CC BY
14
комбайна (на примере комбайна CLAAS) были определены образцы, у которых твёрдость наплавленной поверхности соответствует интервалу HRC не менее 34 ед.
Наибольшее увеличение твёрдости получено с наплавочной проволокой Нп-30ХГСА, твёрдость от 28 до 40 ед. HRC при диаметре d3 = 1,8 - 2,0 мм. С проволокой марки Св-18ХГС диаметром d3 = 1,8 - 2,0 мм твёрдость составила 32 - 38 HRC.
Производственные испытания наплавленных поперечных планок подбарабаний проволокой Нп-30ХГСА и Св-18ХГС показали сходимость результатов износа с лабораторным экспериментом на установке, разработанной авторами [11]. Это объясняется идентичностью физико-химических и физико-механических свойств новых подбарабаний и восстановленных согласно предложенным режимным параметрам.
Значения износов экспериментальных подбара-баний комбайнов находятся в интервале допустимых значений для нового подбарабанья (0,12 - 0,13 меньше 0,5) и удовлетворяют поставленным целям исследования.
Литература
1. Шахов В.А., Коляда В.С., Ракитянский А.А. Обоснование метода восстановления поперечных планок подбарабаний зерноуборочных комбайнов фирмы «CLAAS» // Совершенствование инженерно-технического обеспечения
технологических процессов в АПК: сб. матер. Междунар. науч.-практич. конф. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 201З. С. S5 - 90.
2. Шахов В.А., Аристанов М.Г. Надёжность зарубежной почвообрабатывающей техники в условиях Оренбургской области // Машинно-технологическая станция. 2010. №6. С. 2З.
3. Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. М: Машиностроение; 19S7. 192 с.
4. Соловьев С.А., Рогов В.Е., Шахов В.А. Практикум по ремонту сельскохозяйственных машин. М.: Колос, 2007. ЗЗ6 с.
5. Шахов В.А., Рогов В.Е., Чернышев В.П. Практикум по основам надёжности сельскохозяйственной техники: учебники и учебные пособия. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2000. 76 с.
6. Практикум по надёжности технических систем сельскохозяйственных машин: учебное пособие / В.Е. Рогов, В.П. Чернышев, В.А. Шахов [и др.]. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2012. 75 с.
7. Шахов В.А., Терехов О.Н., Коляда В.С. Разработка стенда для динамической балансировки молотильных барабанов фирм Qaas после ремонта // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. № 2. С. 72 - 74.
S. Шахов В.А., Коляда В.С. Results of practical research on selection of the best process of the working surface recovery for the combine harvester concave's crossbar // British Journal of Innovation in Science and Technology. 2016. Т. 1. № З. С. ЗЗ — 44.
9. Шахов В.А. Коляда В.С. Новые технологии и оборудование для восстановления подбарабаний комбайнов Claas Tucano // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 1 (6З). С. S0 — S2.
10. Патент на полезную модель №125500 РФ Приспособление для фрезерования подбарабанья. / В.А. Шахов, В.С. Коляда. Опубл. 10.0З.201З г. Бюл. № 7
11. Патент на полезную модель № 176679 Установка для исследования на абразивный износ рабочих органов молотильного аппарата зерноуборочных комбайнов. / В. А. Шахов, И.М. Затин, В.С. Коляда. Опубл. 25.01.201S г. Бюл. № З
К вопросу о намораживании льда на боковой поверхности испарителей термосифонов
Г.С. Коровин, к.т.н., Бузулукский ГТИ - филиал ФГБОУ ВО Оренбургский ГУ; В.А. Шахов, д.т.н., профессор, АЛ. Козловцев, к.т.н., СВ. Горячев, к.т.н., В.И. Квашенников, д.т.н., профессор, Л.Л. Карташов,
д.т.н., профессор, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
Интенсивность намораживания льда на боковой поверхности термосифона зависит от конструктивно-технологических параметров термосифона и физико-химических свойств хладагента, заправленного в термосифон. Названные показатели определяют тепловую мощность (холодопроизводи-тельность) термосифона, т. е. его теплопередающую способность от замораживаемой воды к морозному воздуху [1 - 4].
Теплопроводность внутреннего пространства термосифона приближённо можно рассчитать следующим образом.
Пусть имеется термосифон длиной 5 м, с внутренним диаметром трубы 25 мм. В термосифоне имеется 100 г жидкого фреона R22 и парообразная фаза. Термосифон содержится при температуре 273 К. Из таблиц физико-химических свойств R22 получаем:
- давление конденсации (кипения) при 0°С -497600 Па;
- плотность жидкой фазы при 0°С - 1284 кг/м3;
- плотность парообразной фазы - 21,213 кг/м3.
Тогда полный объём внутреннего пространства
трубы равен:
П 0,0252 • 5 = 1,45 • 10-3 м3.
Объём, занимаемый жидкой фазой, равен 78 см3.
Высота трубы, занимаемая жидкой фазой, = 0,159 м (15,9 см).
Поместим испаритель термосифона в воду бассейна с температурой 0°С, а температура воздуха над водой, т. е. в зоне расположения конденсатора, равна -10°С. Давление конденсации (кипения) при -10°С равно 354300 Па.
Пары фреона в верхней части трубы (конденсатор) начнут конденсироваться, уменьшая давление до 354300 Па. Разность давлений паров между испарителем и конденсатором составит [3]:
497600 Па - 354300 Па = 143300 Па.
В этом случае сила, действующая на столб фреоновых паров высотой, равной 5 м - 0,159 м = = 4,841 м, окажется равной:
П
-• 0,0252 • 4,841-21,213 = 0,05 кг.
4
В массе паров 0,05 кг содержится количество теплоты, равное:
0,05 кг • 205,36 кДж/кг = 10,35 кДж,
где 205,36 кДж/кг - удельная теплота парообразования фреона Я22.
Нетрудно подсчитать, что длительность перемещения паров фреона от испарителя до конденсатора будет значительно меньше 1 сек. Но если даже принять, что длительность равна 1 сек., тогда мощность теплопередачи составит 10,35 кДж/с = 10,35 кВт. Такую скорость теплопередачи на практике получить, конечно, невозможно.
На практике теплота от замерзающей воды до морозного воздуха передаётся через многослойный «пирог» [5 - 9]. Вода ^ ледяной слой на стенке испарителя ^ стенка испарителя ^ внутреннее пространство термосифона ^ стенка конденсатора ^ ребро оребрения конденсатора ^ морозный воздух. Термическое сопротивление всей цепочки равно сумме термических сопротивлений всех звеньев цепочки, среди которых ледяной слой на испарителе имеет самую большую величину, возрастающую по мере роста толщины намораживаемого слоя льда. Поэтому мощность теплопередачи (холодопроизводительность) будет в несколько раз меньше вычисленной (10,35 кВт) [3, 4, 7, 8].
В работе Г.В. Аникина и др. «Тепломассо-перенос в вертикальном парожидкостном термосифоне» (журнал «Криосфера Земли», т. XIII, № 3, 2009 г.) приведена математическая модель функционирования парожидкостного термосифона при замораживании грунта [1, 5]:
я= ,л
1
Нор • Ьор
1
X • 2п • Ь
• 1п
гг \ '0
(1)
(Я, м), скорости ветра (V, м/с) и типа хладагента (аммиак, углекислота).
Анализируя результаты расчёта, авторы делают выводы:
1. Тепловая мощность термосифона имеет сильную зависимость от радиуса промерзания грунта;
2. Зависимость мощности термосифона от вида хладагента слабая.
В связи с тем что коэффициент теплопроводности водного льда (2,1 Вт/(м-К)) незначительно отличается от коэффициента теплопроводности влажных грунтов, следует полагать, что данная математическая модель будет адекватно отражать интенсивность намораживания водного льда в рассматриваемом бассейне.
Преобразуя выражение 1, получим:
я=-
2пг
Нор • ^ор
г 1п (г л '0 Ь
X л • ^исп
(2)
где Я - тепловая мощность (холодопроизводительность) термосифона, Вт;
- температура морозного воздуха, К; Нор - теплопередача от одного погонного метра оребрённой поверхности конденсатора, Вт/(м-К);
Ьор - длина оребрённой части термосифона, м; Хгр - коэффициент теплопроводности грунта, Вт/м-К;
Ьисп - длина испарительной части термосифона,
м;
Г0 - радиус промерзания грунта, заданный нулевой изотермой, м;
Ь - внешний радиус трубы термосифона, м.
На основе данной модели, задавшись численными значениями величин: Ьор = 1,15 м, Ьисп = 7 м, Ягр =1,6 Вт/(м-°С), (а = -21°С, авторы получили расчётную зависимость тепловой мощности термосифона (я, Вт) от радиуса промерзания грунта
где Хл - коэффициент теплопроводности льда, Вт/(м-К);
г - радиус трубы термосифона, м; £"ор - площадь оребрённой поверхности термосифона, м2;
£исп - площадь испарительной поверхности термосифона, м2.
Выражение 2 будет адекватно отражать интенсивность намораживания льда вокруг испарителя термосифона. При его анализе получено, что наибольшее влияние на процесс намораживания льда на поверхно сти термо сифона оказывают такие факторы, как температура морозного воздуха, скорость ветра, площадь испарителя и площадь конденсатора.
Но все приведённые выше математические модели намораживания водного льда в рассматриваемом бассейне не учитывают особенность рассматриваемого водоёма (бассейна): наличие теплоизоляции стен и дна бассейна, наличие навеса для защиты от солнечной радиации и снегопада, взаимного влияния работы термосифонов (подвод холода к воде снизу) и поверхностного слоя льда (подвод холода к воде сверху).
Литература
1. Аникин Г.В., Поденко Л.С., Феклистов В.Н. Тепломассо-перенос в вертикальном парожидкостном термосифоне / Криосфера Земли. 2008. Т. 8 №3. С. 54 - 58.
2. Завражнов А.И. Круглогодовое использование природного холода в условиях молочно-товарных ферм Южного Урала: рекомендации / Завражнов А.И., Козловцев А.П., Квашен-ников В.И. [и др.]. Мичуринск, 2016.
3. Квашенников В.И., Шахов В.А., Козловцев А.П. Природный холод - приоритетное направление при охлаждении молока // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. №6 (56). С. 90 - 93.
4. Коровин Г. С., Квашенников В. И., Козловцев А. П. Энергосберегающий метод охлаждения молочной продукции // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 3. С. 97 - 99.
5. Коровин Г.С. Терминология при производстве и эксплуатации ледогенераторов / Квашенников В.И., Козловцев А.П., Шахов В.А. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2014. № 2. С. 30 - 32.
6. Коровин Г.С. Энергосберегающая технология заготовки естественного льда на молочных фермах / Г.С. Коровин В.И. Квашенников, А.П. Козловцев, В.А. Шахов // Научное обозрение. 2015. № 4. С. 17 - 22.
7. Патент на изобретение № 2627574 Установка для послойного намораживания и использования природного льда при охлаждении молока / В.И. Квашенников, А.П. Козловцев, В.А. Шахов [и др.]. Опубл. 08.08.2017 г. Бюл. № 22.
8. Квашенников В.И., Шахов В.А., Козловцев А.П. Пред-
посылки использования комбинированного аккумулятора природного холода на основе фазовопереходных теплообменников // Достижения науки и техники АПК. 2017. № 7. С. 66 - 68.
9. Шахов В.А. Альтернативные источники энергии в системе охлаждения пищевой продукции / В.А. Шахов, А.П. Коз-ловцев, И.З. Аширов [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 3 (65). С. 99 - 101.
Способ повышения надёжности оборудования средств диспетчерского и технологического управления
A.Ф. Абдюкаева, к.т.н., Е.М. Асманкин, д.т.н., профессор,
B.А. Шахов,д.т.н., профессор, В.С. Стеновский, к.т.н., МБ. Фомин, к.т.н., ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
На сегодняшний день, как показывает статистика технических отказов, объекты Центрального производственного отделения филиала ПАО «МРСК-Волги» «Оренбургэнерго» наиболее часто были подвержены аварийному отключению в связи с выходом из строя оборудования средств диспетчерского и технологического управления (СДТУ), что приводило к утрате контроля над диспетчерскими каналами связи, каналами передачи данных и каналами трансляции информации по системе телемеханических коммуникаций с подстанций города и районных электрических сетей (РЭС).
Анализ режима работы оперативного и диспетчерского персонала выявил невозможность круглосуточного дежурства на объектах энергосистемы. По этой причине встал вопрос о реализации механизма контроля телесигнализации при отключении питания и перехода оборудования СДТУ в режим работы от источников бесперебойного обеспечения электроэнергией.
Цель исследования - разработка схемоэлек-трического решения системы предупреждения отключений устройств телемеханики и связи вслед-
ствие аварий и непредвиденных сбоев на панелях диспетчерских служб.
Материал и методы исследования. Время работы резервного источника технически и технологически лимитировано, что требует введения в схему энергообеспечения СДТУ реле контроля напряжений, имеющее один или более разомкнуто/ замкнутых контактов и группу управляющих контактов ~0,23 кВ [1]. Разработанная схема предполагает установку и основана на технологии параллельного подключения к источнику бесперебойного питания комплекта реле (рис. 1), в обесточенном состоянии нормально-разомкнутый контакт которых присоединяется к плате телесигнала оборудования телемеханики, препятствуя прохождению опросного напряжения. Во включённом состоянии вводного автомата на входе источника бесперебойного питания и на обмотке реле необходимо обеспечение переменного напряжения. Как следствие, контакт замыкается, в связи с чем на плату телесигнала должно подаваться опросное напряжение (-24 В).
Результаты исследования. Анализ предлагаемого электротехнического решения показал целесообразность использования в предлагаемой схеме реле контроля напряжения и вывода из цепи реле контроля тока, которое при последовательном подключении имеет тенденцию в случае выхода
Рис. 1 - Схема подключения реле контроля напряжения
