Введение. Целью данной статьи является выполнение сравнительного анализа энергозатрат при работе резонансной двухмассовой механической системы в зависимости от точки приложения вынуждающей силы к первой или ко второй массе. Объектом исследований является колебательная система вибромашины, состоящая из двух масс, связанных между собой упругим и диссипативным элементом. Кроме того, первая масса через упругий и диссипативный элемент соединена с неподвижным основанием.
Материалы и методы. В исследованиях использованы основные положения теоретической механики, математического моделирования и имитационного эксперимента в среде Matlab-Simulink.
Результаты. По результатам исследований на математической модели двухмассовой колебательной системы с точкой приложения вынуждающей силы к первой массе установлено, что при вынуждающей силе 10 кH и частоте 80 рад/с амплитуда колебаний первой массы составляет 0,6 мм, а второй –1,8 мм, при этом коэффициент усиления по амплитуде составляет 3,94. Для достижения указанной вынуждающей силы дебалансный возбудитель направленного действия при массе дебалансов 10 кг должен иметь эксцентриситет – 0,16 м, а мощность, необходимую на привод возбудителя колебаний – 21,2 кВт. В случае приложения вынуждающей силы ко второй массе достичь той же амплитуды колебаний первой массы (0,6 мм) можно при вынуждающей силе 5 кН, эксцентриситете 0,078 м и мощности на привод возбудителя 4,9 кВт, при этом коэффициент усиления по амплитуде составляет 8,44.
Выводы. Таким образом, в силу динамических свойств двухмассовой системы вариант с точкой приложения вынуждающей силы ко второй массе оказывается в 4,3 раза энергоэффективнее по сравнению с вариантом приложения вынуждающей силы к первой массе.

Введение. При проведении капитального ремонта трубопровода для удаления грунта под трубой в настоящее время применяется шанцевый инструмент. Повысить скорость проведения ремонтных работ позволяет предложенная автором новая технология разработки грунта под трубопроводом, предусматривающая использование сменного фрезерного рабочего оборудования для гидравлического экскаватора. Целью статьи является теоретическое исследование процесса взаимодействия конструктивных элементов фрезерного оборудования с разрабатываемым грунтом.
Методы и материалы. На основе базовых положений теории взаимодействия рабочих органов землеройных машин с грунтом разработана математическая модель работы фрезерного рабочего оборудования гидравлического экскаватора. Она позволяет получить зависимости сил сопротивления, возникающих на резцах рабочего оборудования, от его конструктивных параметров и физико-механических свойств грунта.
Результаты. По результатам анализа полученной зависимости крутящего момента от угла резания и угловой скорости вращения фрезерной головки установлено, что наибольшее влияние на крутящий момент, требуемый на преодоление сил сопротивления грунта и привода рабочего органа, оказывает угловая скорость вращения фрезерной головки. Минимальное значение крутящего момента в изучаемой области 50 Н·м наблюдается в точке, где угол резания грунта составляет 45º, а угловая скорость вращения фрезерной головки – 4 рад/сек. Максимальный крутящий момент 215 Н·м отмечен при величине угла резания 65º и скорости вращения фрезерной головки 10 рад/сек.
Заключение. По результатам проведенного теоретического исследования процесса резания грунта при помощи фрезерного рабочего оборудования экскаватора установлен крутящий момент гидромотора, необходимый для приведения во вращение фрезерной головки. Результаты проведенных теоретических исследований рекомендуется использовать для расчета конструктивных и режимных параметров при проектировании и создании экспериментального образца фрезерного рабочего оборудования.

