Том 92, № 3 (2025)

Одна из главных проблем современности — загрязнение окружающей среды вредными веществами, образующимися в процессе сгорания традиционных углеводородных топлива в двигателях внутреннего сгорания, обеспечивающих движение транспортных средств.

Особенно остро это ощущается в крупных городах.

Решением указанной проблемы является переход на гибридные моторные установки и электромобили, в том числе с использованием водорода, в качестве экологически наиболее чистого топлива. Поэтому рассмотрение совокупности воздействия на окружающую среду как замены автомобилей на электромобили, так и последствий электрогенерации является актуальной задачей.

Однако, экологический эффект использования электроэнергии на транспорте обычно рассматривается только для мест эксплуатации транспорта. Вместе с тем, выработка электроэнергии на станциях электрогенерации сопровождается загрязнением атмосферы.

Реализация применения электроэнергии на транспорте возможна, во-первых, путём зарядки тяговых аккумуляторов от внешних электросетей, передающих электроэнергию от электростанций. А во-вторых, за счёт выработки электроэнергии непосредственно на транспорте с помощью топливных элементов, в которых топливом может служит водород, при этом продуктом химической реакции является вода. Но выработка электроэнергии, в основном, происходит на тепловых электростанциях за счёт сжигании углеводородного топлива — природного газа и угля, в результате чего происходит образование вредных веществ и их последующий выброс в атмосферу. При электрогенерации на атомных станциях в атмосферу выделяется большое количество водяного пара, который обладает в три раза большей парниковой активностью по сравнению с диоксидом углерода. Функционирование станций, использующих возобновляемые источники энергии (солнечные, ветряные), существенно зависит от природных условий. Гидроэлектростанции также носят вспомогательную роль. Применение гибридных моторных установок позволяет использовать в тепловых двигателях водород, продуктами сгорания которого являются вода и оксид азота. Но в природе нет свободного водорода, и его выработка обеспечивается, в основном, за счёт паровой конверсии метана, что сопровождается образованием вредных веществ и «парниковых» газов. Использование на транспорте сжиженного водорода и жидких носителей водорода также требует затрат электроэнергии, что сопровождается загрязнением атмосферы.

Ценность настоящего обзора заключается в оценке совокупного воздействия на окружающую среду технического решения о переходе на использование электротранспорта взамен автомобильного транспорта.

Динамика развития научно-технического прогресса такова, что для современной мировой экономики характерны слишком высокие темпы добычи полезных ископаемых, которые опережают процессы естественного возобновления. Истощение запасов природных ресурсов оказывает влияние на геополитическую обстановку. Арктическая зона в наши дни относится к разряду тех немногих территорий планеты, где сохранилась кладезь залежей. Целый ряд государств предъявляют свои права на территории заполярных регионов. Неподдельный интерес к освоению Арктики базируется на комплексе стратегических и экономических основ. Защита и обеспечение национальных интересов России предусмотрена указом Президента № 645 от 26 октября 2020 г. «О Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года». Характерной особенностью заполярных регионов являются отрицательные температуры. Последние негативно влияют на рабочие процессы поршневых двигателей, процессы смены фазовых состояний жидких топлив при подготовке топливовоздушной смеси, препятствуют гомогенизации рабочего тела и успешному пуску. Поэтому требуется тепловая подготовка. Существующие методы тепловой подготовки двигателей наземных транспортных средств отличаются неоправданно высокой энергопотребляемостью и трудоёмкостью. Современная наука предлагает новые технологии в решении вопросов тепловой подготовки на основе аккумулирования, хранения и реализации тепловой энергии, вырабатываемой двигателем в процессе применения.

Цель обзора — целостное представление новых решений в области тепловой подготовки двигателей, а также решений, направленных на повышение энергоэффективности и приспособленности наземных транспортных средств к применению в арктических условиях.

Описанные особенности теплового аккумулятора представляют фундаментальные знания и задают направление новым технологическим разработкам материалов и техники для применения в арктических условиях.

Тепловой аккумулятор фазового перехода индукционного типа, относящийся к разряду высокоэнергоэффективных буферных систем для приёма, хранения и реализации тепла в рамках тепловой подготовки, заслуживает внимания со стороны конструкторов, разработчиков базовых двигателей наземных транспортных средств, ориентированных на условия отрицательных температур холодного климата.

Во время эксплуатации детали основных узлов и агрегатов тракторов испытывают нагрузки динамического характера. Особенно интенсивным динамическим нагрузкам подвержены детали силовой передачи и ходовой системы. Снижение уровня динамической нагруженности деталей силовой передачи и ходовой системы обеспечивается за счёт использования в конструкциях машин упругих и демпфирующих элементов. При этом необходимо знать, как влияют разные виды демпфирования на снижение нагруженности деталей при циклических нагрузках, какие способы определения демпфирующих параметров материалов и элементов конструкций предложены к настоящему моменту. Актуальной технической задачей является разработка активных демпфирующих устройств, упруго-диссипативные свойства которых адаптивно изменяются в зависимости от характера динамических воздействий, в соответствии с этим в статье приведено описание предложенного авторами технического решения такого адаптивного демпфера. Исследование выполнено расчётным методом, опирающимся на основные положения механики материалов, теории колебаний. На основе проведённого анализа сделаны рекомендации по выбору демпферов для использования в ходовых системах тракторов, предложено техническое решение упругодемпфирующего устройства. Практическая ценность работы заключается в возможности использования предложенных рекомендаций для выбора конструкций и характеристик упругодемпфирующих устройств для силовой передачи, а также и ходовых систем гусеничных тракторов.

Обоснование. Крутильные колебания при высоких значениях могут приводить к поломке коленчатого вала. Для их снижения на переднем фланце коленчатого вала высокофорсированных рядных дизелей устанавливается демпфер. Эффективность применения демпферов крутильных колебаний зависит как от конструктивных характеристик самих демпферов, так и от условий работы двигателя. Для комплексной оценки эффективности работы демпфера проводят мониторинг амплитуды колебаний переднего фланца коленчатого вала. Термометрирование жидкостного демпфера позволяет определить эффективность их применения, а также проследить характер изменения теплового состояния демпферов в зависимости от изменения температуры рабочей жидкости двигателя.

Цель работы — исследование теплового состояния демпферов и его влияния на эффективность демпфирования крутильных колебаний.

Методы. В данной работе были использованы экспериментальные методы исследования, проводимые на восьмицилиндровом автомобильном дизеле. Величина угла закрутки носка коленчатого вала определялась при работе дизеля по внешней скоростной характеристике методом торсиографирования на специальном испытательном стенде. Тепловое состояние демпферов оценивалось методом термометрирования, с использованием специальных термопар, измерение проводилось на номинальном режиме работы двигателя.

Результаты. Проведено сравнение величин углов закрутки носка коленчатого вала с демпфером и без него, с определением резонансных частот вращения коленчатого вала. Получена зависимость величины угла закрутки коленчатого вала, температуры масла и демпфера от времени прогрева при частоте вращения коленчатого вала 2400 мин^-1.

Заключение. Тепловое состояние демпфера определяется температурой масла в поддоне двигателя и не зависит от расположения точек замеров в корпусе. Угол закрутки носка коленчатого вала при работе в течении часа на режиме 2400 мин^-1 меняется незначительно.

Работа посвящена актуальности вопроса развития всех отраслей экономики нашей страны в том числе и такой важной отрасли как сельское хозяйство. Развитие сельскохозяйственной отрасли связано в отдельных случаях с её некоторой спецификой, которая заключается в необходимости (а иногда сложившийся исторически) иметь автономные и удалённые объекты сельскохозяйственного производства. При этом производственные объекты и жилье обслуживающих специалистов вынужденно находятся на некотором удалении от источников центрального (или основного) электро- и теплоснабжения.

Для достижения поставленной цели работы необходимо провести оценку величины теплопотерь здания (потребителя), которая будет равна теплоте необходимой для его отопления. Для этого потребовалось проанализировать данные статей теплового баланса, планируемого двигатель генератора, и возможность получения вторичной теплоты от двигателя генератора в системе утилизации от выхлопных газов, охлаждающей жидкости и масла с учетом одновременной выработки им же электрической энергии.

На основании проведенного исследования экспериментальных данных теплового баланса, представленного в технической литературе, выявлено, что величина, вырабатываемая от вторичной теплоты в системе утилизации двигатель генератора, зависит от величины вырабатываемой электрической энергии для нужд того же потребителя.

На основании проведённого анализа сделаны конкретные выводы для реализации когенерационных установок на различных объектах, как для инвесторов, так и для производителей когенерационных установок на базе двигателей внутреннего сгорания.

Обоснование. Настоящая научная статья посвящена вопросам повышения размерной точности изделий, получаемых посредством аддитивных технологий. В качестве метода получения рассматривается печать расплавленной полимерной нитью через экструдер (технология FFF-печати). Главной проблемой при получении изделий с использованием данного метода является отсутствие системного понимания в части назначения режимов процесса, которые обеспечивают требуемую точность и качество поверхности получаемых изделий. В данной работе предлагается подход, который даёт возможность разработать технологические рекомендации по назначению режимов печати, которые обеспечивают устойчивое получение требуемых выходных параметров процесса.

Цель работы состоит в разработке методологического подхода к назначению технологических режимов печати расплавленной полимерной нитью, которые обеспечивают устойчивое получение требуемых параметров размерной точности и качества поверхностного слоя изделий.

Методы. Объектом исследования является точность размеров и качество поверхности напечатанных изделий. В качестве основного технологического оборудования были использованы принтеры, которые печатают изделия с использованием подачи материала через сопло экструдера. Первичная точка исследований — это обоснование направления для повышения точности и качества изделий. Изучение направлений повышения точности и качества поверхности изделий проводилось с использованием метода анализа иерархий, который позволяет выполнять оценку вариантов с учётом степени их значимости. Конечной точкой исследования является подтверждение целесообразности использования метода компенсации вибраций для повышения точности и качества изделий. Исследование вибраций элементов принтера выполнялось с использованием датчика-акселерометра. Оценка качества поверхности изделий выполнялось на профилографе, а размеров — с использованием микрометра.

