Вибромониторинг – наиболее методически развитый и технически обеспеченный средствами регистрации и обработки полученных данных подход. Однако в источниках научно-технической информации о горной технике он представлен гораздо реже, чем иные методы мониторинга. Один из перспективных путей решения этой проблемы, в частности мониторинга поломок резцов режущих дисков исполнительных органов, – использование параметров собственных колебаний частей редукторов, возникающих при импульсном нагружении, обусловленном такими поломками. Следует отметить, что в технически сложном оборудовании горной отрасли, в частности в горных комбайнах, существует немало источников вибрации, колебания которых накладываются друг на друга. И не всегда можно выделить и идентифицировать с источником требуемый информативный сигнал. С учетом этого в статье приведена методика исследований о возможности мониторинга поломок резцов исполнительного органа на примере горного комбайна «Универсал 600» по параметрам возникающих при поломке резцов собственных колебаний режущих дисков исполнительного органа. Определено место регистрации этих колебаний – рукояти редуктора, на выходных валах которых размещены режущие диски. Установлена частота таких колебаний, равная ~5 Гц. Обоснована возможность использования в качестве средств дальнейших исследований виброанализатора «АГАТ-М» с датчиками вибрации M/АС102-1А. Рассмотрен вариант размещения датчиков вибрации на невращающихся корпусах редукторов привода исполнительного органа. Разработан алгоритм регистрации параметров вибрации, позволяющий разделить ее источники.
Наука и техника
2022. — Выпуск 1
Содержание:
Проведено молекулярно-динамическое моделирование одноосного растяжения охлажденной композиции Al/Cu. При расчетах использовали программный комплекс LAMMPS, включающий в себя классический код молекулярной динамики с акцентом на моделирование материалов. Для визуализации применяли программу Ovito, имеющую большое количество функций, благодаря чему пользователь может тщательно исследовать полученные результаты. При описании межатомного взаимодействия в нанокомпозите Al/Cu использовали потенциал погруженного атома EAM. Выбор потенциала обусловлен тем, что он адекватно описывает и воспроизводит свойства широкого класса материалов, в том числе металлов, полупроводников и сплавов. Моделирование осуществлялось в два этапа. На первом образец, состоящий из двух кристаллитов алюминия и меди в форме параллелепипедов, соединенных вдоль одной из сводных границ, размещался в расчетной области и охлаждался при постоянном давлении. Охлаждение осуществлялось для стабилизации наносистемы. На втором этапе, соответствующем деформации, температура и давление менялись в соответствии с протекающими физическими процессами. Для управления температурой и давлением на начальной стадии охлаждения использовали алгоритм термостата и баростата Нозе – Гувера. В статье продемонстрирован характер распределения продольных напряжений по всему объему кристалла в процессе растяжения. При достижении образцом предела упругости наблюдались зарождение дефектов кристаллической решетки и распространение их по кристаллу в виде сдвигов и поворотов атомов в кристаллических плоскостях. Определены области зарождения пластических деформаций. Максимальное разрушение материала происходило по границе раздела. С помощью молекулярно-динамического моделирования динамически исследованы параметры композиции Al/Cu (деформация, температура, механическое напряжение). Проведено сопоставление характеристик образца при деформации. В условиях нагружения в материале реализуется множество процессов, включающих в себя генерацию дефектов, упругую и пластическую деформации, генерацию повреждений и механическое перемешивание.
