Preview

Научный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ"

Расширенный поиск
Том 19, № 1 (2022)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.26518/2071-7296-2022-1

ТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ

12-23 456
Аннотация

Введение. При проектировании агрегата для формирования подстилающего слоя возникла проблема выбора рабочих органов, предназначенных для предварительного рыхления поверхностного слоя грунта, насыщенного корнями растений, с целью последующего обнажения подстилающего слоя строящейся автомобильной дороги. При выборе рабочих органов технических средств следует учитывать многие факторы. Однако решающим показателем являются затраты энергии на единицу объёма обрабатываемого материала. Хотя теоретические основы резания грунта весьма подробно рассмотрены, но, основываясь на них, сложно выявить и сопоставить затраты энергии на единицу объёма разрабатываемого грунта. Варианты определения действующих сил и затрат энергии на резание грунта дисками, изложенные различными авторами, предполагают решение весьма громоздких зависимостей. Они основаны на синтезном подходе к решению проблемы. Не отвергая синтезный подход, сделан анализ взаимодействия дисков с грунтом. Вычисление затрат энергии дискового рыхлителя осуществлено на основе выявленных ранее значений его геометрических, кинематических и динамических параметров.
Методика исследования. На основе конструктивной компоновки дискового рыхлителя определено расстояние и время перемещения дискового рыхлителя для разработки грунта объёмом один кубический метр. Для анализа диск разделён на элементы: кромку лезвия, фаску лезвия и боковые поверхности диска. Разработана методика определения затрат энергии: на отделение пласта грунта от его массива, разделение пласта на фрагменты, преодоление напора грунта на фаску диска, ускорение грунта фаской лезвия диска, преодоление трения между грунтом и фаской лезвия диска, преодоление трения между грунтом и боковой поверхностью диска. Разработана схема условных сил воздействия фаски лезвия диска на грунт для определения условной нормальной реакции фаски лезвия диска и схема сил для определения нормальной реакции боковой поверхности диска на воздействие грунта. Затраты энергии на резание корней кромкой лезвия диска можно определить только путём экспериментов.
Результаты. На основе разработанной методики определены затраты энергии: на отделение пласта грунта от его массива, разделение пласта на фрагменты, преодоление напора грунта на фаску диска, ускорение грунта фаской лезвия диска, преодоление трения между грунтом и фаской лезвия диска, преодоление трения между грунтом и боковой поверхностью диска. Из схемы условных сил воздействия фаски лезвия диска на грунт определена условная нормальная реакция фаски лезвия диска. Из другой схемы сил выявлена нормальная реакция боковой поверхности диска на воздействие грунта. Суммарные объёмные затраты энергии на резание грунта дисками получены путём сложения выявленных частных затрат энергии.
Заключение. На основании проведённых теоретических исследований вычислены объёмные затраты энергии на резание грунта дисками. К ним необходимо добавить затраты энергии: на резание корней кромками лезвий дисков и на перемещение дискового рыхлителя. В структуре известных затрат энергии преобладает энергия на преодоление трения между грунтом и боковой поверхностью диска. Так как затраты энергии на резание грунта дисками весьма велики, в агрегате для формирования подстилающего слоя их применение нецелесообразно. Это не исключает применение дисковых рыхлителей для других целей.

