CC BY
2
13. Han T, Wang G, Dong C, Jiang X, Ren M, Zhang Z. A Self-Oscillating Driving Circuit for Low-Q MEMS Vibratory Gyroscopes. Micromachines (Basel). 2023 May 16;14(5): 1057. doi: 10.3390/mi14051057. PMID: 37241680; PMCID: PMC10221486
14. Бахтиева Л.У., Боголюбов В.М. Модуляция демпфирования в роторных вибрационных гироскопах. // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. Казань, 2018, №4, с.86-90
15. Масштабный коэффициент волнового твердотелого гироскопа в режиме датчика угловой скорости / Маслов А.А., Маслов Д.А., Меркурьев И.В., Подалков В.В.. // Интегрированные навигационные системы. СПб., 2022, с. 189-192
16. Басараб М.А., Лунин Б.С., Колесников А.В. Численно-аналитическое решение дифференциального уравнения свободных колебаний упругого кольца при произвольном повороте основания. // Динамика сложных систем - 21век. 2020, том 14, №12, с.5-15
17. Лысенко И.Е., Коледа А.Н. Анализ чувствительности микромеханического гироскопа к вибрационным воздействиям. // Современные наукоемкие технологии. 2018, №12-1, с.95-101
18. Топильская С.В., Бородулин Д.С., Корнюхин А.В. Обеспечение стойкости к механическим воздействиям малогабаритного гироскопического измерителя вектора угловой скорости. // Космическая техника и технологии. М., 2018, №3(22), с.61-68
Ершов Дмитрий Юрьевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения,
Лукьяненко Ирина Николаевна, канд. техн. наук, доцент, irina. n. lukyanenko@gmail. com, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения,
Аман Елена Эдуардовна, канд. техн. наук, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения
RESONANCE MODES OF MOTION OF ELECTROMECHANICAL SYSTEMS DURING FOUNDATION VIBRATIONS
D.Y. Ershov, I.N. Lukyanenko, E.E. Aman
In the presented article the mathematical modelling of resonance phenomena developing at functioning of electromechanical system on the example of vibrating angular velocity meter on an oscillating base is proposed. The conditions of excitation of resonance oscillations are determined and the conditions of stability of stationary movements of the meter are obtained. The obtained results can be used for the design of angular velocity meters and for the optimisation of their parameters.
Key words: angular velocity, differential equation, vibration meter, stable focus, stability condition, resonance, resonance modes.
Ershov Dmitry Yuryevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg State University of Aerospace Instrument Engineering,
Lukyanenko Irina Nikolaevna, candidate of technical sciences, docent, irina.n. lukyanenko@gmail. com, Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg State University of Aerospace Instrument Engineering,
Aman Elena Eduardovna, candidate of technical sciences, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg State University of Aerospace Instrument Engineering
УДК 629.3
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-2-558-559
АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА КОМПЛЕКТАЦИЮ ПАРКА КОММУНАЛЬНЫХ МАШИН
Ф.В. Камардин, С.А. Мотевич
В настоящее время комплектация парка коммунальных и строительно-дорожных машин основывается на расчетных методах определения потребности по объемам запланированных к выполнению работ. Однако, можно провести оптимизацию количества техники за счет рационального выбора методов комплектования и способов взаимодействия с поставщиками оборудования.
Ключевые слова: коммунальные машины, дорожные машины, строительные машины, риски, сезонность.
Современное состояние дорожно-строительной и коммунальной отраслей находится в состоянии, когда необходимо быстро и гибко реагировать на изменение ситуации и иметь возможность оперативно ликвидировать последствия аварий или неблагоприятных климатических событий. При этом отметим, что нормативные документы оговаривают достаточно жесткие сроки на выполнение этих работ. Таким образом, парк техники, который содержится в коммунальных хозяйствах должен быть скомплектован таким образом, чтобы иметь возможность выполнения ремонтно-восстановительных и подобных работ [1].
Выбор техники и те задачи, которые необходимо решать известны достаточно давно, и во многом они перекликаются с задачами, решаемыми при ремонте и поддержании дорожной инфраструктуры. Однако, коммунальные хозяйства имеют ряд своих особенностей, которые необходимо также учитывать [2, 3].
К таким особенностям можно отнести необходимость иметь определенное количество землеройной техники, которая должна иметь высокую маневренность и возможность перемещения по дорогам общего пользования. Например, к ним можно отнести экскаваторы-погрузчики второй размерной группы на базе пневмоколесных тракторов. Производителей такой техники достаточно много: МТЗ, Volvo, JCB и т.п. При примерном равенстве своих эксплуатационных характеристик они обладают различной надежностью, доступностью запасных частей и количеством доступного сменного оборудования. Добавим к этому санкционную политику ряда государств. В итоге на выходе мы получаем многофакторную оптимизационную задачу по выбору техники. И это при том, что мы сейчас говорим лишь только об одном виде машин.