Ключевые слова
. В статье представлены основные гипотезы морозной деструкции цементного бетона. Рассмотрено влияние циклических изменений температуры и воздействия на бетон статической и динамической (ударной) нагрузок на изменения в структуре и прочности бетона. Приведены результаты сравнительных испытаний морозостойкости бетона, содержащего поризующую добавку и пластификатор, способствующий повышению плотности и непроницаемости его структуры. Экспериментально показано, что введение воздухововлекающих добавок, обладающих дополнительным эффектом гидрофобизации, продуктивно с позиций обеспечения морозостойкости бетонов относительно низких классов (до С30/37), прочностью на сжатие до 50 МПа и водопоглощением по массе более 4,0 %. Морозостойкость бетона большей непроницаемости и прочности целесообразно повышать, наращивая эти показатели, в частности, за счет максимального уменьшения начального водосодержания и качественного уплотнения. Этот вывод экспериментально подтверждают приведенные в статье данные, так как «механизм» морозной деструкции цементного бетона многофакторный, а рост его плотности (непроницаемости) и прочности обеспечивает более высокую способность сопротивляться силовым воздействиям, связанным с многократно повторяющимися знакопеременными деформациями бетона, а также с действием внешних нагрузок, накоплением усталостных явлений, гидродинамики фильтрации жидкости под влиянием изменяющихся температурных полей и проч. С использованием стандартизированных и авторских методик проведена сравнительная оценка морозостойкости бетона, содержащего поризующую (воздухововлекающую) добавку, а также пластифицирующие и минеральную добавки аморфного микрокремнезема, вводимые в бетон с целью увеличения его плотности, непроницаемости и прочности, а на этой основе – повышения морозостойкости. Приведены экспериментальные данные, отражающие взаимосвязь и закономерности снижения морозостойкости бетона, подверженного одновременному воздействию статической (на сжатие – разного уровня от соответствующего показателя прочности бетона) и ударной, сосредоточенно приложенной динамической нагрузок. Подтверждена закономерность взаимосвязи ускоренной морозной деструкции бетона с действием механических нагрузок, вызывающих трещинообразование в его структуре.
Ключевые слова
Представлены научно-практические расчеты теплоустойчивости типовых автомобильных дорожных покрытий (полуограниченные объекты) при колебаниях температур воздуха (переходы от положительных к отрицательным значениям), приводятся реальные коэффициенты теплоотдачи, теплопроводность компонентов, удельные массовые изобарные теплоемкости, плотности материалов, периоды регулярных колебаний. Исследования показывают, что в дорожных покрытиях имеют место флуктуации температур, поэтому в них возникают деформации, генерирующие температурные трещины. Температурные деформации включают свободные, пропорциональные градиентам температур напряженные деформации, обусловленные температурными напряжениями, характеризуемые коэффициентами линейных температурных расширений. С течением времени в дорожных материалах изменяются их физико-механические свойства: прочность, модули упругих продольных деформаций, сдвига, коэффициенты поперечной деформации. Таким образом, температура дорожных покрытий зависит от координат, времени и теплофизических характеристик материалов. Теплотехнические расчеты показали, что многие дорожные покрытия имеют ограниченную теплоустойчивость; под влиянием сравнительно малых внешних воздействий более устойчивы (переохлажденный водяной пар через короткое время превращается в жидкость, а насыщенный, перенасыщенный пар – в перегретую жидкость, это зависит от радиационных характеристик поверхностей, наличия внешних возмущений и т. д.). То есть имеет место сложный нестационарный тепловой режим, когда температурные поля покрытий, их градиенты потенциалов температур, массы зависят от граничных условий 1–4-го рода. Разработан цитат-анализ с применением данных Journal Citation Reports отбора мировых научных серийных изданий для выполнения исследований по теплои массопереносу в дорожных покрытиях. Анализ показывает, что для повышения надежности и долговечности дорожных одежд важны фундаментальные исследования как физико-технических, так и теплофизических свойств всех компонентов дорожно-строительных смесей.
Ключевые слова
Сцепление бетонов является решающим фактором при восстановлении работоспособности железобетонных конструкций. Во время эксплуатации железобетона в агрессивной среде агрессивные агенты через поры и капилляры проникают к арматуре, которая начинает корродировать. Образующиеся продукты коррозии обладают большим объемом, чем сам металл, и создают давление на защитный слой бетона изнутри. В конечном счете, он отслаивается, незащищенная арматура еще интенсивнее разрушается, и вскоре конструкция теряет несущую способность. Стандартное восстановление включает в себя очистку поврежденной поверхности, дополнительное армирование и обетонирование конструкции. Однако часто спустя некоторое время наблюдается отслоение ремонтного бетона. Это происходит потому, что поврежденный коррозией слой не обеспечивает качественного сцепления «старого» бетона с «новым». Причина – в разрушении структуры поверхностного слоя бетона агрессивными воздействиями. В большинстве случаев агрессивным агентом выступает углекислый газ. Исследование влияния углекислого газа на цементный камень показало разрушение кристаллического каркаса материала и снижение его когезионной прочности. Микрофотографии поврежденного и неповрежденного коррозией цементного камня, сделанные с увеличением в 7000 раз, убедительно демонстрируют результаты разрушительной работы углекислоты. Это существенно влияет на сцепление. Применение форсированного разогрева ремонтной смеси при ее укладке в контакт с поверхностью восстанавливаемой конструкции ведет к появлению температурных градиентов, усиливающих термодиффузию. И чем больше температурный градиент, тем интенсивнее и глубже проникновение продуктов растворения цемента из ремонтного бетона в тело бетона восстанавливаемой конструкции. А это, в свою очередь, способствует пропитыванию поврежденного цементного камня жидкой фазой из ремонтной бетонной смеси. Кристаллизуясь, продукты растворения цемента формируют в поврежденном цементном камне новую кристаллическую структуру, которая усиливает его когезионную прочность и связывает ремонтный бетон с неповрежденной структурой бетона восстанавливаемой конструкции, гарантируя качество сцепления.
Ключевые слова
Исследуются два метода выбора начальной точки отсчета эксергии потока влажного воздуха. Первый характеризуется нулевым значением эксергии при текущей температуре и влажности наружного воздуха, которые изменяются как в суточные, так и в годовые периоды, другой – постоянными значениями параметров влажного внутреннего воздуха (его температуры и влажности в помещении). Сравнительное исследование показало преимущества второго метода: большую стабильность значений в процессах обработки воздуха и удобное их представление на эксергетической диаграмме. Однако следует отметить, что данный метод дает нестандартное техническое представление, в котором весь поток энергии сводится к нулю. Для численно-аналитического эксперимента использовали климатические данные (температуру и влажность наружного воздуха) из официальных открытых источников. Город, где предположительно была установлена система кондиционирования воздуха, – Ставрополь. Проведение исследований осуществлялось в летний и холодный периоды года. Принимали, что в помещении нет крупных источников теплоты, а основные из них появлялись в зависимости от периода года. Дополнительно система кондиционирования воздуха оборудовалась рециркуляционной линией из обслуживаемого помещения с механическим побуждением. Рециркуляционный воздух попадал в камеру смешения в приточной установке, тем самым обеспечивая сокращение расхода тепловой энергии в холодный период года. Приведены процессы обработки воздуха на h–d-диаграмме Рамзина для теплого и холодного режимов работы приточной установки, рассматриваемой системы кондиционирования воздуха.
Ключевые слова
Совмещенные утепленные рулонные кровли, все слои которых последовательно уложены на несущую конструкцию и покрыты водоизоляционным ковром, составляют более 80 % кровель жилых и общественных эксплуатируемых и возводимых зданий. Столь значительное количество сооружений с совмещенной рулонной кровлей в Республике Беларусь обусловлено тем, что в начале 70-х гг. прошлого века в Советском Союзе стартовала программа по развитию полносборного жилищного строительства. Как показала практика, уже по истечении трех-пяти лет эксплуатации совмещенные утепленные рулонные кровли нуждались в текущем ремонте – ликвидации протечек. Ремонт в основном сводился к наклейке дополнительных слоев рулонного водоизоляционного материала на участках протечек кровли. Натурные исследования позволили установить причины, почему менее чем через 10–12 лет эксплуатации совмещенным утепленным рулонным кровлям необходим капитальный ремонт. Анализ результатов наблюдений показал, что основным фактором, влияющим на выход кровли из строя, является высокая влажность материала утеплителя. Главная причина увлажнения материала теплоизоляционного слоя в процессе эксплуатации кровли – разрушение слоя пароизоляции. Базируясь на результатах выполненных натурных исследований и на положениях нормативных документов Республики Беларусь, авторы предлагают конструктивное решение и технологию производства работ для реабилитации эксплуатируемых совмещенных утепленных рулонных кровель. Основные преимущества данного решения – обеспечение любого термического сопротивления теплопередаче совмещенного покрытия без демонтажа конструктивных элементов существующей кровли; применение в качестве водоизоляционного ковра ПВХ-мембран, что позволит без дополнительных затрат в течение 20 лет эксплуатации исключить протечки кровли.
