуатацию сальника.

Для изготовления кассетного сальника, выбраны резиновые смеси условных шифров 420-264 и 406 на основе фторкаучука Viton B651s и отечественного фторсополимера СКФ-264В/5.

Таблица 19. Результаты исследования резин сальника дискатора

Для повышения абразивостойкости резин (табл. 19), в их состав дополнительно вводился минеральный наполнитель волластонит Tremin 283-600EST, а для уменьшения коэффициента трения - графитовый концентрат С-2. Из данных табл. 19 следует, что свойства исследуемых резин для изготовления сальника дискатора соответствуют нормам ТУ.

Глава 6 посвящена разработке составов, конструкции и технологии производства многослойных топливных шлангов стандарта Euro 4.

Топливные шланги состоят из наружного, промежуточного и внутреннего слоев. Развитие современного автомобилестроения ужесточает требования экологических норм к топливным шлангам. На сегодняшний день к топливным шлангам предъявляются требования не ниже стандарта Euro 4. Промежуточный слой состоит из резины на основе нитрильного и эпихлоргидринового каучуков, внутренний на основе фторкаучука и наружный на основе эпихлоргидринового каучука. Такая конструкция обеспечивает высокие барьерные характеристики для топлива.

Для внутренней камеры топливных шлангов были разработаны новые резиновые смеси на основе фторкаучуков (табл. 20), характеризующиеся низкими значениями топливопроницаемости.

Таблица 20. Составы для внутренней камеры рукавных изделий

В составе разработанных резиновых смесей 4930-102 и 4930-108 часть каучука Dai-El G-558, либо весь каучук (резиновая смесь 4930-264) заменены на каучуки других марок. Кроме того, в состав предлагаемых резин введены такие компоненты как бисфенол А, бисфенол ДФ-8, бензилтрифенилфосфонийхлорид, октаэтилтетраамидофосфонийбромид, ДБС, Афлюкс-54. Такое изменение состава одновременно обеспечивает снижение стоимости рукавного изделия за счет использования более дешевых каучуков и вулканизующей группы. Для изготовления внутренней камеры топливных шлангов выбрана резиновая смесь 4930-264 на основе отечественного терполимера СКФ-264/3.

Реологические свойства разработанных резиновых смесей удовлетворяют требованиям для дальнейшей переработки методом экструзии. Для разработанных резиновых смесей были проведены испытания физико-механических свойств, табл.21.

По физико-механическим свойствам, разработанные резиновые смеси удовлетворяют требованиям ТУ 2556-119-00149289-2001.

Таблица 21. Физико-механические свойства составов для внутренней камеры рукавов

Для промежуточного слоя рукавных изделий в производстве используется резиновая смесь марки 8100-1 на основе эпихлоргидринового каучука Epichlomer C. Стоимость разработанного состава резиновой смеси 8100-10, на основе комбинации эпихлоргидринового и нитрильного каучуков, дешевле на 80 руб/кг и соответствует по физико-механическим показателям ТУ, табл.22.

Таблица 22. Физико-механические свойства составов для промежуточного и наружного слоев

Для наружного слоя рукавного изделия разработана резиновая смесь 8000-12 на основе комбинации эпихлоргидринового Epichlomer CG-107 и бутадиен-нитрильного Krynac 4975 каучуков.

Реологические свойства разработанных резиновых смесей удовлетворяют требованиям для переработки методом экструзии.

Увеличение адгезии промежуточного и внутреннего слоев шланга достигалось введением в сосотав смеси промежуточного слоя эпоксидной смолы, в сочетании с резиновой крошкой, из отходов фтористой резины, содержащей бисфенол А и гидроксид кальция.

