Preview

Научный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ"

Расширенный поиск
Том 15, № 4 (2018)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.26518/2071-7296-2018-4

ТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ

492-501 126
Аннотация

Введение. На сегодняшний день существует достаточное количество параметров рабочих органов, которые позволяют совершать технологические операции в различных условиях с минимальными затратами труда и энергетических ресурсов. В ходе строительства дорог необходимо произвести значительные объемы земляных работ. Для выполнения этой технологической процедуры используется комплект землеройных и дорожных машин. Автогрейдер относится к землеройно-транспортной машине и необходим для профилирования поверхности, перемещения и разравнивания строительных материалов.

Эффективность работы автогрейдера определяется критерием производительности. Мировые производители землеройной и дорожной техники связывают рост качества и скорости выполнения работ с совершенствованием конструкции исполнительных рабочих органов. Ведутся разработки новых конструктивных вариантов отвалов, в том числе и для автогрейдеров. Такое решение позволит уменьшить необходимое число проходов по строительному участку и сократить время на монтаж рабочего органа. В статье представлен вариант совершенствования рабочего оборудования автогрейдера путем установки бокового рабочего отвала.

Материалы и методы. Получены расчетные зависимости основных параметров автогрейдера: сцепного веса, номинальной силы тяги, сопротивлений, возникающих в рабочем режиме при резании и перемещении грунта, и общая мощность двигателя для рабочего режима при скорости 4 км/ч. Исследованы прочностные характеристики бокового рабочего оборудования автогрейдера. Анализ проведен с использованием программного продукта Solid Works.

Результаты. Результаты теоретических исследований представлены графически и отражают напряжения, перемещения и деформации в предлагаемом боковом рабочем оборудовании автогрейдера. Использование программного продукта Solid Works дало возможность определить запас прочности предлагаемой конструкции. Проведенные исследования позволили подтвердить работоспособность предложенного технического решения.

Обсуждение и заключение. Предложенное техническое решение позволяет увеличить производительность машины при выполнении планировочных работ, сохраняя при этом заданную точность их проведения. Данная конструкция позволяет проводить профилировочные работы не только горизонтальной поверхности, но и работы по возведению дорожной насыпи, когда боковой отвал расположен под углом до 20 градусов.

502-513 145
Аннотация

Введение. Разработан метод оптимальной настройки системы автоматического управления рабочим органом тяжелого автогрейдера. Система предназначена для поддержания заданного значения силы сопротивления копанию на рабочем органе. Оптимизация задающего воздействия осуществляется по критерию максимальной технической производительности автогрейдера в режиме копания грунта.

Материалы и методы. Оптимальное задающее воздействие формируется на основе информации о характеристиках сигналов – измеренных значений силы сопротивления копанию и коэффициента буксования движителей во время предыдущего рабочего прохода автогрейдера. Исследование включает:

  • разработку структуры системы управления отвалом автогрейдера, содержащей формирователь задающего воздействия;
  • обоснование характеристики сигнала буксования, используемой в целях управления;
  • разработку алгоритма формирования задающего воздействия микропроцессорным управляющим устройством;
  • программную реализацию имитационной модели тягового режима автогрейдера и проведение вычислительного эксперимента;
  • разработку алгоритма формирования массива оптимальных значений задающего воздействия на основе результатов вычислительного эксперимента;
  • получение зависимости оптимального задающего воздействия от характеристик сигналов, поступающих в управляющее устройство.

Результаты. Сформирован массив оптимальных значений задающего воздействия в зависимости от характеристик силы сопротивления копанию и коэффициента буксования движителей. Предложена структура системы управления, включающая микропроцессорное управляющее устройство, и алгоритм функционирования формирователя оптимального управляющего воздействия.

Обсуждение и заключение. Выполнено теоретическое обоснование оптимального задающего воздействия системы управления тяговым режимом автогрейдера и предложен метод настройки системы автоматического управления отвалом тяжелого автогрейдера в режиме копания грунта.

Отличительными особенностями предложенного метода являются:

  • оптимальное управление по критерию технической производительности автогрейдера;
  • учет динамики и стохастического характера процессов с помощью имитационной модели, использование среднеквадратического отклонения измеренной силы сопротивления копанию для настройки системы;
  • учет наличия участков грунтовой поверхности с повышенным буксованием колесных движителей и использование вычисленной доли времени повышенного буксования для настройки системы.
514-524 129
Аннотация

Введение. В настоящей статье описывается разработанная авторами математическая расчетная модель самонастройки прибора безопасности мостовых кранов типа ограничителя грузоподъемности широкого применения (ОГШ) с целью уменьшения времени настройки прибора и иных материальных и трудовых затрат для выполнения требований Федеральных норм и Правил (ФНП) по защите мостовых кранов от перегруза.

Материалы и методы. Для расчетной модели программы определены массодинамические характеристики крана (приведена масса привода, момент инерции, жесткость подвески, время отклика и пр.), обоснованы этапы подъема груза, на которых действуют совершенно различные динамические нагрузки и которые описываются системами дифференциальных уравнений с разными начальными и краевыми условиями. Используются численные методы для решения систем дифференциальных уравнений с использованием экспериментальных данных.

 Результаты. Введены и обоснованы допущения и краевые условия в расчетной модели самонастройки прибора ОГШ для практического применения в разработке и конструировании данного типа приборов. Реализован расчетный алгоритм, и прибор ОГШ запрограммирован в соответствии с расчетным алгоритмом. Проведены натурные эксперименты и испытания с прибором ОГШ с разработанным алгоритмом самонастройки.

Результаты экспериментов подтвердили возможность применения алгоритма самонастройки прибора ограничителя грузоподъемности ОГШ для получения необходимых на данном кране параметров работы и выполнения требований ФНП при работе мостового крана.

Обсуждение и заключение. Указанный в статье алгоритм программы самонастройки прибора безопасности (ПБ) ограничителя грузоподъемности обеспечил выполнение требований ФНП, сокращение времени настройки прибора, большее удобство и простоту настройки ПБ ОГШ, снижение динамических нагрузок на привод. Данный алгоритм будет рекомендован к применению во всех новых ПБ ОГШ, производимых ИТЦ КРОС для мостовых кранов.

ТРАНСПОРТ

526-537 155
Аннотация

Введение. Целью проводимых исследований было определение параметров и характеристик лазерных измерительных систем, обеспечивающих снижение погрешностей измерения геометрических параметров транспортных средств.

Поставленная цель достигалась за счет решения актуальной задачи, связанной с исследованием параметров лазеросодержащего оборудования и определения требований к точности (паспортной погрешности) лазерных дальномеров, применяемых при контроле геометрических параметров транспортных средств.

Материалы и методы. Для выполнения сформулированной задачи был создан и использован алгоритм вычисления пространственных координат точек автомобиля и погрешностей их определения. В данном случае вычисления пространственного положения точки и ее погрешности было сведено к определению и решению системы уравнений второго порядка в программной среде Mathcad. В качестве контролируемых и измеряемых параметров при вычислении координат принимались расстояния от лазерных измерителей до исследуемых точек автомобиля.

Результаты. Среднеквадратическая погрешность измерения расстояния между контрольными точками существенно снижается при уменьшении паспортной погрешности лазерных дальномеров. При величине паспортной погрешности лазерных дальномеров равной 0,8 мм – среднеквадратическая погрешность измерения расстояния между контрольными точками (от 0 до 3 000 мм) составляет 2,2–2,9 мм, а погрешность определения контрольной точки 1,5–1,9 мм.

Обсуждение и заключение. Проведенные исследования показали, что необходимо сопоставлять достигаемые параметры точности при заданной конфигурации лазерной измерительной системы с предъявляемыми нормативными ограничениями на погрешность измерений. Дальнейшее улучшение характеристик точности измерительных систем возможно за счет прогрессивного снижения погрешности лазерных дальномеров в результате их технического совершенствования.

538-546 139
Аннотация

Введение. В данной статье рассматривается проблема конденсации влаги внутри кабины машины технологического электротранспорта. Обосновывается гипотеза на том, что данную проблему можно решить, используя принудительную вентиляцию воздуха в кабине.

Материалы и методы. В статье затрагивается тема применения программного комплекса ANSYS Fluent для оценки влияния расположения и формы воздуховодов на процесс вентиляции внутри кабины. Рассматриваются ключевые этапы моделирования воздушного потока в данной программе.

Результаты. Основное содержание исследования составляет анализ полученных результатов моделирования воздушного потока в кабинах с различной конфигурацией впускных и выпускных патрубков. На основании анализа полученных контуров скоростей воздушных потоков делается вывод о рациональном расположении впускных и выпускных каналов.

Обсуждение и заключение. Сделан вывод о необходимости дальнейших исследований, которые будут направлены на создание трехмерной модели кабины с учетом полученных в ходе исследования результатов, её испытание, а также анализ примененных решений.

СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

548-559 105
Аннотация

Введение. Анализируется процесс инновационного развития дорожной отрасли за период 2012–2017 гг. Установлено, что на развитие и обустройство автомобильных дорог в России за 6 лет планируется вложить более 11 триллионов рублей при 6,4 триллионов в 2012–2017 гг. Значительный рост объемов финансирования обусловливает коренное изменение в подходах к планированию инновационного процесса.

Материалы и методы. Установлены основные недостатки в разработке стратегий развития инновационной деятельности в отрасли. Сформулирована проблема, заключающаяся в том, что в разрабатываемых стратегиях отсутствует взаимосвязь между целью, ресурсами и временем. Все производственные системы работают в разных условиях, характеризуются различным уровнем потребления ресурсов и, следовательно, разной эффективностью. Как итог –сложности определения эффективности использования средств, выделяемых на инновационное развитие.

Результаты. Выполненные расчеты на основе производственной функции – цифровой модели предприятий–свидетельствуют о реальной возможности достаточно точного и оперативного прогнозирования результатов производственной деятельности в условиях инновационного процесса.

Обсуждение и заключение. Цифровизация в виде производственной функции является эффективным инструментом управления инновационным процессом, позволяющим повысить обоснованность и эффективность стратегии развития дорожного хозяйства, осуществлять текущий контроль вычислений и оценку точности искомых параметров.

560-573 121
Аннотация

Введение. Возросшие технические требования к автомобильным дорогам, связанные с увеличением осевых нагрузок, интенсивности и скорости движения транспортных средств с учетом фактического технического состояния ряда дорог, инженерных сооружений, в том числе водопропускных труб, активизацией федеральных и региональных служб по приведению параметров дорожных покрытий к мировым стандартам ставят задачу разработки методов математического моделирования физико-механических характеристик грунтов в зоне расположения водопропускных труб, позволяющих снизить экономические затраты и время на проведение экспериментальных исследований деформаций по результатам мониторинга грунтов земляного полотна и дорожной одежды.

Материалы и методы. Рассмотрен порядок исследования технического состояния водопропускных труб, дорожной одежды и физико-механических характеристик грунтов, методы и способы экспериментальных исследований. Обоснован подход к проведению опытных работ по проходке шурфов в местах появления деформаций и на незначительном от них удалении. Выполнена оценка состояния грунтов земляного полотна и затрубного пространства водопропускных труб в местах их устройства.

Результаты. Определены модули деформации и упругости, плотность, влажность, консистенция, число пластичности, показатель текучести, производные физических характеристик грунта. Применительно к поставленной задаче исследований определены инженерно-геологические элементы, установлены средние значения плотности, влажности и коэффициента уплотнения, а также получены расчетные значения модулей деформации на основе компрессионных и штамповых испытаний, модуль упругости.

Обсуждение и заключение. Установлена зависимость дефектности дорожного покрытия от физико-механических характеристик грунтов земляного полотна.

По результатам экспериментальных работ выполнен корреляционно-регрессионный анализ характеристик грунтовПолучены уравнения регрессии в затрубном пространстве водопропускных труб и на удалении ±30 м от них. Установлено, что наблюдаются нарушения ровности покрытия дорожных одежд, вызванные просадками в барьерных местах. С удалением от водопропускных труб улучшаются физико-механические характеристики грунта и повышаются их прочностные характеристики.

Практическое значение. Применение моделей физико-механических характеристик грунта в совокупности с экспериментальными исследованиями позволяет снизить трудозатраты, время и стоимость испытаний.

574-587 108
Аннотация

Введение. Актуальность рассматриваемого вопроса подчёркнута в Стратегии провозглашения стремления к нулевой смертности на дорогах страны. Повышение функциональной долговечности (срока службы) горизонтальной дорожной разметки является эффективным и дешёвым способом организации движения автомобилей и пешеходов, что может понизить количество ДТП на 15–30%.

Методы. Выполнен детальный анализ факторов, влияющих на функциональную долговечность (срок службы) горизонтальной дорожной разметки и методов прогнозирования долговечности.

Результаты. Установлены основные факторы, определяющие функциональную долговечность горизонтальной дорожной разметки. Они разделены на пять групп: погодно-климатические; механические; свойства материала разметки; технологические; свойства дорожного покрытия. В статье представлен критический анализ существующих методов прогнозирования функциональной долговечности горизонтальной разметки. В зарубежных публикациях по рассматриваемому вопросу нет работ по прогнозированию функциональной долговечности горизонтальной разметки путём создания сложных математических моделей. Большинство зарубежных и российских моделей основаны на эмпирических зависимостях. Эти методы и модели не учитывают ряд важных факторов, например: степень шероховатости и истираемость каменных материалов, их втапливание в асфальтобетонное покрытие и др.

Обсуждение и заключение. Авторы пришли к выводу, что попытки создания единой достоверной математической модели, учитывающей более 40 факторов, нереальны. Поэтому поставлена задача разработки ряда моделей, позволяющих в большей мере учитывать свойства дорожного покрытия, местоположение и разновидность разметочных линий и более достоверно прогнозировать функциональную долговечность горизонтальной дорожной разметки для разных типов дорожных покрытий.

588-595 107
Аннотация

Введение. Важной народнохозяйственной задачей является обеспечение современной строительной индустрии высокопрочными и эффективными материалами, изготовленными с использованием новых технологических подходов и техногенных материалов. Эти материалы отличаются от обычного повышенным содержанием цементного камня, меньшей крупностью зерен, многокомпонентностью состава, повышенной удельной поверхностью заполнителя. Решение этой задачи будет актуальным всегда благодаря постоянному росту требований к качеству строительных материалов и конструкций.

Цель написания статьи. Изучение условий формирования структуры бетонов нового поколения и разработка приемов управления структурообразующими процессами, влияющими на его качество.

Материалы и методы. Экспериментальные исследования проводились в лабораториях кафедры строительного материаловедения, изделий и конструкций; анализ литературных источников – в научно-технической библиотеке Белгородского государственного технологического университета имени В.Г. Шухова. При этом использовали стандартные методики испытаний, а также положения инструкции по эксплуатации отдельных приборов и оборудования.

Выводы. Построены модели структурообразования в высокопрочных твердеющих композициях, в которых осуществлен принцип оптимизации структуры, заключающийся в создании высокой степени упорядоченности ее составляющих элементов и новообразований, а также увеличении адгезии частиц цементного камня. Благодаря введению в состав техногенного сырья и органической добавки появилась возможность снижения расхода исходных материалов, а также расхода энергии и ресурсов. Механизм и принципы управления структурообразованием в настоящее время интенсивно изучаются и будут объяснены в последствие на основе синергетических представлений.

596-605 124
Аннотация

Введение. Диффузия агрессивных компонентов внешней среды вглубь бетона наиболее интенсивно протекает по контактным поверхностям между заполнителем и цементной матрицей. Для снижения проводимости контактных поверхностей целесообразно использовать активные заполнители, которые взаимодействуют с цементной матрицей по тем или иным механизмам, что приводит к росту долговечности изделий.

Материалы и методы. Для проведения сравнительных исследований коррозионной стойкости бетонов на активном заполнителе (уртите) и неактивном (кварцевом песке) использовали методы механических испытаний, рентгенофазового анализа, растровой электронной микроскопии.