Введение. Выявлена потребность в моделировании динамических процессов механизма подъема в реальных условиях эксплуатации. Определена необходимость повышения точности описания движущего усилия двигателя для наиболее распространенных типов управления приводом кранового механизма подъема.
Материалы и методы. Рассмотрена работа односкоростного электродвигателя с короткозамкнутым ротором без управления скоростью, с фазным ротором и дополнительными сопротивлениями в роторной обмотке и с короткозамкнутым ротором и управлением от преобразователя частоты. В качестве исходной зависимости принята статическая механическая характеристика электродвигателя. Для учета движущего усилия двигателя при частотной системе управления и при релейно-контакторной и электродвигателем с фазным ротором и дополнительными сопротивлениями в роторной цепи использовалась формула Клосса с соответствующими значениями параметров: синхронной скорости, критического усилия и критического скольжения.
Результаты. Представлены зависимости для движущего усилия двигателя, описывающие работу механизма с наиболее распространенными способами управления скоростью привода кранового механизма подъема. В случае частотной системы управления приведена форма записи движущего усилия двигателя в случае установившегося движения и в случае переходных процессов пуска / торможения, при реализации соответствующих алгоритмов преобразователем частоты. Приведены экспериментальные и теоретические графики процессов подъема груза для случаев подъема с подхватом при релейно-контакторной системе управления и с упругим подхватом при частотной системе управления.
Выводы. Сделан вывод о применимости статической механической характеристики для описания работы электродвигателя в крановых приводах. Представленные зависимости обеспечивают возможность моделировать полный рабочий цикл механизма подъема. Зависимости справедливы как во время установившегося движения механизма, так и во время переходных процессов. Сделан вывод об использовании динамической модели, учитывающей представленную форму движущего усилия двигателя, в практических целях для анализа работы крана с учетом влияния ограничителя грузоподъемности.

Введение. В статье сформулированы постановки задач о равновесных состояниях в модели обобщенной транспортной системы города, состоящей из улично-дорожной сети, центров массового тяготения, мест проживания людей, транспортных средств, а также самих участников дорожного движения, в том числе и пассажиров. Решение этих задач позволяет выявлять равновесные распределения элементов системы по различным подмножествам состояний (подмножество элементов улично-дорожной сети, подмножество центров массового тяготения, подмножество поездок определенного типа и т.д.), зависящие от типа транспортного средства, индивидуальных предпочтений, знаний о состоянии транспортной системы и других факторов.
При этом транспортная система рассматриваетсякак объект исследований в рамках теории макросистем. Набор постановок задач о поиске равновесных состояний транспортной системы для различных объектов моделирования составлен для различных структурных уровней (масштабов) рассматриваемых объектов.
Материалы и методы. В настоящей работе применяется теория транспортных макросистем, которая вытекает из известной научной дисциплины – теории макросистем. Среди ее задач имеются постановки о распределении элементов по подмножествам состояний и задачи о равновесии системы в целом. В макроскопических системах по определению стохастическое поведение большого числа элементов преобразуется в детерминированное поведение системы в целом. Макросистема является динамическим преобразователем хаотического поведения элементов в некоторое множество параметров поведения (фазовых переменных), образующих пространство небольшой размерности. Поэтому в рамках теории макросистем используются базовые понятия максимизации энтропии при равновесных состояниях системы. При этом функция распределения макросостояний выбирается в зависимости от способа заполнения элементами некоторых состояний из соответствующих подмножеств; необходимые значения априорных вероятностей и доказательства параметрических свойств моделей макросистем с различными статистиками (Ферми-, Эйнштейн- и Больцман-распределения). На основе теории макросистем решаются, например, задачи для поиска равновесия в таких системах, как: 1) мегаполис с его функциональной и пространственной структурами (вероятностные состояния иерархических систем); 2) транспортные сети городов, образованные перемещениями транспортных средств и жителей города между различными районами (распределение поездок по маршрутам в сети);3) логистические системы при межрегиональном обмене продукцией (задачи экономического равновесия при обмене ресурсов).
Результаты. В работе представлены результаты исследований, касающиеся единообразного описания элементов улично-дорожной сети и центров массового тяготениякак компонентов общей транспортной системы города (агломерации) в рамках теории транспортных макросистем. При этом в исследовании выделяются различные структурные уровни описания, которые могут использоваться для решения частных задач, например, о поиске равновесия в отдельных подмножествах транспортной системы, таких как группы центров массового тяготения определённого типа, или транспортные потоки на маршрутах, перегонах, участках сети и т.п.
Обсуждение и заключение. В рамках работы решены следующие задачи: разработано описание структурных уровней объектов улично-дорожной сети и центров массового тяготения как основных компонентов модели транспортных систем; разработаны постановки задач о равновесных состояниях транспортных систем на соответствующих структурных уровнях; выполнен анализ полученной методики; установлена методическая аналогия между различными подмножествами состояний на одном и том же структурном уровне, например, между центрами массового тяготения и элементами улично-дорожной сети как объектов моделирования методами теории макросистем (эта аналогия может быть распространена и на другие подмножества состояний в транспортных системах, например, на виды транспортных систем, цели поездок, парковочные пространства, подсистемы интеллектуальной транспортной системы и многое другое).

