Том 17, № 1 (2023)

Введение. Одновальными рекуперативными являются современные малоразмерные газотурбинные установки (МГТУ) мощностью в десятки киловатт. В состоянии, когда усовершенствование новых циклов МГТУ еще изучается, для проектирования таких простых установок с целью обеспечения компактности и экономичности установки необходимо выбрать оптимальные параметры цикла МГТУ по схеме с регенерацией. Тем не менее, при разработке рекуператоров есть несколько практических ограничений, относящихся к проблеме сложных конструкций вместе с возрастанием потерь давления при повышении их степени регенерации и к ограничению по качеству материалов.

Цель. Изучение влияния рекуператора на эффективность МГТУ, имеющего существенное значение при их проектировании.

Методы и средства. В рамках исследования в статье представлена всесторонняя оценка влияния рекуператоров на параметры обычного цикла Брайтона с рекуперацией. В статье подробно рассматривается влияние характерных параметров, в том числе степени повышения давления в компрессоре, температуры газа перед турбиной и степени регенерации, на эффективность МГТУ.

Результаты. По результатам исследований выявлено, что применение степени регенерации не менее 0,9 с низким коэффициентом потерь давления в рекуператорах при проектировании современных рекуперативных МГТУ эффективный коэффициент полезного действия установки не может быть выше уровня (38…40%) в связи с определенными ограничениями температуры газа на входе в турбину МГТУ из-за трудности охлаждения и обеспечения компактности и экономичности установки.

Заключение. Применение новых жаропрочных материалов станет важной частью совершенствования МГТУ в будущем, поэтому необходимо изучить новое техническое решение при использовании перспективных материалов рекуператоров для выбора оптимальных параметров цикла МГТУ с регенерацией. В том числе, рассматривается возможность использования биметаллических рекуператоров.

Введение. Во введении к статье обсуждаются публикации по теме кавитации, вибрации и шума в центробежных насосах, включая вопросы кавитационной эрозии рабочих колес.

Цель исследования — сравнение кавитационных свойств центробежного насоса передвижной насосной установки с предвключенным шнеком и без него методами гидродинамического моделирования (CFD).

Методы исследования. Рассмотрен расчет проточной части предвключенной ступени рабочего колеса, а также описана CFD-модель его гидродинамического моделирования. В CFD-модели использовались уравнения Навье-Стокса, осредненные по числу Рейнольдса, и уравнение неразрывности рабочей жидкости. Для моделирования кавитации применялась модель двухфазной жидкости.

Результаты. Представлены итоговые результаты расчетов, проведенные в указанных выше моделях. Были получены расчетные данные для насоса с рабочим колесом с предвключенной ступенью (шнеком) и без нее. Для рабочего колеса без шнека получен кавитационный запас 4,7 м, что является критическим для такого насоса. Для насоса с рабочим колесом с предвключенным шнеком получен кавитационный запас 1,7 м, что значительно лучше и позволяет продемонстрировать эффективность такого решения.

Заключение. Сформулированы требования о необходимости гидродинамического моделирования для подбора оптимальной проточной части центробежного насоса, для улучшения его кавитационных характеристик.

Обоснование. Точность прогнозирования тяговых характеристик связана с выбором аналитической зависимости для расчетной оценки буксования при проектировании или модернизации сельскохозяйственного трактора для выбора правильной конфигурации машинно-тракторного агрегата. Многие существующие аналитические модели расчета буксования основаны на экспериментальных данных и справедливы для конкретных условий испытания и техники. Актуальность работы заключается в обосновании зависимости, описывающей буксование движителей современных энергонасыщенных тракторов компоновочной схемы 4К4б, для исследования их тяговых характеристик.

Цель работы — обоснование расчетной формулы буксования для наиболее точного прогнозирования тяговых свойств на этапах проектирования, модернизации тракторов 4К4б и сопрягаемых с ними агрегатов.

Материалы и методы. В работе проанализированы известные расчетные зависимости буксования с целью сопоставления результатов теоретических оценок с результатами полевых испытаний на стерне, проведенных на машиноиспытательных станциях по единой методике, для сельскохозяйственных колесных тракторов «Кировец» серии К-7. Произведена аппроксимация экспериментальных данных тракторов «Кировец» серии К-7 с целью выявления новых зависимостей для расчетного определения буксования на стерне. В качестве критерия оценки точности описания опытных данных зависимостями использован коэффициент аппроксимации.

Результаты. Среди рассматриваемых аналитических зависимостей для прогнозирования значения коэффициента буксования выделены уравнения, наиболее удовлетворительно описывающие данные тяговых испытаний тракторов «Кировец» серии К-7. На основе экспериментальных данных, путем аппроксимации получены уравнения буксования в зависимости от удельного тягового усилия: общее для всех испытываемых тракторов и отдельно для тракторов с посадочными размерами шин 32 и 38 дюймов, которые наиболее приближенно их описывают. Получены значения удельного тягового усилия, соответствующие максимальному тяговому КПД и допустимому коэффициенту буксования 16% тракторов «Кировец» серии К-7.

Заключение. Для прогнозирования значений коэффициента буксования при построении потенциальной тяговой характеристики энергонасыщенных тракторов 4К4б могут быть использованы некоторые существующие и предложенные в данной работе новые уравнения.

Введение. В работе приведен анализ современного состояния использования конструктивных и эксплуатационных материалов при создании строительно-дорожных машин.

Цель работы состоит в выделении наиболее важных тенденций в получении современных конструктивных и эксплуатационных материалов при создании строительно-дорожных машин.