24-35 418
Аннотация

Введение. Повышение эффективности проведения снегоочистных работ обусловлено улучшением характеристик всех составляющих данного процесса, однако создание принципиально новых конструктивных схем снегоочистителей позволяет вносить качественные изменения в проблеме зимнего содержания дорог, селитебных территорий и т. п.
Материалы и методы. Представлено описание аналитических исследований зависимости, описывающей конструктивные параметры фрезы питателя фрезерно-роторного снегоочистителя, на основе которых сформирована концепция принципиально новой конструкции питателя фрезерно-роторного снегоочистителя. Приведено описание математической модели представленной конструкции питателя.
Результаты. Рассмотрена конструктивная схема вертикальной фрезы питателя фрезерно-роторного снегоочистителя. Описаны основные допущения, принятые при составлении расчетной схемы работы вертикальной фрезы питателя фрезерно-роторного снегоочистителя. Получены уравнения, описывающие движение группы снежных частиц, транспортируемых вертикальной фрезой и взаимодействующих друг с другом в процессе движения, аналитические зависимости сил нормальных реакций рабочих элементов вертикальной фрезы от ее конструктивных и технологических параметров. Определены начальные условия, необходимые для численного решения представленных уравнений работы вертикальной фрезы питателя фрезерно-роторного снегоочистителя.
Обсуждение и заключение. Дано описание математической модели оригинальной конструкции питателя снегоочистителя отбрасывающего действия. Указана необходимость более полного обоснования начальных условий для численного решения уравнений работы питателя снегоочистителя отбрасывающего действия. Данная математическая модель позволяет в дальнейшем перейти к детальному исследованию описанной конструкции фрезы с целью определения рабочих диапазонов конструктивных и технологических параметров питателя с вертикальной фрезой.

36-47 502
Аннотация

Введение. Выявлена проблема существующих регистраторов параметров работы крана в направлении определения интенсивности работы механизмов. Определена потребность в увеличении числа информационных источников. Предложено применение текущих параметров электродвигателя в качестве источника первичной информации.
Материалы и методы. Представлены характеристики экспериментальной установки. Оценка достоверности информационных источников проводилась на механизме подъема. Приведены формулы определения ошибки вычисления параметров тока статора и активной мощности и определения коэффициента пропорциональности нагрузки на привод и информационного параметра.
Результаты. Представлены таблицы и графики вычисленной нагрузки на механизм по току статора и активной мощности во всём диапазоне рабочих нагрузок. Исследована зависимость точности определения нагрузки от изменения напряжения питающей сети.
Выводы. В качестве информационного источника о нагрузке на механизм подъема крана рекомендовано применять активную мощность привода. Данный параметр показал большую по сравнению с током статора устойчивость к изменениям напряжения. Удалось достичь точности определения нагрузки 2,6% при требовании 3%.

48-60 425
Аннотация

Введение. Повсеместное внедрение беспилотных технологий достаточно быстро захватывает различные отрасли промышленности и экономики. Беспилотные такси уже передвигаются по улицам городов, в том числе и в нашей стране. Внедрение беспилотных технологий в отрасль строительства, а именно в строительные машины, – это перспективное направление, которое в ближайшие несколько лет будет развиваться достаточно быстрыми темпами. Наиболее близкой по алгоритму управления к беспилотному автомобилю строительной машиной является автогрейдер. Одним из первых этапов создания беспилотного автогрейдера является построение траектории его движения. В данной работе приведены методы управления курсом беспилотной машины, которые могут быть адаптированы для управления автогрейдером.
Материалы и методы. Теоретические исследования были проведены на математической модели рабочего процесса автогрейдера, разработанной с использованием методологии системного анализа и представленной дифференциальными уравнениями 2-го порядка.
Результаты. Предложен критерий эффективности, по которому можно провести сравнение методов управления. Для оценки эффективности представленных методов проведены теоретические исследования математической модели рабочего процесса автогрейдера по предложенному критерию эффективности. Подтверждена эффективность копирного метода управления для различных значений длины базы, коэффициента базы и скорости автогрейдера.
Заключение. Предложенные методы управления могут быть использованы для создания перспективных систем автономного управления движением автогрейдера и других дорожно-строительных машин.

ТРАНСПОРТ

62-73 423
Аннотация

Введение. Расчет корреспонденций был описан в начале XX в. в виде гравитационной модели и производится на основании аналогии с законом всемирного тяготения. Развитием данной модели можно назвать подход Дж. Вильсона, в котором расчет корреспонденций выполняется с помощью энтропийной модели. Энтропийный подход оперирует различными вариантами выражения для энтропии макроскопической системы. При этом ее равновесие достигается при максимальном значении выбранной функции энтропии. Целью данной работы является разработка методики определения вероятностного спроса центров массового тяготения «Торговые центры» и демонстрация результатов ее применения на примере торговых центров, расположенных на территории г. Тулы. Вероятностный спрос необходим для получения так называемых «априорных вероятностей» в выражении энтропии транспортной макросистемы.
Методы и материалы. Для разработки методики, а также ее дальнейшего использования наиболее удобной и перспективной научной платформой является теория транспортных макросистем, являющаяся частным случаем общей теории макросистем. Разрабатываемая в трудах главным образом отечественных учёных, она позволяет выполнять различные постановки задач, характерные для транспортных систем.
Выводы. Методика определения вероятностного спроса центров массового тяготения «Торговые центры», заключающаяся в получении априорных вероятностей нахождения в них и их ёмкостей для решения задач о поиске равновесных распределений посетителей, была разработана с целью дальнейшего развития макроскопического подхода при изучении «Торговых центров». Основным назначением методики является использование полученных результатов в решении задач о равновесных состояниях стоков транспорта и улично-дорожной сети в рамках теории транспортных макросистем.

74-83 473
Аннотация

Введение. Акцент сделан на современные требования в развитии транспортной отрасли за счет совершенствования планирования деятельности предприятий автомобильного транспорта по показателям, определяющим производительность труда работников и подвижного состава, которые являются функцией от спроса на выполнение перевозок. Результаты деятельности предприятий автомобильного транспорта зависят от производительности труда каждого работника, выполняющего определенную функцию для реализации конкретного договора и получения прибыли.
Материалы и методы. Планирование осуществляется с применением концептуальных положений текущего планирования работы автотранспортного предприятия, учитывающего взаимосвязь видов деятельности и спрос на выполнение перевозок, методов теории вероятностей и математической статистики, научных принципов образования и подготовки работников для транспортной отрасли.
Результаты. Применения нового подхода к планированию заключаются в объединении производительности труда работников и выработки подвижного состава АТП. Это позволило разработать математическую модель и методику, в которых учитывается, что производительность труда работников должна обеспечить получение планового дохода по каждому договору и её величина будет планироваться в границах доверительной вероятности. При планировании учитываются вероятностные события, которые имеют место при развитии отраслей экономики РФ и влияют на потребности в профессиональных кадрах. Математическое моделирование выполняется применительно к реальным эксплуатационным условиям перевозок грузов и конкретным функциям работников. Количество подвижного состава и необходимое количество работников определяется по выработке подвижного состава, по освоению конкретной производственной функции работником в современных условиях договорных отношений.
Обсуждение и заключение. Результаты исследования предназначены для практики работы предприятий автомобильного транспорта на этапе определения показателей производительности труда работников и подвижного состава.

84-100 474
Аннотация

Введение. Ухудшение состояния моторного масла в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) напрямую связано с попаданием в картер различного рода загрязнителей. В зависимости от типа загрязнения изменяется вид отложений на поверхностях деталей двигателя. Нельзя не отметить тот факт, что на работоспособность моторного масла чрезвычайно влияет процесс окисления, органические кислоты, возникающие в течение него, способствуют появлению коррозии на деталях ДВС. Также невосполнимый ущерб наносят вода, дизельное топливо, охлаждающая жидкость, частицы сажи, асфальтены и т. д.
Материалы и методы. В данной работе представлены результаты широкого литературного обзора, направленного на изучение основных типов загрязнителей моторных масел. Приведены классификации по агрегатному состоянию загрязнителей, а также по возможным путям их проникновения в смазочный материал. Наиболее узко в данной статье рассмотрены жидкостные загрязнители. Для демонстрации негативного влияния попадания в моторное масло загрязнений приведены фотографии деталей двигателя внутреннего сгорания с отложениями, находящимися на поверхностях составных частей ДВС.
Результаты. Приведена классификация основных загрязнителей моторных масел, указаны последствия, возникающие вследствие попадания инородных соединений в рассматриваемый смазочный материал.
Заключение. Установлено воздействие загрязнителей на детали ДВС и смазочного материала. На основе классификации можно судить о причинах попадания и возможных последствиях воздействия загрязнений на работу двигателя.

СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

102-113 502
Аннотация

Введение. В настоящее время повышение долговечности дорожных асфальтобетонных покрытий является одной из актуальных задач, решение которой обеспечивает значительный экономический эффект, достигаемый за счет увеличения межремонтных сроков, а также общего срока службы автомобильных дорог. Асфальтобетонные покрытия при длительном увлажнении вследствие ослабления структурных связей могут разрушаться за счёт выкрашивания минеральных зёрен, что приводит к повышенному износу покрытий и образованию выбоин. Вода проникает в микродефекты структуры асфальтобетона, приводя к снижению прочности материала. В результате снижается коррозионная стойкость асфальтобетона. Для повышения качества вяжущего и долговечности асфальтобетонного покрытия, в частности из щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА), используют различные модифицирующие добавки, в том числе полимерные.
В связи с этим перспективным направлением представляется использование полимеров, содержащих активные группы, которые способны обеспечить повышение адгезии к минеральным материалам, в том числе из кислых пород, а следовательно, и водостойкость. Одним из таких является сополимер этилена с винилацетатом (СЭВА).
Материалы и методы. С целью изучения влияния сэвилена на водо- и морозостойкость асфальтобетонных смесей были приготовлены щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси на основе модифицированных сэвиленом битумов. В качестве исходного битума при приготовлении модифицированных вяжущих был использован БНД 70/100 Московского НПЗ. Были проведены испытания щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей на показатель содержания воздушных пустот по ГОСТ Р 58406.8.2019, коэффициент водостойкости по ГОСТ Р 58401.18–2019 и морозостойкость по ГОСТ 12801–98.
Результаты. Установлено, что содержание воздушных пустот образцов асфальтобетона значительно снижается при увеличении концентрации сэвилена, что в дальнейшем будет способствовать более высокой морозостойкости дорожного покрытия. Показано, что применение сэвилена с 22% винилацетата позволяет повысить коэффициент водостойкости асфальтобетонных смесей благодаря наличию полярных молекул в составе этиленвинилацетата, активно взаимодействующих с минеральными составляющими асфальтобетонной смеси. Применение сэвилена улучшает морозостойкость асфальтобетонных образцов. Так, наименьшее снижение прочности в испытаниях на морозостойкость показали образцы с 5% сэвилена.
Установлено, что наибольшей стойкостью к влажностному и температурному воздействию окружающей среды обладают полимерасфальтобетоны на основе вяжущего с сэвиленом, содержащим 22% винилацетата, что соответствует максимальной основности полимера.

114-130 414
Аннотация

Введение. Целью статьи является сравнительный анализ методов вычисления штамповых модулей деформации грунтов, регламентируемых различными стандартами РФ.
Материалы и методы. Экспериментальное определение модулей деформации грунта земляного полотна выполнено при помощи штамповых испытаний, которые произведены в грунтовом лотке путем нагрузки и разгрузки грунтового основания, уплотненного до требуемого коэффициента уплотнения 0,98. Нагрузка прикладывалась ступенями, а осадка штампа измерялась по завершению стабилизации деформации от каждой ступени. Критерием стабилизации деформации являлось снижение скорости деформации до 0,02 мм/мин и время приложения нагрузки, которое должно составлять не менее 120 с. После измерения упругопластических осадок грунта выполнена разгрузка модели. Разгрузка тоже произведена ступенями. В результате построены зависимости упругопластической и упругой осадки грунтовой модели земляного полотна от давления в виде петель гистерезиса.
Результаты. Расчеты значений модуля деформации грунта выполнены по различным методикам, регламентируемым стандартами Российской Федерации. Результаты расчета сгруппированы в выборки данных, которые обработаны методами математической статистики. При обработке данных каждая выборка проверена на наличие грубых ошибок. Выборки данных проверены на принадлежность одной генеральной совокупности. Для проверки принадлежности трех выборок к одной генеральной совокупности применен критерий Kruskal W.H. и Wallis W.A. На основании этого сравнения получены данные о значимости различий в выборках.
Обсуждение и заключение. Для определения модуля деформации грунта земляного полотна рекомендован способ вычисления модуля деформации по методике, предполагающей нелинейную зависимость деформаций от давлений, описываемую полиномом второй степени.



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


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