Введение. Снижение эксплуатационных затрат на моторное топливо для автомобилей возможно путём применения более дешёвых и в то же время менее вредных для экологии альтернативных источников энергии. Основной проблемой использования данных источников энергии, особенно для автомобилей категории N1, является недостаточно развитая инфраструктура сети заправочных станций для альтернативного топлива. Основным альтернативным видом моторного топлива в Российской Федерации является природный газ. Использование компримированного природного газа в качестве моторного топлива на автомобилях категории N1 значительно увеличивает нулевые пробеги из-за удаленности заправочных станций, что снижает эффективность применения природного газа. Целью исследований является разработка методики расчета затрат на заправку различными видами моторного топлива для автомобилей категории N1 с учетом расположения мест заправки (АЗС/АГЗС/АГНКС).
Материалы и методы. В исследованиях представлена методика расчета затрат на заправку различными видами моторного топлива, разработанная на основе многофакторного анализа эксплуатационных характеристик автомобиля, заданного маршрута движения автомобиля категории N1, особенностей работы водителя на маршруте и имеющейся инфраструктуры сети заправочных станций. Научной новизной является установление зависимости затрат на заправку моторным топливом от вида используемого топлива, имеющейся инфраструктуры сети заправочных станций, среднесуточного пробега и от технико-экономических показателей автомобилей категории N1.
Результаты. Разработанная методика апробирована на предприятиях, осуществляющих перевозку грузов автомобилями категории N1 на территории г. Омска. Установлено, что для автомобилей категории N1 при осуществлении процесса перевозок грузов в г. Омске затраты на заправку моторным топливом составят от 1,77 до 15,62% от средних затрат на движение по маршруту.
Обсуждение и заключение. Методика позволяет определить влияние используемого топлива на эксплуатационные затраты автомобилей категории N1 для выбора эффективного моторного топлива, а также осуществлять учёт затрат на заправку моторным топливом и более точно осуществлять определение себестоимости перевозки грузов.

Введение. Безопасность дорожного движения является одним из целевых государственных ориентиров. Одним из индикаторов состояния дорожно-транспортной аварийности в государственных программах является число аварийно-опасных участков. Снижение их числа приведет к значительному подъему уровня безопасности в связи с тем, что на этих участках концентрируется большое число ДТП, погибших и раненых. Поэтому задача по определению факторов формирования аварийно-опасных участков является актуальной.
Материалы и методы. Исследование основано на данных о ДТП, которые были зафиксированы на федеральных автомобильных дорогах Алтайского края в период с 2018 по 2021 г. Порядок выполнения работы включал три этапа. На первом определены аварийно-опасные участки на основе данных за 2021 год. На втором этапе определялись особенности аварийности на этих участках в предыдущие годы. На третьем определялись основные факторы формирования каждого из выделенных участков с помощью анализа схем расстановки средств организации дорожного движения и архивного видеоматериала по дорогам (съемки дорог).
Выводы. Комплексный анализ аварийно-опасных участков федеральных дорог Алтайского края позволил выделить ряд типичных условий, которые способствуют формированию повышенной аварийности. Среди них: значительное изменение скоростного режима, близость к городу, наличие большого числа конфликтных точек, проведение дорожных работ.
Рамки исследования/возможность последующего использования результатов научной работы.
Результаты работы могут быть использованы в работах по комплексному изучению факторов возникновения аварийно-опасных участков на автомобильных дорогах федерального значения, моделированию различных дорожных условий и условий внешней среды на степень аварийность участка дороги.
Практическое значение. Новые знания об основных факторах и условиях формирования аварийно-опасного участка позволят ответственным службам снижать степень опасности аналогичных участков за счет предупреждения одновременного действия всех выделенных условий.
Оригинальность. В исследовании впервые определены и обоснованы конкретные условия, которые в своей совокупности способствуют формированию аварийно-опасного участка на федеральных автомобильных дорогах.

