CC BY
5
2. Каханович В.С., Вершинин А.С. Методика оценки погрешности устройств численного определения показателей качества электроэнергии // Энергетика... (Изв. высш. учеб. заведений). 1990. № 1. С. 48-52.
3. Каханович В.С., Ткаченко В.Е., Тюшкевич Н.И., Вершинин А.С. Алгоритмы вычислительного метода определения показателей качества электроэнергии // Системы управления в энергетике. М.: ЭНИН, 1980.
Бордюг Александр Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, alexander.bordyug@mail.ru, Республика Крым, Керч, Керченский государственный морской технологический университет
DEVELOPMENT OF A TEST SIGNAL GENERATOR FOR MEASURING ELECTRICITY QUALITY
INDICATORS
A.S. Bordyug
Digital meters of electric power quality indicators for monitoring their operability often include a unit for generating test signals used either in a special test mode of operation of the device, or in the main mode as a separate control channel. At the same time, special-shaped voltages with a pre-known effective value and harmonic composition are used as test signals. To do this, it is convenient to use rectangular, trapezoidal or triangular shaped stresses.
Key words: digital meter, power quality, pulse generator.
Bordyuk Alexander Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, alexander.bordyug@mail.ru, Republic of Crimea, Kerch, Kerch State Marine Technological University
УДК 621.879.064
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-10-129-133
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАСС ГРУНТА, ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ СО ШТАМПОМ
Г.Г. Бурый
В процессе оценки производительности землеройных машин одним из важнейших факторов является объем перемещаемого машиной грунта. Возможности гидропривода ограничиваются силами сопротивления грунта, которые во многом зависят от объемов грунта вовлекаемых в движение с рабочим органом. На данный момент нет четкой методики или устройства, которые позволили бы наблюдать в динамике изменение объемов перемещаемого грунта рабочим органом землеройной машины. В статье приведен экспериментальный стенд, позволяющий в динамике производить наблюдения за массами грунта, перемещаемого штампом.
Ключевые слова: стенд, грунт, строительная машина, штамп, масса.
Добыча полезных ископаемых невозможна без такой операции как перемещение грунта. Процесс перемещения грунта можно условно разделить на внедрение в него рабочего органа машины и сдвиг. Для реализации данных действий используются такие машины как экскаваторы, катки, бульдозеры, скреперы и т.д. Эффективность работы данных машин во многом зависит от их производительности. Производительность машин зависит от объема перемещаемого грунта за один цикл, однако данный объем ограничивается силами сопротивления. Силы сопротивления грунта вынуждают устанавливать на машины гидропривод с минимальными характеристиками необходимыми для преодоления сил сопротивления. Определение сил сопротивления внедрению рабочего органа в грунт побуждает исследователей рассматривать процесс внедрения рабочего органа машины в грунт более детально. Исследователи учитывают свойства грунтов такие как вязкое трение и жесткость. Данные свойства изменяются от таких параметров как влажность и гранулометрического состава грунта. При внедрении рабочего органа в грунт формируются массы грунта, вовлекаемые в движение вместе рабочим органом. Таким образом массы препятствуют внедрению рабочего органа. Данные массы зависят от конструктивных параметров рабочего органа и от свойств грунта. Массы вовлекаемого грунта активно используются исследователями в математическом описании процесса внедрения рабочего органа той или иной землеройной машины в грунт. Долгое время данные массы определяются приближенно. Массы ограничивают углами внутреннего трения грунта по грунту, а также углами трения грунта по стали. [1,2,3] Также были попытки
129
определения масс более точно, однако данные методы не позволяют увидеть динамику изменения масс вовлекаемого грунта. Например, в работах Зеленина А.Н. [4,5] описывается способ с внедрением стального листа в горизонтальной плоскости в грунтовый массив. Стальной лист (штамп) закреплялся на тележке, перекатывающейся по рельсу. Тележка приводилась в движение лебедкой. Грунт перед стальным листом предварительно окрашивался. В процессе внедрения штампа в грунт через определенные расстояния проводился срез грунтового массива, на котором были видны очертания ядра грунта вовлекаемого в процесс внедрения. В статье будет описан экспериментальный стенд для наглядного определения масс грунта вовлекаемых в процесс внедрения рабочего органа строительной машины. [6,7,8,9,10,11]
Рассмотрим подробнее конструкцию экспериментального стенда, представленную на рис. 1.