Материалы и методы. Предметом исследования выступают современные конструктивные и эксплуатационные материалы при создании строительно-дорожных машин. Новизна работы заключается в выделении основных современных тенденций модификации и технологических особенностей современных конструктивных и эксплуатационных материалов для строительно-дорожных машин с повышенными прочностными свойствами. Материалы исследования статьи включают основные научные и практические сведения по направлениям использования конструктивных и эксплуатационных материалов при создании строительно-дорожных машин. Методы исследования статьи включают систематизацию и обобщение данных по тематике современных конструктивных и эксплуатационных материалов при создании строительно-дорожных машин.

Результаты. Установлено, что ключевое отличие между сталями для конструктивных и эксплуатационных материалов в рамках создания узлов, механизмов и деталей строительно-дорожных машин — параметры коррозионной стойкости, которую непосредственно определяют качественный и количественный химический состав. Среди главных задач современного развития промышленности выделено повышение технико-экономических показателей строительно-дорожных машин, их механизмов и инженерных частей, снижение их удельной металлоемкости, увеличение эксплуатационной надежности и долговечности.

Заключение. Показано, что в отличие от большинства низколегированных конструкционных сталей превращение аустенита в микролегированных ванадием и ниобием сталях класса прочности от С350 до С490 при непрерывном охлаждении по термическому циклу сварки происходит преимущественно в бейнитной области. В результате структурных преобразований, происходящих в сталях под влиянием термических циклов сварки, показатели статической прочности металла зоны термического воздействия сварных соединений возрастают, а пластические свойства уменьшаются. Существенное уменьшение показателей ударной вязкости в металле зоны термического воздействия сварных соединений микролегированных конструкционных сталей наблюдается при w6/5 5 °С/с. С увеличением скорости охлаждения ударная вязкость металла зоны термического воздействия стремительно растет и в некоторых сталях почти достигает уровня основного металла.

Обоснование. Цифровая трансформация бизнес-процессов предприятий всех форм собственности — неотъемлемое условие их существования при стремительных внешних и внутренних преобразованиях. Не исключение и Петербургский метрополитен, имеющий в своем составе стареющий парк эскалаторов, которому внедрение цифровых технологий, сопровождаемое оптимизацией системы управления основными технологическими процессами, может обеспечить баланс между всевозрастающими затратами и ограниченными, не всегда ритмично поступающими, ресурсами.

Цель работы — установить один из возможных вариантов архитектуры программного обеспечения для планирования и контроля проведения технического обслуживания и ремонта эскалаторного хозяйства метрополитена. Вместе с тем объектом исследования в работе выступает эскалаторное хозяйство, а предметом — автоматизация системы технического обслуживания и ремонта.

Материалы и методы. В качестве методов в работе выступают анализ современных архитектурных решений, используемых при проектировании программного обеспечения (материалов), и синтез на их основе микросервисной архитектуры, реализованной инструментарием из области машинного обучения и искусственного интеллекта.

Результаты. Значимым для практического применения результатом работы является предложенная схема двухконтурного ИТ-ландшафта информационной системы и структурная схема программного обеспечения, реализующего внутренний обрабатывающий контур. Предлагаемый вариант программного обеспечения предназначен для регулярного использования в качестве инструмента мониторинга и контроля реестра объектов управления (работ), создающих и не создающих ценность для компании (обеспечивающих/не обеспечивающих транспортировку пассажиропотоков). При этом реализация предложенного схемотехнического решения может осуществляться с использованием готовых и свободно распространяемых компонентов, значительно сокращающих время проектирования и стоимость его создания и эксплуатации.

Заключение. Полученные результаты могут являться одним из вариантов воплощения концепции цифровой трансформации системы технического обслуживания и ремонта эскалаторного хозяйства метрополитена.

Обоснование. При движении транспортного средства в зоне взаимодействия шины с опорным основанием могут возникать автоколебания, параметры которых зависят от скорости скольжения в пятне контакта. Частота колебаний будет изменяться в зависимости от величины скольжения колеса относительно опорного основания. Мягкие автоколебания, возбуждаемые при различном сочетании начальных условий при полном скольжении в тяговом и ведомом режиме работы колеса, в режиме комплексного торможения при частичном скольжении. Жесткий режим автоколебаний возникает при полном скольжении колеса в тормозном режиме. Эти процессы негативно влияют на процессы, протекающие в электрическом приводе и механической передаче, снижая их энергоэффективность и могут привести к поломкам элементов. Колебания в системе возбуждаются силами взаимодействия эластичной шины с опорным основанием, характеризующегося вертикальными колебаниями колеса ввиду упругого характера его взаимодействия с неровностями дороги.

Целью работы является исследование особенностей протекания колебательных процессов в нелинейной системе индивидуального тягового привода электробуса.

Материалы и методы. Моделирование процессов образования автоколебательных явлений в зоне контактного взаимодействия колеса с дорогой выполнено в программном комплексе MATLAB&Simulink.

Результаты. В работе представлены результаты имитационного математического моделирования и экспериментальных исследований процесса возникновения автоколебательных явлений при движении электробуса КАМАЗ 6282 по асфальтобетонному опорному основанию. Выявлено, что вертикальные перемещения колес при движении по неровностям приводят к колебательному характеру протекания процесса вертикальных реакций в зоне взаимодействия и, как следствие, продольных реакций и крутящего момента, частоты вращения на валу тягового электрического двигателя индивидуального привода. Определено, что частота колебаний шин составляет 6–7 Гц и совпадает с частотой автоколебаний для реализации частоты вращения вала электродвигателя и совпадает как для реализации, полученной при испытаниях, так и при моделировании.

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в возможности использования результатов исследования при разработке алгоритмов исключения автоколебательных явлений при разработке системы управления транспортным средством.