Введение. Практика работы подвижного состава автомобильного транспорта при перевозке грузов в суровых условиях Крайнего Севера (Республика Саха [Якутия]) показывает необходимость организации мероприятий, связанных с обеспечением безопасности дорожного движения на участках дорог с подъемами и спусками. Для предотвращения съездов подвижного состава с дороги и их опрокидывания в качестве тягача для автомобильного транспорта используют тракторную технику, применение которой требует затрат времени. Целью настоящей статьи является разработка нового теоретического инструментария для планирования работы подвижного состава, позволяющего определить затраты времени на перевозку.
Материалы и методы. При исследовании применяются натурные наблюдения для поездок, при выполнении которых использовалась тракторная техника в качестве тягача для автомобильного транспорта на маршрутах перевозок грузов, где движение осуществлялось на спусках и подъемах. Для определения вероятности возникновения события, значений доверительных интервалов времени движения подвижного состава с учетом доверительной вероятности – 0,95 применялись методы теории вероятностей и математической статистики. В качестве основы выполненных исследований использовались научные работы ученых по планированию работы подвижного состава с учетом особенностей организации дорожного движения при перевозке грузов в сложных условиях эксплуатации.
Результаты. Авторы определили затраты времени на перевозку грузов с применением тракторной техники в качестве тягача для планирования работы подвижного состава IVECO-AMT 733910 С/Т на шести маршрутах. Установлена величина вероятности использования тракторной техники на исследуемых маршрутах для планирования работы подвижного состава IVECO-AMT 733910С/Т.
Заключение. Представленные значения времени движения подвижного состава IVECO-AMT 733910 С/Т при перевозке грузов с применением тракторной техники в качестве тягача могут быть использованы для практического применения в планировании в период с декабря по март при перевозке разборных элементов конструкций буровых установок и имущества бригад бурения скважин.

Введение. Безопасность дорожного движения во многом определяется техническим состоянием транспортного средства, а особенно системы управления. К ним относится и тормозная система. Для повышения ее эффективности сейчас широко применяются различные вспомогательные электронные системы. Эти системы осуществляют управление автомобилем через колесные тормозные механизмы. Составляющим элементом колесного тормозного механизма фрикционного типа являются тормозные колодки. От их качества зависит эффективность работы тормозной системы автомобиля вне зависимости от наличия вспомогательных электронных систем. Применение тормозных колодок с большим разбросом значений коэффициентов трения может оказать существенное влияние на эффективность торможения.
Материалы и методы. Для проведения экспериментальных исследований была разработана методика их проведения и обработки экспериментальных данных, а также изготовлена лабораторная установка. В качестве приборной составляющей стенда для преобразования механических перемещений в электронный сигнал использовали аналого-цифровой преобразователь ArduinoUno R3.
Результаты. В соответствии с предложенной методикой были выполнены испытания четырех пар тормозных колодок. В результате обработки экспериментальных данных установлено, что разность значений коэффициентов трения тормозных колодок может вызвать различие в величине тормозных сил на колесах от 8 до 19%.
Обсуждение и заключение. Разность коэффициентов трения тормозных колодок оказывает существенное влияние на величину тормозных сил и устойчивость автомобиля при торможении. Одной из причин этого может являться низкое качество материала колодок или нарушение условий эксплуатации. Предложенная усовершенствованная методика определения коэффициентов трения скольжения позволяет получать более точные значения за счет применения аналого-цифрового преобразователя, уменьшая влияние точности измерительных инструментов и человеческого фактора на результат измерения.

