CC BY
35
Таблица
Крошение почвы ротационными рабочими органами
№ Марка фрезы Производи- тельность, га/ч Удельные энергозатраты кВт с/м2 №Вт Пористость после обработки Удельная поверхность комков, м2/м3 Эффективный радиус, 10-2 м Потенциал деформи- руемости почвы, Дж/кг
1 ФП-1,5 0,5±0,1 20,2±1,8 0,8±0,3 253,8±22,1 1,3±0,8 68,5±17,0
2 ФН-2,8 1,2±0,2 60±1,2 1,0±0,2 266,4±25,7 1,1±0,5 82,6±16,7
3 ФН-3 1,3±0,1 40±10 1,1±0,6 241,7± 17,3 1,2±0,5 69,6±23,6
4 ФН-1,2 0,3±0,1 12±2,2 0,7±0,1 136,5±17,2 1,9±1,0 104,1± 34,7
5 ФН-1,2М 0,4±0,1 12±2,2 0,8±0,1 160,5±13,4 2,3±0,7 70,6±16,3
6 МПТ-1,2 0,5±0,1 27±4,3 0,8±0,1 249,7±24,8 1,2±0,6 118,1±40,1
7 ФБН-1,5 0,7±0,1 21,2±2,9 0,8±0,3 173,8±21,6 1,8±0,8 56,5±10,7
8 ФБН-1,5' 0,8±0,1 20,6±3,2 0,9±0,2 221,4± 15,4 1,4±0,7 49,7±13,1
С модернизированными рабочими органами.
Из таблицы следует, что наиболее эффективной из рассмотренных ротационных машин является ФБН-1,5 с модернизированными рабочими органами, т.к. в случае ее использования работа, затрачиваемая на деформацию массы почвы, минимальна, а степени крошения почвы практически сравнима с другими орудиями [4].
Таким образом, использование такой величины, как эффективный радиус почвенного комка, позволяет определять качество крошения почвы, а его использование совместно с другими гидрофизическими характеристиками дает возможность более разносторонне оценивать влияние почвообрабатывающей техники на эффективность функционирования системы «вода — почва — растение» в целом.
Выводы
Получена методика количественной оценки степени крошения почвы, которая проводится с учетом законов термодинамики и базируется на измерениях гидрофизических характеристик почвы до и после ее обработки. Оценка производится за мини-
мальное время при минимальных финансовых и материальных затратах.
Библиографический список
1. Алексеев В.В., Максимов И.И., Максимов В.И., Сякаев И.В. Энергетическая оценка механического воздействия на почву почвообрабатывающих машин и орудий // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. — 2012. — № 3 (28). — С. 70-72.
2. Алексеев В.В., Максимов И.И. Аэродинамический метод получения основной гидрофизической характеристики почв // Почвоведение. — 2013 — № 7. — С. 822-828.
3. Максимов В.И., Максимов И.И. Энергетический подход к оценке почвообрабатывающих машин и орудий // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2008. — № 5. — С. 25-28.
4. Алексеев В.В., Максимов В.И., Максимов И.И., Михайлов А.Н., Сякаев И.В. Оценка механического воздействия на почву фрезы ФБН-1,5 с модифицированными рабочими органами // Вестник ЧГПУ им. И.Я. Яковлева. — 2012. — № 4 (75). — С. 3-6.
УДК 537.39: 621.315:621.317: 614.8 А.Ф. Костюков
НАДЕЖНОСТЬ УСТАНОВОЧНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДОК
Ключевые слова: электропроводка, надежность, время наработки на отказ, нормативы, рабочий ток, электропожаробезопасность .
Свыше трети всех пожаров в России происходит из-за неисправности установочных электропроводок и их соединений, внезапно
возникших коротких замыканий, обрывов и тепловых разрушений. Неисправности установочных электропроводок, приводящие к поражениям электротоком людей и животных, за исключением летальных случаев, в подавляющем числе случаев скрываются. Так называемые «мелкие» отказы работоспособности проводок (как правило, в бы-
товых помещениях, не имеющих устройств защитного отключения — УЗО) не регистрируются вообще. Хотя количество подобных отказов на несколько порядков превышает количество регистрируемых.