Изготавливалась резиновая смесь на основе эпихлоргидринового и нитрильного каучуков, состоящая из (масс. ч. на 100 частей массы каучука): Epichlomer C - 50,0; БНКС-28АМН - 50,0; ускорителя вулканизации Nostiser SS - 0,6; сшивающих агентов - серы молотой - 0,3 и Mixland ETU-80GAF140 - 1,7; наполнителя слабой активности оксид магния - 5,0; антиозонанта Ecaland NDBC-pd - 1,0; адгезирующей добавки P-152 - 1,5; мягчителей - кислоты стеариновой Т-32 - 3,0, ДБС - 9,5 и масла "ПМ" - 0,1; наполнителей - ТУ N-550 - 40,0 и Carplex 1120 - 23,0. В указанную резиновую смесь для увеличения адгезии вводились эпоксидная смола ЭД-20 в количестве 2,2 - 6,2 масс. ч. и резиновая крошка из отходов фтористой резины 420-37 на основе смеси каучуков CКФ-26 ВС и CКФ-26 ОНМ в количестве 14,4 - 28,0 масс. ч. Прочность при расслоении слоев приведенных диапазонов увеличивается в 2-2,5 раза, табл.23.

Таблица 23. Прочность при расслоении слоев шланга, Н/см

Результаты испытаний топливных шлангов с использованием разработанной резиновой смеси на основе эпихлоргидринового и нитрильного каучуков и фтористой крошки соответствуют норме ТУ, табл.24.

Таблица 24. Результаты испытаний топливных шлангов ШЛ 7,94х14,29 с использованием разработанной резиновой смеси по ТУ 305.57089-95

Значения динамического модуля сдвига G* для резиновых смесей 8100-1, 8100-10, 4930-2 и 4930-264 близки при деформации около 500%, что сопоставимо с деформациями при экструзии, значит, они будут хорошо соэкструдироваться. Имеются существенные различия значения показателя G* резиновых смесей 4930-102, 4930-108 и резиновых смесей 8100-1, 8100-10, следовательно, способность к соэкструзии будет ниже, что подтверждается также при переработке их на технологической линии. При этом резиновые смеси 4930-102 и 4930-108 при соэкструзии с 8100-1 и 8100-10 образуют дефект в виде "гофры".

а) б)

Рис.10. Зависимость динамического модуля сдвига от деформации для составов резиновых смесей а) с промежуточным слоем из стандартной резиновой смеси 8100-1, б) с разработанной резиновой смесью 8100-10: 1 - 8100-1; 2 - 8100-10; 3 - 4930-102; 4 - 4930-108; 5 - 4930-264; 4930-2

На основании литературных данных и анализа материалов, используемых для снижения топливопроницаемости, предложено использовать в качестве "барьерного" слоя фтортермопласты: тройной фторполимер тетрафторэтилена, гексафторпропилена и винилиденфторида (ТНV-500G, ТНV-815G фирма "3М"); сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена (FEP фирма "Du Pont"); сополимер фтортермопласта и фторкаучука (F-TPV SV-1030 и SV-1050 фирма "Daikin").

Результаты исследования по определению адгезионной прочности фтортермопластичных плёнок с резиной приведены в табл.25.

Таблица 25. Прочность при расслоении резина - фтортермопласт

Вследствие низкой адгезии к резинам использование термопластов THV-815G, FEP, F-TPV SV-1030, SV-1050 не представляется возможным, Полимер ТНV-500G обеспечивает значения прочности при расслоении 14,3-15,3 Н/см, а его температура плавления 165⁰С, обеспечивает возможность вулканизации в котлах перегретым паром при давлении 6 атм., температуре 170⁰С в течение 30 мин. В этих условиях THV 500G подплавляется и адгезия возрастает. Другие материалы: F-TPV SV-1030, SV-1050, FEP, THV 815G в данных условиях вулканизации не размягчаются и, соответственно, неудовлетворительно адгезируются с фторкаучуками.

Качество рукавных изделий оценивали по топливопроницаемости шлангов наливной горловины 21083-1101080 с внутренним диаметром 49,5 мм (табл.26) и топливных шлангов длиной 300 мм (табл.27).

Таблица 26. Топливопроницаемость исследованных конструкций шлангов наливной горловины 21083-1101080

* - норма стандарта Euro-3, ** - норма стандарта Euro-4.

Из табл.26 следует, что для образца №2, усиленного "барьерным" слоем из плёнки THV-500G, значение топливопроницаемости составляет 16 г/м²/сутки при 23 ⁰С. При этом шланг сохраняет каркасность и выдерживает разрушающее давление гидравлики 0,8 МПа. Таким образом, применение "барьерного" слоя из фтортермопласта обеспечивает как снижение топливопроницаемости, так и усиление конструкции рукава, что исключает оплётку нитью. Однако наличие в составе образца №2 резиновой смеси 8100-10, набухающей в топливе, приводит к диффузии топлива по торцам шланга. Для достижения уровня топливопроницаемости рукавных изделий до стандарта Euro 4 смесь 8100-10 из состава образца исключили.