4 5
Рис. 1. Экспериментальный стенд: 1 - штатив; 2 - фотоаппарат СапвпБОБ 6Б; 3 - установочный кронштейн; 4 - нижняя плита пресса; 5 - прозрачное окно; 6 - рейки; 7 - деревянный короб; 8 - штыри; 9 - паз пластины; 10 - стальная пластина (штамп); 11 - верхняя плита пресса
Стенд представляет собой деревянный короб 7 в который послойно засыпается и уплотняется исследуемый грунт. Штатив 1 и установочный кронштейн 3 может не использоваться при попадании в поле съемки фотоаппарата процесса внедрения. Прозрачное окно 5 выполнено из органического стекла отличающегося своей прочностью в отличии от силикатного. Прозрачное стекло обеспечивает возможность визуального наблюдения процесса внедрения и его видеосъемку. Фиксирующие рейки 6 придают большую жесткость окну 5, что позволяет избежать его вероятного разрушения от внутренних давлений со стороны грунта. Роль штампа в стенде выполняет стальная пластина 10, толщина которой может меняться в процессе исследований. Однако пластина 10 должна перемещаться по определенной траектории. Пластина должна перемещаться параллельно окну на расстоянии 1-2мм. Это необходимо для фиксации масс грунта перемещаемых пластиной. Для обеспечения такой траектории движения в коробок 7 вставлены штыри 8. Линия проходящая через штыри должны быть параллельна окну. В пластине 10 выполнен паз 9 шириной превышающей диаметр штыря на небольшой зазор.
Суть работы стенда заключается в следующем. В короб 7 с установленным окном 5, которое зафиксировано рейками 6 послойно засыпается и уплотняется грунт. Далее на грунт сверху устанавливается пластина 10 и фиксируется штырями 8. Штыри 8 вставляются в отверстия короба 7 и фиксируются гайками и шайбами. Пластина 10 устанавливается вертикально. Далее стенд помещается между плитами 4 и 11 гидравлического пресса. Верхняя плита 11 опускается до верхней кромки пластины 10. Процесс внедрения пластины осуществляется за счет давления нижней плиты 4 пресса. Процесс внедрения фиксируется профессиональной видеотехникой высокой четкости. В поле видеозаписи должна присутствовать нижняя кромка пластины и область вокруг нее в радиусе от 2 до 5 см.
Исследования проводились со стальной пластиной толщиной 2мм. Для проведения экспериментальных исследований масс грунта приводимых в движение штампом была проведена подготовка грунта. Рассматриваемый стенд применим для грунтов достаточной пластичности. К таким грунтам можно отнести пески, супеси и влажную глину. Для исследований была взята тяжелая глина. Вид грунта был определен исходя из гранулометрического состава по схеме В.В. Охотина представленной на рис. 2а. Схема В.В. Охотина построена исходя из процентного соотношения частиц грунта размером менее
0,05мм. В связи с этим для исследований использовалось специальное сито с отверстиями размером 0,05мм. Предварительно порция грунта высушивалась в сушильном шкафу и размельчалась в ступке, процесс приведен на рис. 2б. [12,13,14,15].
О 100%
100%
-^■Песок пЫлёватый—2
30 40 50 60 70 0,05-0,002 мм
а б
Рис. 2. Исследование испытуемого грунта: а - классификация В.В. Охотина; б - процесс измельчения грунта в ступке
Далее порция размельченного грунта была взвешена и просеяна через сито. Исследования показали, что процент частиц размером более 0,05мм от общей массы составляет менее 30%. Исходя из полученных данных, был сделан вывод о том, что исследуемый грунт является тяжелой глиной.
Перед засыпкой глины в стенд ее требовалось просеять во избежание попадания крупных включений в область съемки. После просеивания глина увлажнялась и послойно закладывалась в стенд, после чего каждый слой уплотнялся. После проведения исследований измерялись плотность, влажность и категория грунта.
Влажность грунта V определялась высушиванием до постоянной массы по формуле (1)
т\ - Ш0
V = 100 •-
(1)
т0
где т\ - масса влажного грунта до высушивания, кг; т0 - масса просушенного грунта, кг. Влажность грунта после измерений составила 17%.
« Ш
ИСК**. Ц АЛЮТ1 к
ж ^ у я И . V л га и
' с—
Рис. 3. Размеры объема грунта, вовлекаемого в движение вместе с пластиной
Плотность грунта определялась методом режущих колец. Для снижения погрешности проводилось 5 повторных измерений. Стальное кольцо известных размеров и массы вдавливалось в грунт после чего излишки грунта срезались таким образом, чтобы грунт оставался внутри объема кольца. Плотность грунта определялась по формуле (2)
Р=-
тъ
- тъ
Ук
где ткх - масса кольца с грунтом, кг; тк - масса кольца, кг; Ук - внутренний объем кольца, м3. После исследований плотность глины составила приблизительно 2500кг/м3.