Результаты. В результате расчёта коэффициентов сравнения при анализе направлений повышения точности размеров и качества печати расплавленной полимерной нитью было установлено, что наилучшим сочетанием критериев обладает вариант, который связан с анализом и снижением вибраций при работе принтера. Расчёт производился на основе анализа опыта внедрения рассматриваемых решений в мировой практике. В результате анализа вибраций, которые возникают при различных технологических режимах, были выявлены условия возникновения резонанса. Была разработана прикладная микропрограмма, которая позволяет настраивать привод принтера с возможностью устранения резонансов. В результате исследований точности и качества поверхности изделий, полученных на основе устранения резонансных явлений и без него было установлено, что первый вариант позволяет существенно улучшить выходные параметры процесса. В качестве перспективы для дальнейших исследований целесообразно провести теоретическое обобщение полученных результатов с тем, чтобы распространить предлагаемый подход на принтеры других конструкций, сделав его тем самым более универсальным.

Заключение. Проведённые исследования показали, что использование методологического подхода, который заключается в выявлении и устранении резонансных явлений, даёт возможность повысить размерную точность и качество поверхности изделий, получаемых методами аддитивных технологий.

Обоснование. Наиболее трудоёмким и затратным процессом в льноводстве является уборка, на долю которой, в зависимости от принятой технологии, приходится 65...80% затрат труда, 55…75% денежных затрат и до 40% затрат энергии. Раздельная уборка включает в себя теребление льна-долгунца теребилкой с одновременным расстилом его на поле в ленты. Агросроки технологического процесса теребления льна-долгунца на волокно очень сжатые, для зеленой, ранней жёлтой спелости растений они составляют до 10–14 дней, поэтому от производительности теребилки будет зависеть качество волокна и себестоимость конечного продукта. Теребилки являются специфическими машинами, и используются только при возделывании льна-долгунца, поэтому задача по совершенствованию технологического процесса теребления при раздельной уборке льна-долгунца является актуальной, а разработка производительных недорогих теребилок позволит повысить качественные и экономические показатели процесса.

Цель исследования. Совершенствование технологического процесса теребления при раздельной уборке льна-долгунца путём применения нового технического решения на уровне патентоспособности.

Методы. Объектом исследования являлись отечественные и импортные машины разработанные научными, образовательными и производственными организациями для теребления льна-долгунца при раздельной уборке. Проведен патентный поиск и сравнительный анализ существующих машин и агрегатов. Основой исследования послужили данные интернет-ресурсов, информационные материалы российских научных, образовательных организаций и промышленных компаний, каталоги продукции основных предприятий изготовителей теребилок за период с 04.2023 по 04.2024 гг. Критерием для отбора данных послужили статистические данные Росстата, Минсельхоза России о наличие и использование машин для теребления льна-долгунца за отчетный период. Отмечены достоинства и недостатки конструкций машин и их агрегатов. На основание полученных данных выполнено совершенствования технологического процесса теребления и экономическое обоснование от применения технического решения.

Результаты. Исследование состояния вопроса теребления льна-долгунца при двухфазной уборке, патентный поиск и анализ существующих машин и агрегатов выявил, что основным недостатком является низкая производительность, а также надёжность при высокой себестоимости, что непосредственно влияет на технологический процесс теребления. Применение системного анализа и экономического обоснования, позволило решить поставленную задачу путём создания высокотехнологичной прицепной машины для теребления льна.

Заключение. В результате принятых технических решений для совершенствования технологического процесса теребления льна-долгунца при раздельной уборке, разработана прицепная теребилка льна, которая позволяет повысить качество технологического процесса, а также снизить себестоимость конечного продукта.

Обоснование. Важным условием обеспечения стабильности урожаев является внесение органических удобрений. Подготовка и использование традиционных видов органических удобрений требует значительных затрат. Измельчение и заделка растительных остатков в почву является перспективным агротехническим приемом, поэтому необходима модернизация соломоизмельчителя зерноуборочного комбайна для оптимального механического воздействия.

Цель — оценка энергозатрат процесса плющения совместно с измельчением соломы.

Методы. Объектом проведения экспериментального исследования является солома зерновых культур и процесс различных вариантов механического воздействия. Исследования проводились на разработанной лабораторной установке, позволяющей изменять количество циклов и значений сил на исследуемый материал с целью определения предельного уплотнения при определенном усилии на плющения соломы и энергоемкости данного процесса.

Результаты. Установлено, что с увеличением количества последующих нагрузок степень сжатия соломы увеличивается, но для применения в зерноуборочном комбайне достаточно единичной нагрузки, чтобы степень плющения соломы достигла 70%. Стоит заметить, что для плющения сухой соломы нужно не очень большое усилие, а значит и энергозатраты на механизм для плющения будут небольшие — около 5 Дж.

Заключение. Учет энергозатрат на плющение соломы может быть использован при конструировании специальных устройств и приспособлений.