Но решение задач коммунального хозяйства имеет достаточно много позиций, которые решаются различными средствами. Это и самосвалы, и катки, и мусоровозы, подметально-уборочные машины и большое количество другой техники [4, 5]. Всё это говорит о том, что необходимо выбрать общую концепцию формирования парка этими машинами, которая позволила бы избежать переплат и максимально эффективно расходовать городской бюджет.
На начальном этапе предлагается рассмотреть задачи, решаемые коммунальщиками в привязке к обслуживаемой площади населенного пункта, количеству проживающих жителей и сезонных факторов.
Понятно, что в зависимости от площади города будет зависеть и протяженность дорожного покрытия и тротуаров, а от количества населения - объемы бытовых отходов. Очевидно, что эти факторы будут оказывать самое прямое влияние на среднее количество техники, задействованной в решении ежедневных задач. Помимо этого, нужно учесть сезонность и климатические особенности региона, в котором расположен населенный пункт. Что тут имеется ввиду, так это усредненные количественные показатели выпадения снежных осадков и продолжительность периода, в которые возможно их появление. Всё это накладывает определенные требования на количество снегоуборочной и пескоразбрасывающей техники и оборудования [6-8].
Однако, как показывает статистика прошедших сезонов, величины осадков от года к году варьируются в достаточно широких пределах. Причем, этот процесс очень сложно прогнозировать на долгосрочный период и в каком-то смысле его можно назвать стохастически непредсказуемым или даже спорадическим.
Всё это говорит о том, что применение обычных методов автокорреляции для определения потребности в технике является достаточно сложным процессом [9].
Поэтому предлагается подход, который бы в своей основе имел расчетную методику рисков возникновения той или иной ситуации и последствий от её возникновения. Что это даст в итоге - возможность гибкого управления с применением математического аппарата управления рисками и сведением их к разумным допустимым значениям.
И вот в этом случае возникает следующий вопрос, а что считать допустимым значением риска возникновения климатических или ещё каких ситуаций, которые влияют на жизнеобеспечение населенного пункта.
Понятно, что последствия стихийных воздействий могут быть самыми разными. От ухудшения дорожной обстановки до полного прекращения движения. Или нарушение теплоснабжения жизненно важных объектов городской инфраструктуры в холодное время года. Соответственно, для решения форс-мажорных ситуаций необходимо иметь решение, позволяющее ликвидировать её или снизить последствия в кратчайшее время.
На таком этапе можно рассмотреть несколько вариантов взаимодействия коммунальшиков при комплектовании своих хозяйств различной техникой.
Первый заключается в том, что парк машин комплектуется исходя из минимальных или средних потребностей по обслуживанию инфраструктуры населенного пункта, а в случае необходимости привлекаются службы МЧС или военных частей. В таком случае затраты на комлектование и содержание парка техники у коммунальных хозяйств являются минимальными с экономической точки зрения, но риски возможных последствия различных ситуаций возрастают, как и степень затрат на их ликвидацию.
Второй вариант основан также на комплектации машинами по средним потребностям и привлечении арендной техники в случае возникновения нештатной ситуации. В данном случае необходимо говорить о резерве денежных средств, а также наличии компаний и предприятий, которые бы имели нужную технику в гаражах и возможности получить ее в аренду на время ликвидации последствий той или иной ситуации. Риски такого подхода являются максимальными, так как надо быть уверенными в том, что нужная техника всегда будет доступна для аренды в кратчайшие сроки.
В третьем случае можно говорить о рациональном комплектовании парка машин коммунальных хозяйств, выбрав какой-то доверительный интервал и применив методы стохастического моделирования. Этот подход является самым сложным, так как вероятность наступления спорадических ситуаций достаточно велика и не все их можно учесть при математическом обосновании парка техники. Кроме этого, как было сказано выше, мало учитывать возможные ситуации, необходимо ещё поддерживать парк техники в исправном состоянии, что является также затратным.
Рассматривая, перечисленные варианты, отметим, что методы управления рисками являются достаточно изученными, поэтому, несмотря на сложность подхода, наиболее предпочтительными будут являться не один из них, а гибкое сочетание всех трех.
Но при этом необходимо учитывать ещё несколько моментов. При закупке выбранных типов техники, хозяйство будет неизбежно сталкиваться с вопросом выбора производителя. И вот тут появляется необходимость оценки амортизации машин, необходимости проведения их технического обслуживания и ремонта, возможных простоев из-за отсутствия запасных деталей и расходных элементов. Кроме технического аспекта выделим и человеческий фактор - это наличие квалифицированного персонала, задействованного на обслуживании и ремонте техники. Современные машины являются технически сложными изделиями. При этом производители стараются сделать так, чтобы работа с ними производилась не в гаражах автохозяйств, а исключительно в сертифицированных дилерских центрах. Наличие таких центров в городах часто будет являться определяющим параметром при выборе того или иного производителя техники.
