Preview

Научный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ"

Расширенный поиск
Том 18, № 4 (2021)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.26518/2071-7296-2021-4

ТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ 

364-376 184
Аннотация

Введение. Агрегат непрерывного действия для формирования подстилающего слоя предназначен для увеличения производительности труда при строительстве автомобильных дорог и других объектов, для строительства которых необходимо снятие верхнего слоя грунта. Рабочими органами агрегата являются ковши, осуществляющие резание и транспортирование грунта. Для уравновешивания этих сил и моментов в поперечно-вертикальной плоскости, относительно направления движения ковшей, служат поддерживающие планки с гидроцилиндрами поддержки. Для создания и регулирования давления в гидроцилиндрах поддержки на энергетическом устройстве установлены два гидропневмоаккумулятора управления поддерживающими планками. Часть сил и моментов через поддерживающие планки, гидроцилиндры поддержки, раму рабочей части агрегата передаётся на энергетическое устройство, служащее для привода агрегата. При работе агрегата сопротивление грунта резанию непрерывно изменяется, поэтому изменяются силы и моменты, передаваемые на энергетическое устройство. При работе необходима устойчивость прямолинейного хода агрегата. Для обеспечения устойчивости перемещения ковшей и направления движения агрегата следует сначала рассмотреть процесс заполнения ковшей грунтом.
Методика исследования. На основе конструктивной компоновки выявлено количество ковшей, наполняемых грунтом. Допустим, заполнение ковшей грунтом происходит постепенно и равномерно. Отсюда выявлено увеличение нагрузки на правую и левую поддерживающую планку каждым последующим, по ходу, ковшом по мере его заполнения. Путём сложения вертикальных сил определена величина и положение суммарной нагрузки на поддерживающие планки. Определено сопротивление перемещению левых и правых колёс рабочей части агрегата, обусловленное нагрузкой от ковшей на поддерживающие планки, силой тяжести поднимаемого грунта, силой тяжести рабочей части агрегата. Выявлена суммарная горизонтальная сила воздействия грунта на ковши, направленная по ходу агрегата. Приведена методика расчёта положения вектора тяги энергетического устройства.
Результаты. На основе разработанной методики определены диаметры гидроцилиндров поддержки и номинальное давление в гидропневмоаккумуляторах управления правыми и левыми поддерживающими планками. Предложена конструктивная компоновка навески энергетического устройства и системы автоматической корректировки положения вектора тяги энергетического устройства в зависимости от свойств разрабатываемого грунта.
Заключение. На основании проведённых теоретических исследований вычислены диаметры гидроцилиндров поддержки и номинальное давление в гидропневмоаккумуляторах управления правыми и левыми поддерживающими планками. Дан пример расчёта положения вектора тяги энергетического устройства. Предложена конструктивная компоновка системы автоматической корректировки положения вектора тяги энергетического устройства в зависимости от свойств разрабатываемого грунта и общая компоновка энергетического устройства. Проведённые теоретические исследования позволяют обеспечить устойчивость перемещения ковшей и направления движения агрегата непрерывного действия для формирования подстилающего слоя автодорог.

ТРАНСПОРТ 

378-389 274
Аннотация

Введение. В статье представлен анализ научных работ по эксплуатации безрельсовых транспортных средств общего пользования c электрическим приводом. Электробусы прошли тестирование в крупных мегаполисах, и, несмотря на преимущества, были выявлены проблемы в выборе типа зарядки, технологических особенностей и с наличием и эксплуатацией зарядной инфраструктуры. Процесс эксплуатации сопровождается рядом технических ограничений, которые на практике затрудняют выбор маршрутов для эксплуатации электробусов. Целью исследования является разработка алгоритма выбора рационального регулярного городского маршрута для эксплуатации электробусов и проверка его на примере маршрутной сети г. Тюмени.
Материалы и методы. Сформирована структурно-логическая схема факторов, влияющих на выбор маршрута для эксплуатации электробуса. В результате обработки экспертных оценок выявлены наи- более существенные факторы. На основе теории системного анализа выявлена схема взаимосвязей данных факторов, сформулированы ограничения для алгоритма. Разработан алгоритм выбора рационального регулярного городского маршрута для эксплуатации электробуса, на основе которого построена имитационная модель.
Результаты. Сформирована схема факторов, оказывающих влияние на выбор рационального регулярного городского маршрута для эксплуатации электробуса с учетом их взаимных связей. Разработан алгоритм и имитационная модель выбора рационального регулярного городского маршрута для эксплуатации электробуса. Выполнена оценка нескольких городских маршрутов в г. Тюмени на предмет рациональности ввода электробусов.
Обсуждение и заключение. Оценка пяти регулярных городских маршрутов в г. Тюмени с помощью разработанного алгоритма и имитационной модели позволила выявить три рациональных маршрута, а также показала нерациональность двух других, что было обусловлено несоответствием продолжительности зарядной сессии и перерывов в работе и недостаточным уровнем заряда тяговой аккумуляторной батареи для обеспечения требуемого автономного хода транспортного средства. В ходе продолжения данных исследований будет разработан дополнительно алгоритм экономической оценки маршрутов для эксплуатации электробусов.

390-405 517
Аннотация

Введение. В процессе хромирования деталей автомобилей происходит изменение состава ванны хромирования, что влияет на стабильность протекающих процессов – производительность и качество хромового покрытия. Поэтому требуется постоянный контроль ванны хромирования на наличие посторонних элементов, которые могут образоваться в процессе работы ванны при реакции раствора с анодом или катодом.
Материалы и методы. При проведении исследований применялось необходимое оборудование, позволившее с достаточной точностью определять содержание трёхвалентного хрома и влияние его на процесс электролиза – производительность и качество хромовых покрытий. Для определения качества и производительности использовалась известная методика.
Результаты. При проведении исследований полученного холодного саморегулирующегося электролита хромирования было установлено, что существенное влияние на стабильность работы ванны хромирования оказывает трёхвалентный хром – содержание, которое при работе может меняться в пределах 2…25 г/л. В результате выяснили, что оптимальным количеством трёхвалентного хрома является содержание его в ванне хромирования от 2 до 15 г/л. При меньшем или большем содержании происходит снижение производительности электролиза и качества хромового покрытия. Также было установлено, что для поддержания оптимального количества трёхвалентного хрома и увеличения времени для стабильной работы хромовой ванны необходимо соблюдение отношения площади анода и катода (покрываемой поверхности детали), значение которого находится в пределах 3...4.
Обсуждение и заключение. В результате проведенных исследований даст возможность при выполнении определённых условий, проведения процесса осаждения хрома из холодного саморегулирующего электролита позволит стабильно проводить осаждение хрома при высокой производительности и необходимым качеством получаемых покрытий. Главное условие сохранения долговечности и стабильности ванны хромирования – контроль и поддержание количества трёхвалентного хрома в электролите хромирования в ванне.

406-415 226
Аннотация

Введение. Одним из основных типов отложений в двигателе внутреннего сгорания является эмульсия или шлам, образованный водой, разложением топливных остатков и твердых остатков. Шлам обычно оседает на более холодных поверхностях двигателя, таких как дно поддона картера, клапанные камеры и верхние платы. Основная проблема состоит в том, что этот тип отложений может быть собран моторным маслом и перенесен в такие области, как масляный насос, впускной клапан или масляные каналы, где шлам может препятствовать прохождению потока масла и вызывать сбой режима смазки. Помимо нарушения в работе вышеупомянутых систем также претерпевают изменения в худшую сторону и показатели качества моторного масла.
Материалы и методы. Для контроля за состоянием моторного масла необходимо определить характеристики его работоспособности, такие как кинематическая вязкость при 40о С и при 100о С, кислотное число, щелочное число и определить количества элементов-индикаторов присадок и продуктов износа, содержащихся в моторном масле. Определение вязкости проводилось с помощью вискозиметра Stabinger SVM 3000. Он измеряет динамическую вязкость и плотность масел и топлив в соответствии с ASTM D7042 и автоматически рассчитывает кинематическую вязкость, индекс вязкости и выдает результаты измерений. Кислотное и щелочное числа определялись с помощью автоматического титратора TitroLine alpha plus, а наличие элементов-индикаторов в моторном масле с помощью оптико-эмиссионного спектрометра с индуктивно-связанной плазмой серии iCAP 7000, предназначенного для анализа и определения количества элементов-индикаторов в жидких и твердых образцах.
Результаты. Была проанализирована динамика изменений характеристик работоспособности моторного масла Gazpromneft Diesel Ultra 10W-40 с увеличенным интервалом замены, которое применимо для техники, работающей в тяжёлых условиях, в зависимости от содержания воды в пробах данного смазочного материала.
Заключение. Обозначены последствия, которые могут возникнуть вследствие попадания воды в моторное масло.

416-426 215
Аннотация

Введение. Существующая методология подготовки кадров определяет требования к компетенциям будущих специалистов, но методики определения количества подготавливаемых кадров либо базируются на подготовленности образовательных учреждений к качественному ведению образовательного процесса, либо ограничиваются уровнем автотранспортного предприятия и не учитывают региональные потребности рынка труда. Система подготовки кадров для регионального автотранспортного комплекса разбалансирована по отношению к потребностям данного комплекса. Этим обусловлена актуальность разработки укрупнённой методики определения потребности автотранспортного комплекса региона (АТКР) в кадрах с профильным образованием.
Материалы и методы. В работе использован метод анкетирования хозяйствующих субъектов, осуществляющих автотранспортную деятельность не только в качестве основной направленности, но и в качестве вспомогательной. Анкетирование направлено на определение количества работников автотранспортных предприятий и подразделений различных отраслей с учётом уровня профильного образования. В работе использованы положения теории технической эксплуатации автомобилей и методы математической статистики.
Результаты. Основным результатом работы является укрупнённая методика определения потребности автотранспортного комплекса в кадрах с профильным образованием, отличающаяся от известных тем, что учитывает количественные характеристики персонала с учётом уровня образования в хозяйствующих субъектах региона различных организационно-правовых форм. Эти результаты представляют научную новизну исследования. Определены структурные характеристики персонала, разработан соответствующий алгоритм. Приведены сравнительные значения производительности труда специалистов с профильным автотранспортным образованием.
Обсуждение и заключение. Разработан методический инструментарий определения потребности автотранспортного комплекса региона в кадрах с профильным образованием, позволяющий преодолеть сложившуюся разбалансированность между системой подготовки кадров для регионального автотранспортного комплекса и потребностями этого комплекса. Применение результатов работы позволит повысить обоснованность государственного задания на подготовку кадров автотранспортного профиля в регионах, повысить эффективность использования бюджетных средств и средств населения на образовательную деятельность.

СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА 

428-439 244
Аннотация

Введение. В последние годы наблюдается активное развитие 3D аддитивных технологий. Данная тенденция не могла не затронуть строительную отрасль. Однако печать с использованием пластмасс и прочих органических соединений значительно отличается по своим технологическим особенностям от печати строительных составов. Бетоны и растворы, применяемые при послойной печати, должны обладать рядом технологических свойств, таких как достаточная вязкость для выдавливания экструдером, низкая подвижность для сохранения геометрии после укладки, высокая скорость схватывания и прочность после затвердевания. В настоящее время существует ряд составов, удовлетворяющих данным требованиям, однако они, как правило, не отличаются высокой прочностью и требуют наличия широкой сырьевой базы, которая может быть недоступна в условиях полевой печати. Как следствие, необходимо расширять спектр строительных составов для 3D-печати, подходящих под вышеназванные критерии, а также удовлетворяющих экономическим показателям.
Материалы и методы. Проведены исследования с применением физико-механических испытаний, рентгенофазового анализа и электронной микроскопии по влиянию тонкомолотых минеральных добавок на микроструктуру и процессы твердения композиционных вяжущих с различными дозировками функциональных добавок.
Результаты. Представлены результаты исследований по получению композиционных вяжущих для 3D аддитивных технологий с использованием портландцемента и техногенных отходов – отходов мокрой магнитной сепарации старооскольского электрометаллургического комбината, модифицированных добавками-ускорителями (Технониколь Master) и пластификаторами (Полипласт ПК-R), с применением математического планирования и построением математических моделей для композиционных вяжущих, обладающих различными сроками твердения.
Заключение. Доказана эффективность использования полученного композиционного вяжущего, применение которого обеспечивает повышение реологических свойств, а также даёт возможность экономить дорогостоящий портландцемент.

440-449 269
Аннотация

Введение. Основываясь на тенденциях, можно проследить нарастающий интерес к технологии VR в строительстве. Эта относительно новая технология быстро заменяет традиционные способы визуализации, предоставляя пользователям расширенные возможности работы с цифровыми технологиями.
Целью работы является анализ применения технологии виртуальной реальности в строительстве, на основе анализа определить, каким образом можно улучшить интеграцию и найти новые идеи для применения технологий.
Материалы и методы. В результате анализа предыдущих исследований было выявлено отсутствие методов осуществления передачи данных из системы VR в программное обеспечение BIM. В связи с выявленной проблемой целью данной научной работы является улучшение интеграции технологий VR и BIM путем осуществления автоматической передачи данных из программы виртуальной реальности в исходную информационную модель.
Результаты. В ходе работы был создан проект на базе информационной модели, выполненной в программном комплексе Autodesk Revit и импортированной в игровой движок Unreal Engine 4 для создания интерактивной виртуальной среды. Рассмотрен новый подход к созданию и презентации эскиза проекта с помощью технологии виртуальной реальности – метод интуитивного проектирования в виртуальной среде.
Обсуждение и заключение. Программный модуль находится на этапе ранней разработки, тем не менее имеет перспективы для развития в полноценное приложение, доступное для любых пользователей. В работе приведены основные направления для продолжения разработки приложения.

450-462 226
Аннотация

Введение. Борьба с подтоплением остаётся актуальной проблемой. Применение аналогии фильтрации воды и электрического тока имеет цель защиты от подтопления окружающей среды, территорий застройки и автомобильных дорог в городах. Записывая закон Ома аналогично закону фильтрации Дарси, достигаем лучшего соответствия их аналогии. Это, в свою очередь, даёт возможность развивать новые технологии для защиты от подтопления в городском строительстве, например электроосмотическое водопонижение и его моделирование. Такие технологии позволяют осушать глинистые грунты.
Методы и материалы. Рассмотрены совместно закон Дарси, закон Ома и закон электроосмотической фильтрации. Дана методология моделирования строительного водопонижения с учётом суммарного эффекта двух физических законов фильтрации воды и электроосмоса, оптимально сочетая высотное геометрическое расположение базисов дренирования и контактных электродов. Представлены варианты осушения глинистого грунта при действии электрического поля. При совместном использовании в осушаемом грунте сил гравитации и электрических сил постоянного тока суммарная скорость фильтрации складывается из составляющей по закону Дарси и другой составляющей скорости движения воды – электроосмотической фильтрации. Дополнительной особенностью совместного моделирования в пористой среде фильтрации воды и электроосмоса является то, что массив водоупорной части грунта и его части, относящейся к диэлектрику, могут не совпадать. Такая сложность модели преодолевается её разбиением на модули, которые затем можно объединить с соблюдением балансового принципа, сшивая модули по границам. Для продолжения научной дискуссии приведен краткий, но информативный обзор международных публикаций по рассматриваемой теме.
Обсуждение. Методология комплексного расчёта и моделирования совместных процессов фильтрации воды в грунтах, протекания электрического тока и электроосмотической фильтрации может найти полезное применение при разработке эффективной защиты от подтопления в городском строительстве. Рекомендована последовательность алгоритмических шагов моделирования. Первоначально рекомендуется проводить грубое моделирование в электронных таблицах на персональных компьютерах и мобильных телефонах. Далее следует применить другой подход моделирования. Базируясь на первоначальных грубых моделях предыдущего шага, надо записать алгоритмы на языке программирования. Скомпилированная модель исследуемых процессов фильтрации и электроосмоса позволит существенно повысить надёжность проектирования защиты от подтопления.
Заключение. Приведено сравнение совместного применения средств строительного водопонижения разной физической сущности при одновременных процессах гравитационной фильтрации подземной воды и пропускании постоянного электрического тока через осушаемый грунт, что вызывает дополнительный эффект электроосмоса. Предложено по-новому применять аналогию фильтрации воды и электрического тока с целью достижения более эффективных результатов инженерной деятельности путем моделирования защиты от подтопления территорий застройки, обеспечивая безопасность городского строительства при повышении уровня подземных вод.



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


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