Из результатов табл.27 видно, что применение барьерного слоя на основе фтортермопласта THV 500G снижает значение топливопроницаемости шланга ШЛ 7,94х14,29 до стандарта Euro 4.

Таблица 27. Топливопроницаемость топливного шланга ШЛ 7,94х14,29

* - норма стандарта Euro 3, ** - норма стандарта Euro 4.

Разработана усовершенствованная конструкция шланга наливной горловины отличающаяся от стандартной тем, что в конструкции примененется пленка фтортермопласта THV-500G (рис.11). Пленка наносится экструзией фтортермопласта THV-500G (2), толщиной 0,2±0,1 мм, непосредственно на слой внутренней камеры из фтористой резины 4930-264 (1) толщиной 1,3±0,2 мм. Затем на камеру наносится наружный слой из резиновой смеси 8000-12 (3) на основе эпихлоргидринового каучука толщиной 6,4±0,5 мм.

Разработана также конструкция топливного шланга удовлетворяющего стандарту Euro 4 (рис.12).

Рис.11. Схематичное изображение шланга наливной горловины стандарта Euro 4: 1 - внутренняя камера; 2 - барьерный слой из фтортермопласта THV-500G; 3 - наружная камера из резиновой смеси 8000-12

Рис.12. Схематичное изображение топливного шланга стандарта Euro 4 Ф-264/THV 500G / 8100-10/нить Кевлар /8000-12: 1 - дорн; 2 - внутренняя камера; 3 - барьерный слой из фтортермопласта THV-500G; 4 - промежуточная камера; 5 - слой оплеточной нити Кевлар; 6 - наружная камера

Конструкции топливного шланга и шланга наливной горловины включают в себя внутреннюю камеру из резиновой смеси 4930-264, барьерный слой из фтортермопласта THV-500G, наружную камеру из резиновой смеси 8000-12. В топливном шланге после барьерного слоя накладывается промежуточный слой из резиновой смеси 8100-10 и слой оплеточной нити Кевлар.

а) б)

Рис.13. Конструкции топливного шланга (а) и шланга наливной горловины (б), соответствующие стандарту Euro 4: 1 - внутренний слой из резиновой смеси 4930-264; 2 - барьерный слой из фтортермопласта THV-500G; 3 - промежуточный слой из резиновой смеси 8100-10; 4 - нить Кевлар; 5 - наружный слой из резиновой смеси 8000-12

Глава 7 работы посвящена оценке экономической эффективности и экологической экспертизе производства.

Проведено технико-экономическое обоснование разработанных составов наружной части манжет, а также внутреннего и промежуточного слоев топливных шлангов. Расчет сделан исходя из стоимости сырья за 1 кг, табл.28.

Таблица 28. Стоимость серийных и разработанных резиновых смесей

Разработанные резиновые смеси 4930-264 внутреннего и 8100-10 промежуточного слоев рукавных изделий ниже по стоимости серийных на 380 и 80 руб., соответственно, и выше по качеству.

Резиновая смесь 420-67, применяемая для изготовления наружного слоя манжет, на 20 руб. дороже серийной 420-35, но при этом на 10 мин. сокращается время изготовления резиновой смеси, что снижает стоимость за счет увеличения выпуска продукции, улучшаются перерабатываемость и физико-механические свойства.

Проведено исследование потенциальных возможностей образования суперэкотоксикантов при производстве РТИ. Анализом газовоздушной среды участка вулканизации установлено снижение на 20-30% выделения хлорсодержащих продуктов при замене, в составе резин промежуточного слоя шланга, эпихлоргидринового каучука на бутадиен-нитрильный.

Выявлены факторы, оказывающие определяющее влияние на эффективность сорбции 2,3,7,8-тетрахлор-дибензо-п-диоксина (ТХДД). Исследованы характеристики углеродных сорбентов для концентрирования микроколичеств ТХДД. Предложен способ фотолитического разложения с использованием в качестве катализаторов четвертичных фосфониевых солей.

Выводы