Если до 1960 г. внутренние проводки в зданиях и сооружениях производства и быта выполнялись открытыми, на фарфоровых изоляторах, витыми парами многожильного медного провода с резиновой и хлопчатобумажной изоляцией, то бурное промышленное и жилищное строительство начала семидесятых годов прошлого века велось уже с применением скрытых проводок.
Проводка, как правило, велась одножильным алюминиевым проводом или двухжильным плоским кабелем с пластиковой (полиэтиленовой, полихлорвиниловой) изоляцией под слоем штукатурки (в кирпичных домах и сооружениях), или была впрессована в монолитных бетонных узлах и панелях. Таким образом, значительный сектор существующих зданий производственной, жилищно-коммунальной сферы, учреждений социального назначения, административно-хозяйственного назначения, торговых, развлекательных и др., со сроком эксплуатации более 50 лет, где наблюдается наибольшее скопление людей, в подавляющей части, оснащены скрытыми, неизвлекаемы-ми проводками, выполненными одножильным алюминиевым проводом сечением от 1,5 до 4,0 мм2 в пластиковой изоляции. В строительстве указанный метод размещения установочных проводок по строительным нормативам действовал до 2002 г.
Положение усугубляется тем, что первые редакции ПУЭ допускали применение долговременных нагрузок не более 6 А/мм2 для алюминиевого провода и не более 10 А/мм2 для медного провода [1]. В настоящее время ПУЭ-6 и ПУЭ-7 устанавливают предел рабочих нагрузок в 1,5 раза выше [2, 3]. При этом нормируемая экономическая плотность тока для подобных проводок осталась неизменной — 2,5-3,0 А/мм2 (медный провод) и 1,4-1,6 А/мм2 (алюминиевый провод).
Энергопотребление производственного, жилого и социально-административного сектора за последние десятилетия выросло в разы. В производственной сфере появились значительно более энергонасыщенные технологические машины, аппараты и контрольные приборы, автоматические комплексы различного назначения. Население пользуется не банальными электроплиткой и осветительной лампочкой в 75 Ватт, а люстрами в 200-300 Ватт, мощными холодильниками, стиральными машинами-автоматами, электроплитами с 2-4 конфорками, водопо-догревателями, телевизорами, различной
аудио-видеотехникой, компьютерной и множительной техникой.
Как известно, нагрузка, действующая более 10 мин., считается долговременной. Исходя из этого, электросчетчики в производственных зданиях имеют защитные автоматы на повышенные токи срабатывания. Жилые помещения, как правило, оснащены вводными автоматами на пределы срабатывания в 16-25 А, т.е. ни о какой экономической плотности тока говорить не приходится
— вся установочная проводка работает на предельно допустимых токах.
По условиям производителей проводов и кабелей гарантированный срок безотказной работы изделий, при условии использования экономических токов, не превышает 20 лет [4, 5]. Температура проводников при максимальной нагрузке не должна быть выше +800С при окружающем фоне +20..+250С [5]. Соответственно, при нагрузках, близких или равных предельным, срок безотказной работы проводки резко сокращается, вследствие быстрого старения, растрескивания пластиковой изоляции проводов, выгорания поверхности проводников, резкого разрушения материала проводников в местах локальных неоднородностей.
Между тем патентный анализ (класс 00Ш31) на глубину 90 лет и обзор технической литературы, посвященной поиску и устранению неисправностей электропроводок, показал, что подавляющее количество технических решений посвящено обнаружению и устранению уже состоявшихся повреждений [6]. Работ, посвященных оценке состояния электропроводок, находящихся в эксплуатации более 20 лет, практически нет. Нет также разработанных методик профилактической смены скрытых проводок после истечения гарантированного срока эксплуатации [7]. Чаще всего после неоднократных нарушений энергоснабжения проводку просто отключают от источника и потребителей электроэнергии и проводят новую параллельную проводку наружно, в пластиковых профилях.