Кроме того, важнейшим параметром будет являться производительность машины. Несмотря на то, что в данной области у исследователей отсутствует единое мнение было установлено, что в научной литературе на текущем этапе выделены ключевые критерии обеспечения производительности строительных машин. Производительность коммунальных машин зависит от многих факторов, как постоянных (конструктивные свойства машины), так и
переменных (степень использования технических возможностей машины, вид работ, производственные и организационные условия, квалификация машиниста и др.). В зависимости от учитываемых факторов различают конструктивно-расчетную (теоретическую), техническую и эксплуатационную производительности.
Также среди ключевых факторов, оказывающих влияние на эффективность эксплуатации коммунальных машин следует выделить такие, как: погодные условия эксплуатации, топливная экономичность, надежность, транспортная телематика, степень износа и т.д. Погодные условия эксплуатации (мороз, снег, жара, дожди и т.д.) оказывают влияние на эффективность эксплуатации. В частности, эксплуатация строительных машин на севере в условиях мороза до 55 градусов, значительно отличается от их эксплуатации в центральной части России. Техническое обеспечение городского обслуживания связано с большими материальными и финансовыми затратами и рассматривается как важнейший фактор эффективности содержания города, его рентабельности. Особую роль в данном случае играет поддержание эффективного технического состояния машин для нужд города и расходов в зависимости от возраста техники.
В итоге, мы пришли к трем этапам, решение которых позволит оптимизировать комплектование парка коммунальной техники.
Первый этап - это принятие стратегического решения по выбору одного из методов комплектования парка техники. Эти методы комплектования рассмотрены выше, но отметим, что существуют возможные варианты по сочетанию перечисленных методов. При дальнейшем анализе можно сравнить эффективность всех вариантов путем последовательного перебора в зависимости от наличия в населенном пункте или поблизости МЧС и военные части, а также организации, имеющие в своем парке необходимую технику и которые могут выдать ее в аренду.
Второй этап - это определение состава машин, потребных для выполнения коммунальных работ. Площадь населенного пункта, количество жителей, специфические климатические условия и частота выпадения различных осадков - всё это должно быть учтено в одной общей математической модели. Понятно, что в данном случае, необходимо говорить о каком-то стохастическом моделировании, поскольку детерминированный подход тут вряд ли возможен.
И на третьем этапе мы сталкиваемся с непосредственным выбором техники, которая бы обеспечивала решение требуемых задач, определенных на первых двух этапах. Тут мы учитываем цену, производительность, надежность, амортизацию, наличие и доступность запасных частей, возможность обслуживания, требуемую квалификацию операторов и обслуживающего персонала. Конечно, тут можно привести большое количество разнородных факторов, но для их учета можно воспользоваться методами аддитивной свертки критериев, которая позволит привести всё к единому коэффициенту и обосновать выбор [10, 11].
Таким образом, на выходе мы получаем многофакторную трехэтапную задачу, которая сводится к последовательному решению по ряду перечисленных критериев.
Список литературы
1. Репин С.В., Евтюков С.А., Зазыкин А.В., Рулис К.В. Надежность и эффективность эксплуатации наземных транспортно-технологических машин. Петрополис, 2020. 396 с.
2. Тускаева З. Р. Оценка экономической эффективности строительной техники // Экономика и управление: анализ тенденций и перспектив развития. 2019. №10. С.12-14.
3. Кутузов В.В. Эффективность эксплуатации строительных и дорожных машин с учетом изменения их технического состояния // Технология колесных и гусеничных машин. 2021. № 3. С. 57-64.
4. Лутов Д. А. Повышение эффективности парка строительных машин // Актуальные проблемы безопасности дорожного движения: материалы 68-й Междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов, молодых ученых и докторантов; 15-17 апреля 2019. СПб.: СПбГАСУ, 2019. 221 с
5. Васильченко В.А., Соболев В.О. Техническое обслуживание гидропривода строительных, дорожных, коммунальных и лесозаготовительных машин // Строительные и дорожные машины. 2008. № 2. С. 36-40
6. Ерейский А.В., Исаков В.С., Телицин С.А. Теория, конструкции и расчет строительных, дорожных и коммунальных машин и оборудования // Инновации в науке - инновации в образовании. Материалы по итогам Международной научно-технической конференции "Интерстроймех-2013". 2013. С. 6-8.