Введение. Смешение сухих компонентов в смесительных аппаратах является одним из важнейших этапов любого технологического процесса при изготовлении композиционного материала. К настоящему времени в различных технологиях используется самое разнообразное смесительное оборудование, которое характеризуется различными принципами смешения и конструктивными решениями. Особый интерес для приготовления качественных и однородных смесей теплоизоляционного назначения представляет пневматический смеситель со спиральной энергонесущей трубкой. В статье приведены результаты исследований с использованием метода математического планирования полнофакторного эксперимента ПФЭЦКРП24, позволяющего наиболее адекватно оценить происходящие процессы при минимизации систематических ошибок.
Материалы и методы. В работе в качестве сырьевых материалов для проведения испытаний использовали портландцемент ЦЕМ 0 42,5Н ГОСТ 31108–2020 с удельной поверхностью 308 м2/кг, песок Вольского месторождения. В качестве легкого наполнителя использовали вспученный вермикулит, полученный в результате термообработки природного вермикулита при температуре около 700 °С.
Результаты. Теплоизоляционные смеси, приготовленные в пневматическом смесителе со спиральной энергонесущей трубкой, обеспечивают получение теплоизоляционных растворов со стабильными показателями по плотности 1420 кг/м3, имеющие достаточные прочностные показатели при сжатии 3,3 МПа, гарантируют высокие теплозащитные свойства в строительных конструкциях.
Заключение. Разработанная конструкция и проведенные исследования позволили установить высокую эффективность предлагаемого смесителя, обеспечивающего равномерное распределение смешиваемых частиц, высокую гомогенизацию и создание условий для ускорения физико-химических взаимодействий в создаваемой смеси при последующем затворении приготовленной смеси водой и формирование требуемой внутренней структуры создаваемых композитов.

Введение. Сварные двутавровые балки с поперечно-гофрированной стенкой при загружении в плоскости стенки рассчитываются на общую устойчивость в соответствии с п. 20.6.3.11 СП 294.1325800.2017, Изм. 2 от 15.06.2021 г. Здесь рассчитывается на общую продольную устойчивость из плоскости стенки балки отдельно взятый центрально сжатый пояс балки как шарнирно опертый по концам элемент. При этом не учитывается совместная работа сжатого пояса со стенкой, опорными ребрами, растянутым поясом.
Цель работы. Показать расчетным путем на примерах шести балок, что если в сравнении с расчетом по СП 294.1325800.2017 учесть совместную работу сжатого пояса со стенкой, опорными ребрами, растянутым поясом, то расчетная критическая нагрузка общей потери устойчивости гофробалки будет больше. И это увеличение тем существенней, чем меньше высота гофробалки. При этом авторы ограничились рассмотрением балок с соотношением размеров и критических нагрузок, обеспечивающих при потере общей устойчивости работу стали в упругой стадии.
Материалы и методы. Расчетным путем исследована общая устойчивость серии разрезных балок с поперечно-гофрированной стенкой тремя способами: по СП 294.1325800.2017, в ПК ЛИРА-САПР путем моделирования балок оболочечными элементами, включая пояса, стенки и опорные ребра и по СП 16.13330.2017, считая эквивалентную по критерию «общая устойчивость» сварную двутавровую балку с плоской стенкой.
Результаты исследования. Приведены данные расчета критических нагрузок первой формы потери общей устойчивости шести разрезных балок сортамента Zeman высотой 333, 500, 750, 1000, 1250, 1500 мм пролетом 6,0 м тремя способами с загружением верхнего пояса, равномерно распределенной нагрузкой в плоскости стенки без раскреплений сжатого пояса в пролете и раскреплением опорных сечений из плоскости стенки и от поворота относительно оси балок.
Обсуждение и выводы. Для балок с высотой стенки 333 мм учет совместной работы сжатого пояса со стенкой, растянутым поясом, опорными ребрами показал увеличение критической нагрузки в сравнении с расчетом по СП 294.1325800.2017 на 24%. При увеличении высоты балок до 900–1000 мм разница значений критических нагрузок, вычисленных с учетом совместной работы элементов балки и по СП 294.1325800.2017, нелинейно снижается до 3%. А для гофробалок с высотой 1000–1500 мм эта разница составляет менее 3%, что показывает возможность выполнения расчетов балок с поперечно-гофрированной стенкой сортамента Zeman с высотой 1000–1500 мм на общую устойчивость с достаточной для инженерных расчетов точностью по СП 294.1325800.2017.