Ключевые слова
Производство бетонов, обладающих высокой скоростью твердения, не осуществимо без применения модифицирующих добавок. Развитие химической промышленности обусловило появление большого количества добавок с различными свойствами. Одни увеличивают морозои коррозионную стойкость, прочность строительных материалов, другие влияют на процессы схватывания бетона и водоцементное отношение. Наибольший интерес представляет совместная работа добавок в составе цементного камня. В статье приведен анализ и определено влияние различных комбинаций химических добавок (карбоната натрия Na2CO3, хлорида натрия NaCl, нитрата натрия NaNO3) на структурообразование и свойства цементного камня в составе комплексной добавки с помощью метода симплекс-решетчатого планирования эксперимента. В ходе исследований для получения цементного камня использовали портландцемент М500 Д0 с добавлением в установленных пропорциях Na2CO3, NaCl и NaNO3. В результате испытаний найдено оптимальное соотношение компонентов в составе комплексной добавки: NaNO3 – 12–38 %; NaCl – 34–54 %; Na2CO3 – 26–42 %. При введении данного комплекса в состав бетонной смеси наблюдались положительная динамика в нейтрализации коррозионного воздействия на арматуру в бетоне, а также ускоренный набор твердости бетоном. Полученные результаты могут быть использованы на профильных предприятиях химической промышленности и в исследованиях при разработке модифицирующих добавок
Ключевые слова
Предлагается способ определения остановочного пути транспортного средства на основе коэффициента торможения и коэффициента использования силы сцепления автоматизированной системой регулирования тормозного усилия на примере многоосного автомобиля. Исследование заключалось в том, чтобы на основе реализуемого сцепления между шиной и опорной поверхностью расчетным путем определить параметры эффективности торможения многоосного колесного транспортного средства, оборудованного автоматизированной системой регулирования тормозного усилия. Наличие новых математических взаимосвязей между положением координаты центра тяжести транспортного средства, реализуемым сцеплениями его колес, и коэффициентом торможения автомобиля позволяет моделировать изменение замедления колесной машины в различных тормозных режимах ее движения. Обоснованы термины, описывающие взаимодействие эластичной шины с опорной поверхностью в режиме торможения колесной машины. Записаны уравнения, позволяющие рассчитать: положение координаты центра тяжести многоосного колесного транспортного средства относительно его передних и задних мостов; значение коэффициента торможения многоосной колесной машины на основе координат положения центра ее тяжести, сцеплений, которые реализуются между ее шинами и опорной поверхностью; распределение нагрузки между соответствующими передними и задними мостами транспортного средства. Для расчета остановочного пути колесного транспортного средства предлагается значение коэффициента использования силы сцепления принимать равным 0,83 независимо от изменения погодно-климатических условий, в которых эксплуатируется автомобиль (погрешность расчетов при принятом допущении не более 5 %). В графическом виде представлена расчетная схема положения координат центра тяжести многоосной колесной машины, дающая общее представление о перераспределении масс между передними и задними мостами автомобиля. Проанализированы научные публикации по изменению величины реализуемого сцепления между шиной и опорной поверхностью в режиме торможения автомобильного колеса при различных факторах. Предлагаемая концепция определения параметров эффективности торможения многоосной колесной машины уточняет некоторые положения теории движения автомобиля, в частности позволяет применить расчетный метод определения замедления автомобиля в задаче приращения вертикальных нагрузок на осях многоосного колесного транспортного средства в режиме торможения. Приведенный способ расчета коэффициентов распределения веса между смежными передними или задними мостами многоосной колесной машины повышает точность определения величины замедления автомобиля расчетным методом.
Ключевые слова
В статье определены перспективные направления в экономическом развитии дорожного хозяйства, обеспечивающие рациональное использование инвестиций и совершенствование процессов строительства, реконструкции и ремонта автомобильных дорог на основе логистического подхода, а также способствующие организации безопасных и экономически выгодных перевозок грузов и пассажиров, необходимых для устойчивого экономического развития страны и повышения ее транзитного потенциала. Комплекс основных логистических принципов дополнен прикладными, применение которых позволит управлять циклом экономической деятельности в дорожном хозяйстве как единым целым. При анализе особенностей логистического подхода в исследуемой сфере установлено, что иерархия построения логистических систем обусловлена применением различных схем управляющих воздействий в зависимости от специфики функционирующих потоков каждого уровня. В основе управления макрологистической системой дорожного хозяйства лежит необходимость повышения конкурентоспособности автотранспортных услуг посредством улучшения обслуживания транспортных потоков, что ставится в зависимость от уровня развития автодорожной инфраструктуры и построения системы изменения ее состояния. Фундамент микрологистических систем формируют ресурсные потоки дорожно-строительного производства, воспринимаемые в системном единстве. Основная идея логистического подхода к экономическому развитию дорожного хозяйства проявляется через рациональное планирование (макроуровень) и реализацию (микроуровень) мероприятий по развитию и эксплуатации дорог. Требования пользователей лежат в основе выбора направлений по улучшению их состояния, что увязывает организацию работ на дорожных объектах со стратегией развития транспортно-логистической системы страны. Организация транспортировки грузов и пассажиров по автомобильным дорогам согласуется с процессами производства дорожных работ, что в совокупности делает их оптимальными для каждой из сфер и формируемой системы в целом. Логистический подход обеспечивает необходимую связующую основу в управлении межотраслевыми потоковыми процессами оказания автотранспортных услуг и дорожной деятельностью, а также внутриотраслевыми – между дорожными службами в составе логистической системы.
Ключевые слова
Региональный кластер возобновляемых источников энергии (ВИЭ) является промышленным кластером и имеет особенности энергетической отрасли. Поэтому ему необходимы собственный механизм и структура формирования для обеспечения комплексного развития. В статье рассматривается структура регионального кластера ВИЭ для Вьетнама и предлагается аппарат управления ею. С учетом опыта других стран обосновано формирование структуры регионального кластера ВИЭ для условий Вьетнама с целью обеспечения социально-экономического развития страны и ее энергосистемы, решения экологических проблем, поощрения инвестиций в энергетику. Структура регионального кластера ВИЭ построена и проанализирована в соответствии с фактическими условиями использования ВИЭ во Вьетнаме и включает в себя пять субъектов: профильных и непрофильных участников кластера, поставщиков, потребителей, конкурентов. Построена схема, описывающая структуру кластера, представлены роли участников. Рассмотрены организационная и управленческая структуры регионального кластера, соответствующие конкретным условиям Вьетнама. Управленческая структура регионального кластера Вьетнама состоит из высшего управляющего комитета, фасилитатора, менеджера проекта и рабочих групп. Обязанности сторон организационной структуры сформулированы таким образом, чтобы отразить их участие в работе регионального кластера ВИЭ. Структура регионального кластера ВИЭ способна показать взаимоотношения между участниками внутри и вне кластера. Организационная структура регионального кластера и стратегия его развития являются основами построения политики в области возобновляемых источников энергии страны.