Сложившееся положение является совершенно нетерпимым и грозит в дальнейшем лавинообразным ростом человеческих и материальных потерь. Исходя из этого, актуальность исследований по этому вопросу не вызывает сомнений.
В настоящее время на кафедрах «Электроснабжение производства и быта» АлтГТУ и «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» АГАУ проводятся исследования, целью которых является разработка неразрушающих методов определения состояния установочных электропроводок в зданиях и сооружениях производства и быта и оценка их времени наработки на отказ.
98
Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 9 (107), 2013
Задачами исследований являются:
- разработка физической и математической моделей электротермических процессов, протекающих в проводниках;
- разработка физической и математической моделей электромагнитных процессов, возникающих при взаимодействии электрического тока с динамической проводимостью проводок под воздействием температуры и возникающих, вследствие этого, локальных неоднородностях;
- разработка физической и математической моделей акустических процессов, возникающих при взаимодействии электрического тока с динамической проводимостью проводок под воздействием температуры и возникающих, вследствие этого, локальных неоднородностях;
- анализ существующих методов неразрушающего контроля применительно к поставленной цели;
- разработка методик неразрушающего анализа дефектов электропроводок на ранней стадии и динамики их развития с вероятностной оценкой времени наработки на отказ;
- экспериментальная и практическая проверка в рабочих условиях разработанных методик;
- разработка рекомендаций по применению новых методов диагностирования установочных проводок;
- разработка рекомендаций по монтажу и своевременной замене выработавших свой гарантийный срок установочных проводок.
Автором уже подан ряд патентных заявок, способствующих решению поставленных задач. Например, зная удельное сопротивление и температурный коэффициент сопротивления меди (или алюминия), можно подсчитать рост сопротивления проводников от величины проходящего тока и соответствующий рост падения напряжения, т.е. определить энергетические потери проводки при сверхнормативном потребляемом токе,
ее нагрев, что позволяет произвести статистическую оценку работоспособности проводки и времени ее наработки на отказ [8].
Аналогично, имеется возможность, используя ряд методов неразрушающего контроля, определить наличие и место дефекта в скрытой проводке, вероятное время безотказной работы проводника с дефектом и т.п.
Проводимые исследования имеют большое значение для обеспечения высоконадежного, безаварийного электроснабжения конечных потребителей, но они будут иметь смысл лишь в случае официального включения вырабатываемых рекомендаций в основные нормативные документы, регламентирующие установку, эксплуатацию, проведение регламентных контрольно-профилактических функций, что является конечным результатом проводимой работы.
Библиографический список
1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ-3). — М.: Энергия, 1964. — 360 с.
2. Правила устройства электроустановок (ПУЭ-6). — М.: Атомэнергоиздат, 1987. — 648 с.
3. Правила устройства электроустановок (ПУЭ-7). — М.: Энергия, 2007. — 704 с.
4. Белоруссов Н.И., Саакян А.Е., Яковлева А.И. Электрические кабели, провода и шнуры: справочник. — М.: Энергия, 1979. — 416 с.
5. Электрические сети жилых зданий / Г.В. Мирер, И.К. Тульчин, Г.С. Гринберг и др. — М.: Энергия, 1974. — 264 с.
6. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. — М.: Энергоиздат, 1982. — 312 с.
7. Цигельман И.Е. Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий. — М.: Высшая школа, 1977. — 392 с.
8. Махутов Н.А. Техническая диагностика остаточного ресурса и безопасности. — М.: Спектр, 2011. — 187 с.
+ ^ +
УДК 631.354 Т.А. Алтухова,
С.Н. Шуханов
ЭКСПЕРИМЕТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ВИХРЕВОГО ОХЛАДИТЕЛЯ ЗЕРНА С ПОМОЩЬЮ ПОЛНОФАКТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
Ключевые слова: полнофакторный экс- Острая нехватка в агропромышленном
перимент, охлаждение зерна, скорость комплексе высокоэффективных и произво-
обдува. дительных машин для послеуборочной об-