7. Кузнецова А.Д., Потемкина Т.В. Методика совершенствования технического обслуживания на примере коммунальных машин для зимнего содержания дорог // Технико-технологические проблемы сервиса. 2016. № 4 (38). С. 32-35.
8. Цехош С.И. Обоснование критерия эффективности рабочего процесса коммунальной машины // Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных. Сборник материалов III Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. 2019. С. 68-71.
9. Базилевский М.П. Оценивание параметров регрессионных моделей со стохастическими переменными по критерию детерминации-автокорреляции // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. 2017. Т. 1. С. 382386.
10. Кравцов М.К., Янушкевич О.А. Линейная свертка критериев в бикритериальной оптимизации // Известия высших учебных заведений. Математика. 1998. № 12. С. 63-70.
11. Моор Д.А., Мухлисуллина Д.Т. Анализ эффективности различных сверток критериев оптимальности в задаче многокритериальной оптимизации // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2010. № 4. С. 7.
Камардин Федор Владимирович, аспирант, Ьигта-Ьигта@уаЫех. ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Мотевич Светлана Анатольевна, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF FACTORS AFFECTING THE CONFIGURATION OF THE FLEET OF UTILITY VEHICLES
F. V. Kamardin, S.A. Motevich
Currently, the complete set of the fleet of utility and road construction vehicles is based on calculated methods for determining the need for the volume of work planned for completion. However, it is possible to optimize the amount of equipment due to the rational choice of acquisition methods and ways of interacting with equipment suppliers. Key words: utility vehicles, road vehicles, construction vehicles, risks, seasonality.
Kamardin Fyodor Vladimirovich, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University, Motevich Svetlana Anatolyevna, master's, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.87
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-2-561 -562
НЕНОРМАТИВНЫЕ ФАКТОРЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ КАК ПРИЧИНА РАЗРУШЕНИЯ ОПОРНО-ПОВОРОТНЫХ УСТРОЙСТВ СТРЕЛОВЫХ САМОХОДНЫХ КРАНОВ
Л.А. Сладкова, Н.Н. Воронин, В.В. Фокин
В процессе эксплуатации стреловых самоходных кранов производства Liebherr отмечен факт выхода из строя опорно-поворотного устройства раньше завершения срока службы крана. Его замена сопряжена с определенными логистическими трудностями, связанными с наложением санкций со стороны недружественных стран. Анализ конструктивных особенностей опорно-поворотных устройств стреловых самоходных кранов позволил выявить ненормативные факторы, ведущие к отказам этого значимого элемента конструкции.
Ключевые слова: ненормативные факторы, отказ, опорно-поворотное устройство, стреловой самоходный кран, конструкция, классификация.
Стреловые самоходные краны (ССК) относятся к машинам циклического действия и предназначены для ведения погрузочно-разгрузочных работ с возможным перемещением груза на небольшие расстояния [1, 2].
К одному из требований ГОСТ 22827-2020 [1] относится то, что в механизмах открытого типа, к которым относятся опорно-поворотные устройства ССК, следует предусматривать такие конструктивные решения, чтобы относительные смещения компонентов, возникающие в результате неточности изготовления и монтажа, а также упругие деформации металлической конструкции не приводили к снижению долговечности элементов механизма.
Рассмотрим значимость опорно-поворотного устройства в стреловых самоходных кранах в соответствии с их классификационными признаками.
Известными классификационными признаками ССК, отмеченными в нормативной документации, учебной и научно-технической литературе, являются [1 - 4] (рис. 1):
- грузоподъемность, т;
- тип ходового оборудования;
- назначение;
- число силовых установок;
- тип привода;
- количество и расположение кабин управления;
- конструкция стрелы;
- способ подвески стрелы;
- климатическое исполнение.
Опорно-поворотное устройство (ОПУ) является одной из основных и самой дорогостоящей частей кранов, включающей механизм поворота, конструкция которого зависит от типа привода, являющегося еще одним из классификационных признаков, указанного выше.
Опорно-поворотные устройства соединяют поворотную и неповоротную части крана.
По типу механизма поворота ОПУ различают:
- с червячным редуктором;
- с трехступенчатым планетарным мотор-редуктором;
- с цилиндрическим;
- с коническо-цилиндрическим редуктором;
- с гидравлическим мотор-редуктором типа МП.
Первые два типа механизмов широко используются в тележках башенных кранов ввиду их небольших габаритов. Коническо-цилиндрические редукторы нашли широкое применение в конструкциях пневмоколесных кранов. Они обеспечивают горизонтальное положение двигателя и тормоза при высоком КПД.
Гидравлические мотор-редукторы типа МП (рис. 2) чаще всего используются в механизмах поворота стреловых самоходных кранов.