Категория грунта определялась по количеству ударов плотномера Российского дорожного нау-но-исследовательского института (ДорНИИ), данные приведены в таблице.
Категории грунтов по числу ударов С плотномера ДорНИИ
Категория грунта I II III IV
Число ударов С 1-4 5-8 9-16 16-34
Категория испытуемого грунта I. В процессе видеосъемки профессиональной фототехникой были зафиксированы границы масс грунта перемещаемого вместе с пластиной, представлены на рис. 3.
Данные на рис. 3 приведены в миллиметрах. Исследования показали, что за счет сил трения в движение вовлекались боковые массы грунта толщиной 4мм. Далее от нижней кромки пластины объем вовлекаемого грунта расположен под углом приблизительно 15о и ограничивается шаровидной областью диаметром приблизительно 16мм. Воздействие на грунт от пластины было зафиксировано на глубине 20мм.
Таким образом, рассматриваемый стенд вполне может быть использован для определения объемов и масс грунта вовлекаемого в движение с рабочим органом строительной машины.
Список литературы
1. Ананьин В.Г. Результаты экспериментальных исследований и моделирования рабочего оборудования одноковшового экскаватора // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. № 1 (38). С. 205-213.
2. Баловнев В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин. М.: Высшая школа, 1981. 335 с.
3. Бурый Г.Г., Потеряев И.К., Скобелев С.Б., Ковалевский В.Ф. Исследование сил сопротивления резанию на новой конструкции ковша гидравлического экскаватора // Горное оборудование и электромеханика. 2019. №2 (142). С. 46-51.
4. Зеленин А.Н., Павлов В.П., Агароник М.Я., Королев А.В., Перлов А.С. Исследование разработки грунта гидравлическими экскаваторами // Строительные и дорожные машины. 1976. № 10. С. 9 -11.
5. Зеленин А.Н., Баловнев В.И., Керов И.П. Машины для земляных работ. М.: Машиностроение, 1975. 423 с.
6. Зеньков С.А., Минеев Д.А. Определение кинематических параметров ковша экскаватора // Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство. 2019. №3. С. 30-33.
7. Кузнецова В.Н., Савинкин В.В. Обеспечение энергоэффективности разработки грунта за счет оптимизации углов позиционирования рабочего оборудования экскаватора // Строительные и дорожные машины. 2015. № 3. С. 44 - 47.
8. Кузнецов И.С. Теоретические исследования процесса взаимодействия резца фрезерного рабочего оборудования экскаватора с грунтом // Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. 2021. Т. 18. №1 (77). С. 42-50.
9. Лукашук О.А. Закономерности формирования режимных параметров главных механизмов карьерного экскаватора в процессе экскавации горных пород // Горное оборудование и электромеханика. 2019. №3 (143). С. 14-17.
10. Маслов Н.Н. Основы механики грунтов и инженерной геологии. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Высшая Школа, 1968. 629 с.
11. Тарасов В.Н., Коваленко М.В. Механика копания грунтов, основанная на теории предельных касательных напряжений // Строительные и дорожные машины. 2003. № 7. С.38 - 43.
12. Трофимов В.Т., Королев В.А., Вознесенский Е.А., Голодковская Г.А., Васильчук Ю.К., Зи-ангиров Р.С. Грунтоведение. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГУ, 2005. 1024 с.
13. Choudhary B.S. Effect of blast induced rock fragmentation and muckpile angle on excavator performance in surface mines // Mining of Mineral Deposits. 2019. V. 13(3). P. 119-126.
14. Kujundzic T., Klanfar M., Korman T., Brisevac Z. Influence of crushed rock properties on the productivity of a hydraulic excavator // Applied Sciences (Switzerland). 2021. V. 11(5). P. 1-15.
15. Niskanen I., Immonen M., Makkonen T., Tyni P., Hiltunen M., Kolli T., Heikkilä R., Keränen P., Hallman L., Kostamovaara J., Louhisalmi Y. 4D modeling of soil surface during excavation using a solid-state 2D profilometer mounted on the arm of an excavator. 2020. V. 112. P. 103-112.