Результаты. Установлено, что уртитовый заполнитель значительно повышает прочность и коррозионную стойкость бетона по сравнению с традиционным заполнителем на кварцевом песке. Исследование контактной зоны цементный камень–заполнитель с применением РЭМ показало, что в зоне контакта уртита с цементной матрицей продукты коррозии отсутствуют, при этом контактная зона кварцевого песка и его поверхность обрастают продуктами коррозии, представленными в основном гипсом.

Обсуждение и заключение. Повышение коррозионной стойкости мелкозернистого бетона путем применения активного заполнителя на основе уртита обусловлено снижением проводимости контактных поверхностей между цементной матрицей и заполнителем благодаря химическому сродству породообразующего минерала нефелина к гидроксиду кальция. Дополнительным фактором, усиливающим самоторможение кислотной коррозии, является образование на поверхности нефелина гелеобразного слоя кремнекислоты, который тормозит продвижение ионов гидроксония благодаря протеканию элетроповерхностных процессов. Нефелинсодержащие заполнители целесообразно применять для бетонов, используемых в условиях химической агрессии высокой интенсивности.

606-616 94
Аннотация

Введение. Оценка степени влияния заранее организованных трещин в растянутой зоне железобетонных балок на их трещиностойкость, деформативность под действием длительных нагрузок.

Материалы и методы. Бетон для образцов готовили как в лабораторных, так и в заводских условиях на портландцементе марки 500 при В/Ц = 0,71; состав бетона 1:1,9:4 (по весу); кубиковая прочность на 28-е сутки – 13,85 МПа; прочность призм размерами 10*10*40 см – 11,48 МПа; расчетный пролет 78 см; арматура периодического профиля класса А400 диаметром 10 мм. Организованные трещины образованы установкой пластины толщиной 0,5 мм и высотой 30 мм на арматуру в зоне максимальных моментов.

Результаты. Эксперименты подтвердили выдвинутые гипотезы о жесткости балок с заранее организованными трещинами по сравнению с балками сплошного сечения под действием длительных нагрузок. Балки с заранее организованными трещинами обеспечивают меньшее приращение прогибов с течением длительного периода времени, чем балки без организованных трещин. Предложенный метод для расчета прогибов железобетонных балок с заранее организованными трещинами под действием длительных нагрузок снижает прогибы примерно на 33%.

Обсуждение и заключение. Установлено, что наличие заранее организованных трещин уменьшает прогибы балок по сравнению с образцами сплошного сечения, фактически являясь регулятором напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций, и ведет к плавному деформированию последних на всех этапах загружения при воздействии длительных нагрузок.

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ НАУКИ

618-628 116
Аннотация

Введение. Представленная статья посвящена вопросу обеспечения устойчивости электроэнергетического комплекса современной России.

Материалы и методы. Проведенные исследования, посвященные состоянию мощностей электроэнергетического комплекса, показывают, что оборудование и основные средства, установленные на энергетических объектах, подвергаются моральному и физическому износу. Кроме состояния основных производственных мощностей на устойчивость электроэнергетических предприятий влияют иные внутренние и внешние факторы, среди которых можно выделить организационно-управленческие, экологические, производственную структуру и другие детерминанты, а также климатические, географические, социально-экономические условия и т.д. Всё это свидетельствует о том, что современный электроэнергетический комплекс в ближайшем будущем не сможет обеспечивать надежность электроснабжения, что требует формирование модели обеспечения устойчивости электроэнергетического комплекса.

Результаты. Устойчивость целесообразно формировать за счет двух составляющих – это устойчивое функционирование и устойчивое развитие, включающие три основополагающих фактора, а именно: доля экспорта, обеспеченность финансовыми ресурсами и состояние основных средств.

Заключение. Обеспечение устойчивости электроэнергетического комплекса должно основываться на наращивании количества выработанной электрической энергии, которая будет экспортироваться на мировые энергетические рынки и сокращении затрат на производство, в том числе, за счет обновления основных средств и использования инновационных технологий.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2071-7296 (Print)
ISSN 2658-5626 (Online)