Введение. Одной из проблем разработки бетонов нового поколения является обеспечение рационального гранулометрического состава смеси цемента и тонкодисперсных добавок для обеспечения плотнейшей упаковки всех частиц цементной системы. В этой связи в работе рассмотрены вопросы оптимизации дисперсной структуры кварцевого наполнителя с учетом его удельной поверхности, концентрации в составе вяжущего и водотвердого отношения.
Материалы и методы. В исследованиях применяли портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н (ГОСТ 31108–2020) ЗАО «Белгородский цемент» и тонкодисперсный кварц. Образцы на прочность при сжатии испытывали на лабораторном прессе ПГМ-100 МГ4. Гранулометрический состав наполнителей определяли с помощью лазерного дифракционного анализатора размера частиц Analysette 22 NanoTec plus.
Результаты. Проведенные исследования позволили определить, что оптимальные дозировки микродисперсного наполнителя тесно связаны с удельной поверхностью и В/Т смеси. Показано, что с ростом дисперсности кварцевого наполнителя наблюдается уменьшение диапазона оптимальных дозировок, который сужается с увеличением водотвердого отношения. Описаны механизмы структурообразования, влияющие на свойства дисперсно-оптимизированных цементных систем. С ростом удельной поверхности наполнителя снижается удельная активность единицы поверхности наполненного вяжущего, что сопровождается снижением количества кристаллизационно-коагуляционных связей между гидратными фазами цемента.
Заключение. Полученные экспериментальные данные подтверждают, что для цементного камня из смешанного вяжущего водотвердое отношение является не менее существенным показателем, чем величина концентрации минеральной добавки, поэтому снижение В/Т смешанных цементов является необходимым условием для достижения заданной прочности бетона.

Введение. Хранение золы гидроудаления на золоотвалах негативно сказывается на экологической ситуации в близлежащих населенных пунктах, отвалы постоянно пылят и загрязняют источники воды. Для решения данной проблемы предлагается использовать золу гидроудаления в качестве компонента смешанного вяжущего. Поскольку удельная поверхность золы гидроудаления различна на всей территории отвала, необходимо изучить её влияние на набор прочности смешанного вяжущего при различных условиях твердения.
Материалы и методы. Перечислено оборудование, на котором выполнялся эксперимент. Для определения удельной поверхности использовался прибор ПСХ-12, сушка золы осуществлялась в сушильном шкафу. Хранение образцов проводилось в камере нормального твердения. Представлен химический состав золы гидроудаления с ТЭЦ-5 г. Омска.
Результаты. Приведены экспериментальные данные о прочности образцов смешанного вяжущего в возрасте 1,3,7,14,21,28,90 сут нормального твердения и данные о прочности образцов, прошедших тепловлажностную обработку. Прочность материала смешанного вяжущего с удельной поверхностью золы гидроудаления 460–490 м2/кг при нормальных условиях твердения составляет 42,57 МПа, что не уступает контрольному образцу. У образца с использованием золы гидроудаления 460–490 м2/кг после тепловлажностной обработки наблюдается повышение прочности на 12% по сравнению с контрольным образцом. Образцы, в которые вводилась зола гидроудаления с удельной поверхностью 220–250, 340–370, 650–700 м2/кг, показывают результаты по прочности ниже, чем контрольный беззольный образец независимо от условий твердения.
Обсуждение и заключение. Обосновано, что рациональным является использование золы гидроудаления с удельной поверхностью 460–490 м2/кг. Его прочность при нормальных условиях твердения составляет 42,57 МПа, что не уступает контрольному беззольному образцу. У образца с использованием золы гидроудаления 460–490 м2/кг после тепловлажностной обработки наблюдается повышение прочности на 12% по сравнению с контрольным образцом. Повышение прочности образцов из смешанного вяжущего связано с ускорением в них прохождения пуццолановой реакции, продукты которой положительно влияют на прочность получаемых изделий.