Бурый Григорий Геннадьевич, канд. техн. наук, доцент, buryy1989@bk.ru, Россия, Омск, Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет
TEST BENCH FOR DETERMINATION OF SOIL MASSES INTERACTING WITH DIE
G.G. Buriy 132
In the process of evaluating the performance of earth-moving machines, one of the most important factors is the volume of soil moved by the machine. The possibilities of hydropri-water are limited by the forces of soil resistance, which largely depend on the volumes of soil involved in movement with the working element. At the moment, there is no clear methodology or device that would allow observing the dynamics of the change in the volume of moved soil by the working member of the excavating machine. In the hundred-tier there is an experimental wall that allows you to dynamically perform nudity behind the masses of the soil moved by the stamp.
Key words: stand, soil, construction machine, stamp, mass.
Buriy Grigoriy Gennadjevich, candidate of technical sciences, docent, buryy1989@bk.ru, Russia, Omsk, Siberian State Automobile and Road University
УДК 621.39
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-10-133-137
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕТОДИКА ОЦЕНИВАНИЯ СТОЙКОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ АВТОНОМНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ К ВОЗДЕЙСТВИЮ МОЩНОГО
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
А.В. Разумов, А.Б. Махонин, А.С. Гоголевский
Проведен анализ факторов мощного электромагнитного излучения (МЭМИ), оказывающего влияние на радиоэлектронную аппаратуру автономных технических систем (АТС). Разработан алгоритм и методика проведения экспериментов по оцениванию уровней стойкости АТС к воздействию МЭМИ. В качестве критерия стойкости выбрано условие возникновения отказа в работе РЭА АТС. Определены параметры МЭМИ, подлежащие измерению в процессе проведения экспериментальных исследований.
Ключевые слова: экспериментальная методика, электромагнитное излучение, автономные технические системы, алгоритм, эксперимент.
Автономные технические систем (АТС), являются отдельным классом технических систем, обладающих рядом особенностей, отличающих их из общего множества технических систем. Первой и главной отличительной особенностью АТС является длительный автономный период эксплуатации без оперативного вмешательства в их функционирование в случаях отказов или сбоев в работе радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Второй особенностью являются условия эксплуатации АТС, которые характеризуются наличием дестабилизирующих факторов, негативно влияющих на процесс функционирования АТС. Одними из них являются мощные электромагнитные излучения (МЭМИ) естественного и искусственного происхождения [1, 5]. Влияние МЭМИ на АТС заключается в наведение на токопроводя-щих элементах РЭА дополнительных токов и напряжений, приводящих к массовым сбоям и отказам в работе аппаратуры. В связи с этим в ходе разработки РЭА АТС необходимо учитывать данные особенности и предусмотреть проведение ряда организационно - технических мероприятий по обеспечению стойкости РЭА АТС к воздействию МЭМИ, а учитывая специфику АТС, задания некоторого запаса уровня стойкости, гарантирующего нормальное функционирование АТС в этих условиях [15-21].
В отношении к РЭА АТС электромагнитные излучения обладают совокупностью факторов, приводящих к сбоям и отказам в работе РЭА. Это прежде всего, плотность потока энергии, воздействующая на приемные устройства АТС, напряженность электрического поля, выступающая в качестве стороннего электрического поля, создающего помехи в РЭА, длительность импульсов излучения, частота повторения и т.д. Количественные значения параметров указанных факторов определяют уровень стойкости АТС к воздействию МЭМИ [1, 2, 6]. Оценивание значений этих параметров в настоящее время является сложной научно-технической задачей. С учетом сложности физических процессов и сопутствующих им явлений, таких как вторичные ЭМИ, наводимые токи и напряжения в элементах РЭА, тепловые и электрические пробои в элементной базе РЭА оценка стойкости и определение значений параметров МЭМИ, как правило, осуществляется на основе экспериментальных исследований. В связи с этим, ниже предложена методика оценивания количественных значений параметров МЭМИ, с использованием критериального подхода в оценке состояния АТС [7-9].
Методика определения уровня стойкости АТС к воздействию МЭМИ. В основу методики положен критериальный подход в оценке состояния АТС после воздействия МЭМИ, согласно которого решение об уровне стойкости принимается по значениям параметров МЭМИ, при которых произошел отказ в РЭА АТС. Критерием в данном случае является отказ в работе РЭА АТС, а критериальным уровнем стойкости значение параметра МЭМИ при котором произошел этот отказ. Важным преимуществом критериального подхода является возможность построения вероятностных моделей отказов задаваемых функциями:
