donstuAdvanced Engineering Research (Rostov-on-Don)Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)2687-1653Don State Technical University10.23947/1992-5980-2018-18-1-110-117donstu-277Research ArticlePROCESSES AND MACHINES OF AGRO - ENGINEERING SYSTEMSПРОЦЕССЫ И МАШИНЫ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМReliability improvement of lead accumulators of agricultural machinesПовышение надёжности свинцовых аккумуляторов сельскохозяйственных машинhttps://orcid.org/0000-0002-9311-2057БеднарскийВ. В.BednarskyV. V.

Беднарский Виктор Витальевич,доцент кафедры «Сервис транспортных и технологических машин», кандидат технических наук 

346468, г. Новочеркасск, ул. Пушкинская д. 111

346468, Novocherkassk, ul. Pushkinskaya, 111

ngma_meh@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1181-2325ЛайкоД. В.LaykoD. V.

346468, г. Новочеркасск, ул. Пушкинская д. 111

346468, Novocherkassk, ul. Pushkinskaya, 111

euroroads@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7362-5042РевякоС. И.RevyakoS. I.

Ревяко Сергей Иванович, доцент кафедры «Сервис транспортных и технологических машин», кандидат технических наук 

346468, г. Новочеркасск, ул. Пушкинская д. 111

Revyako, Sergey I.,associate professor of the Service of Transport and Production Machines Department, Cand.Sci. (Eng.) 

346468, Novocherkassk, ul. Pushkinskaya, 111

ngma_meh@mail.ruНовочеркасский инженерно-мелиоративный институт им. А .К. Кортунова, Донской ГАУРоссияNovocherkassk Institute of Reclamation Engineering, Don State Аgrarian UniversityRussian Federation201817062018181110117Copyright © Bednarsky V.V., Layko D.V., Revyako S.I., 20182018Беднарский В.В., Лайко Д.В., Ревяко С.И.Bednarsky V.V., Layko D.V., Revyako S.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/277Introduction

Introduction. The solution to the problem of reliability increase of the agricultural and reclamation equipment by improving the key reliability indices of the lead-acid accumulator starter batteries (ASB) under their operation and storage is considered. The work objective is to develop ways to improve the maintainability of the leadacid accumulators of the agricultural and reclamation machines under various operating and storage conditions.

Materials and Methods

Materials and Methods. Methods for increasing the performance characteristics of the lead-acid accumulators in the course of their operation and storage using organic compounds of the sterically hindered phenols (SHP as additives to the electrolyte at the rate of 1 g/l are proposed. The impact of the SHP on the conductor corrosion of smooth and porous lead-dioxide electrodes is assessed. For more objective evaluation of the inhibiting SHP properties, the life time tests of the commercial domestic batteries under plant conditions according to the current GOSTs and by cycling techniques are conducted.

Research Results

Research Results. A technique for increasing the service life of a lead-acid accumulator using the SHP as an additive to the electrolyte is developed, since they have the properties to inhibit the corrosion process of the current collectors of the positive electrode.)

Discussion and Conclusions. The results obtained can be used in the operation of the ASB on the agricultural and reclamation machinery, motor vehicles, and other machines, as they slow down the corrosion process of the positive plate grids. In addition, SHP additives can be effectively applied in the seasonal mode of the lead-acid accumulator operation which is typical for operation in the system of the agro-industrial complex.

Введение

Введение. Статья посвящена решению задачи повышения надёжности работы сельскохозяйственной и мелиоративной техники за счёт улучшения основных показателей надёжности свинцовых стартерных аккумуляторных батарей (АКБ) в процессе их эксплуатации и хранения. Целью работы являлась разработка способов повышения эксплуатационной надёжности свинцовых аккумуляторов сельскохозяйственных и мелиоративных машин при различных режимах работы и хранения АКБ.

Материалы и методы

Материалы и методы. Предложены способы повышения эксплуатационных характеристик свинцовых аккумуляторов в процессе их работы и хранения за счет применения органических соединений класса пространственно-затруднённых фенолов (ПЗФ) в качестве добавок в электролит из расчета 1 г/л. Проведены исследования для оценки действия ПЗФ на коррозию токоотвода гладкого и пористого диоксидсвинцовых электродов. Для более объективной оценки ингибирующих свойств ПЗФ проводили ресурсные испытания серийных отечественных аккумуляторов в заводских условиях по существующим ГОСТам методами циклирования.

Результаты исследования

Результаты исследования. Разработан способ повышения срока службы свинцового аккумулятора за счет применения ПЗФ в качестве добавок в электролит, так как они обладают свойствами ингибировать процесс коррозии токоотвода положительного электрода.

Обсуждение и заключения

Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы в процессе эксплуатации АКБ на сельскохозяйственной и мелиоративной технике, автомобильном транспорте и других машинах, так как замедляют процесс коррозии решёток положительных пластин. Кроме этого, добавки ПЗФ могут быть эффективно использованы при сезонном режиме работы свинцовых аккумуляторов, что характерно при эксплуатации в системе агропромышленного комплекса.

надёжностьсвинцовый аккумуляторпространственно-затруднённые фенолыположительный электродкоррозияэксплуатацияэлектролитreliabilitylead-acid accumulatorsterically hindered phenolspositive electrodecorrosionoperationelectrolyteReferencesЧернов, В. Г. Коррозия положительного токоотвода свинцового аккумулятора / В. Г. Чернов, Ф. И. Кукоз // Защита металлов. — 1988. — Т.24, № 6. — С.972–975.Chernov, V.G., Kukoz, F.I. Korroziya polozhitel'nogo tokootvoda svintsovogo akkumulyatora. [Corrosion of positive current conductor of lead-acid accumulator.] Protection of Metals, 1988, vol. 24, no. 6, pp. 972–975 (in Russian).Горшков, А. Ю. Исследование влияния пластической деформации на коррозионную стойкость токоотводов свинцово-кислотных аккумуляторов / А. Ю. Горшков, Д. Р. Даутов // Техника и технология: новые перспективы развития. — 2014. — № XIV. — C.78–80.Gorshkov, A.Y., Dautov, D.R. Issledovanie vliyaniya plasticheskoy deformatsii na korrozionnuyu stoykost' tokootvodov svintsovo-kislotnykh akkumulyatorov. [Study of plastic deformation impact on corrosion resistance of current conductors of lead-acid batteries.] Tekhnika i tekhnologiya: novye perspektivy razvitiya, 2014, no. XIV, pp. 78– 80 (in Russian).Дасоян, М. А. Современное состояние и перспективы развития научных исследований в области кислотных аккумуляторов / М. А. Дасоян, А. И. Русин, А. П. Батин // Сб. науч. трудов ВНИАИ. Химические источники тока. — Ленинград : Энергоатомиздат. — 1984. — С.15–18.Dasoyan, M.A., Rusin, A.I., Batin, A.P. Sovremennoe sostoyanie i perspektivy razvitiya nauchnykh issledovaniy v oblasti kislotnykh akkumulyatorov. [Current state and prospects for development of scientific research in the area of acid batteries.] Sb. nauch. trudov VNIAI. Khimicheskie istochniki toka. [Coll. sci. papers of VNIAI. Chemical current sources.] Leningrad: Energoatomizdat, 1984, pp. 15–18 (in Russian).Герметичная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея: патент 2011243 Рос. Федерация: 5H 01M2/04 A / И. А. Агуф, Г. В. Кривченко, А. А. Мигунов. — № 4945985/07; опубл. 15.04.1994 — 3 с.Aguf, I.A., Krivchenko, G.V., Migunov, A.A. Germetichnaya svintsovo-kislotnaya akkumulyatornaya batareya: patent 2011243 Ros. Federatsiya: 5H 01M 2/04 A. [Sealed lead-acid battery.] Patent RF, no. 2011243, 1994. (in Russian).Багоцкий, В. С. Основы электрохимии / В. С. Багоцкий. — Москва : Химия, 1988. — 399 с.Bagotskiy, V.S. Osnovy elektrokhimii. [Electrochemistry basics.] Moscow: Khimiya, 1988, 399 p. (in Russian).Влияние состава свинцовых сплавов на проводимость коррозионного слоя положительных решеток в свинцово-кислотном аккумуляторе / М. М. Бурашникова [и др.] // Электрохимическая энергетика. — 2009. — Т.9, №4. — С.209–217.Burashnikova, M.M., et al. Vliyanie sostava svintsovykh splavov na provodimost' korrozionnogo sloya polozhitel'nykh reshetok v svintsovo-kislotnom akkumulyatore. [Effect of lead alloys composition on conductivity of corrosive layer of positive grids in lead-acid accumulator.] Electrochemical Energetics, 2009, vol. 9, no. 4, pp. 209–217 (in Russian).Способ консервации свинцового аккумулятора: а.с. 1353241 СССР: МКИ3 Н 01М 4/23:10/12 /В.И. Гончаров, В.Г. Чернов, В.С. Молоствов; заявитель Особ. конструкт.-технол. бюро «Орион» при Новочерк. политехн. ин-те (СССР). — № 4014163/24; заявл. 02.01.86, опубл. 12.09.87, Бюл. №3. — 1 с.Goncharov, V.I., Chernov, V.G., Molostvov, V.S. Sposob konservatsii svintsovogo akkumulyatora: a.s. 1353241 SSSR: MKI3 N 01M 4/23:10/12. [Method of preservation of lead accumulator: author certificate no. 1353241, 1986 (USSR).] (in Russian).Свинцовый аккумулятор: а.с. 1389620 СССР: МКИ3 Н 01 М 10/08 / В. И. Гончаров, А. И. Русин, В. С. Молоствов, В. Г. Чернов, А. П. Батин; заявитель Особ. конструкт.-технол. бюро «Орион» при Новочерк. политехн. ин-те (СССР). — № 3999771; заявл. 02.01.86, опубл. 05.12.87, Бюл. №11. — 1 с.Goncharov, V.I., Rusin, A.I., Molostvov, V.S., Chernov, V.G., Batin, A.P. Svintsovyy akkumulyator: a.s. 1389620 SSSR: MKI3 N 01 M 10/08. [Lead-acid accumulator: author certificate no. 1389620, 1987 (USSR).] (in Russian).Молоствов, В. С. Улучшение эксплуатационных характеристик свинцово-кислотного аккумулятора за счёт применения пространственно-затрудненных фенолов: автореф. диc. … канд. техн. наук / В. С. Молоствов. — Ленинград : Всесоюзн. научн. исслед. ин-т, 1986. — 20 с.Molostvov, V.S. Uluchshenie ekspluatatsionnykh kharakteristik svintsovo-kislotnogo akkumulyatora za schet primeneniya prostranstvenno-zatrudnennykh fenolov: avtoref. dic. … kand. tekhn. nauk. [Performance improving of lead-acid battery due to the use of sterically hindered phenols: Cand.Sci. (Eng.), diss., author’s abstract.] Leningrad: All-Union Research Inst., 1986. — 20 с. (in Russian).Беднарский, В. В. Повышение эксплуатационной надёжности свинцовых аккумуляторов сельхозмашин / В. В. Беднарский, С. И. Ревяко // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: матер. 5-й междунар. науч.практ. конф. — Ростов-на-Дону, 2012. — С.190–191.Bednarsky, V.V., Revyako, S.I. Povyshenie ekspluatatsionnoy nadezhnosti svintsovykh akkumulyatorov sel'khozmashin. [Improving maintainability of lead accumulators of agricultural machines.] Sostoyanie i perspektivy razvitiya sel'skokhozyaystvennogo mashinostroeniya: mater. 5-y mezhdunar. nauch.prakt. konf. [Current state and development trends of agricultural machinery: Proc. 5th Int. Sci.-Pract. Conf.] Rostov-on-Don, 2012, pp. 190–191 (in Russian).Беднарский, В. В. Улучшение эксплуатационных и электрических характеристик свинцовых стартерных аккумуляторов // В. В. Беднарский, А. Д. Дьяченко, В. Н. Гелеверов // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: матер. 7-й междунар. науч. — практ. конф. — Ростов-на-Дону, 2014. — С.197–199.Bednarsky, V.V., Dyachenko, A.D., Geleverov, V.N. Uluchshenie ekspluatatsionnykh i elektricheskikh kharakteristik svintsovykh starternykh akkumulyatorov. [Improving the performance and electrical specifications of lead-acid starter batteries.] Sostoyanie i perspektivy razvitiya sel'skokhozyaystvennogo mashinostroeniya: mater. 7-y mezhdunar. nauch.prakt. konf. [Current state and development trends of agricultural machinery: Proc. 7th Int. Sci.Pract. Conf.] Rostov-on-Don, 2014, pp. 197–199 (in Russian).Беднарский, В. В. Улучшение разрядных характеристик свинцового аккумулятора на стадии эксплуатации / В. В. Беднарский, Д. В. Лайко // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: матер. 10-й междунар. науч.-практ. конф. — Ростов-на-Дону, 2017. — С.259–261.Bednarsky, V.V., Layko, D.V. Uluchshenie razryadnykh kharakteristik svintsovogo akkumulyatora na stadii ekspluatatsii. [Improving the discharge characteristics of lead accumulator under operation.] Sostoyanie i perspektivy razvitiya sel'skokhozyaystvennogo mashinostroeniya: mater. 10-y mezhdunar. nauch.prakt. konf. [Current state and development trends of agricultural machinery: Proc. 10th Int. Sci.-Pract. Conf.] Rostov-on-Don, 2017, pp. 259–261 (in Russian).Пространственно-затрудненные фенолы как антиокислительные, антикоррозионные и антимикробные присадки к минеральным смазочным маслам / Г. Ю. Колчина [и др.] // НефтеГазоХимия. — 2017, №1. — С.10–13.Kolchina, G.Y., et al. Prostranstvenno-zatrudnennye fenoly kak antiokislitel'nye, antikorrozionnye i antimikrobnye prisadki k mineral'nym smazochnym maslam. [Sterically hindered phenols as antioxidant, anticorrosive and antimicrobial additives to mineral lubricating oils.] Oil & Gas Chemistry, 2017, no. 1, pp. 10–13 (in Russian).Klein, Е., Lukes, V., Cibulkova, Z. Ob ehnergetike fenol'noj antioksidantnoj aktivnosti [On the energetics of phenol antioxidants activity] Petroleum & Coal, 2005, no 47 (1), pp.33-39.Klein, Е., Lukes, V., Cibulkova, Z. Ob ehnergetike fenol'noj antioksidantnoj aktivnosti [On the energetics of phenol antioxidants activity.] Petroleum & Coal, 2005, no. 47 (1), pp. 33-39.Vaganek, A., Rimarcik, J., Lukes, V., Rottmannova, L., Klein, Е. DFT/B3LYP issledovanie ehntal'pij gomoliticheskoj i geteroliticheskoj dissociacii O-H svyazej v stericheski zatrudnennyh fenola [DFT/B3LYP study of the enthalpies of homolytic and heterolytic O-H bond dissociation in sterically hindered phenols] Acta Chimica Slovaca, 2011, vol. 4, no 2, pp.55-71.Vaganek, A., Rimarcik, J., Lukes, V., Rottmannova, L., Klein, Е. DFT/B3LYP issledovanie ehntal'pij gomoliticheskoj i geteroliticheskoj dissociacii O-H svyazej v stericheski zatrudnennyh fenola [DFT/B3LYP study of the enthalpies of homolytic and heterolytic O-H bond dissociation in sterically hindered phenols.] Acta Chimica Slovaca, 2011, vol. 4, no 2, pp.55-71.Беднарский, В. В. Применение пространственно-затрудненных фенолов в технологии и эксплуатации свинцового аккумулятора: дис. ... канд. тех. наук / В. В. Беднарский. — Новочеркасск, 1990. — 164 с.Bednarsky, V.V. Primenenie prostranstvenno-zatrudnennykh fenolov v tekhnologii i ekspluatatsii svintsovogo akkumulyatora: dis. ... kand. tekh. nauk. [Application of sterically hindered phenols in the technology and operation of lead-acid accumulator: Cand.Sci. (Eng.), diss.] Novocherkassk, 1990, 164 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.