CC BY
6
Из графиков (рис. 3) видно, что наилучшее соотношение сторон, для создания штабеля из гоф-рокоробок также является l=2b.
Список литературы
1. Пантюхина Е.В. Современные технологии и оборудование упаковочных производств: учебник. Тула: Изд-во ТулГУ, 2020. 220 с.
2. Судоплатова А.Д. Анализ основных свойств гофрокартона и повышение его эффективности при упаковке групповых изделий // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 11. С. 522-527.
3. Ефремов Н.Ф., Лемешко Т.В., Чуркин А.В. Конструирование и дизайн тары и упаковки: учебник для вузов. Моск. гос. ун-т печати. М.: МГУП, 2004. 424 с.
4. Ефремов Н.Ф., Корнилов И.К., Лебедев Ю.М. Надежность и испытание упаковки: учебное пособие. М.: МГУП, 2004. 112 с.
Судоплатова Алена Дмитриевна, магистрант, AD990919S@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Научный руководитель - Пантюхина Елена Викторовна, канд. техн. наук, доцент, e.v.pant@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INVESTIGATION OF STACKING ABILITY BOXES OF THREE-LAYER CORRUGATED CARDBOARD
OF VARIOUS BRANDS
A.D. Sudoplatova
In the article considers the dependence of the stacking factor on the aspect ratio of a corrugated cardboard box, analyzes the dependence of the height of the whole stack on the height of a box with different aspect ratios made of three-layer corrugated cardboard of various brands.
Key words: corrugated cardboard, stack, stacking factor, stack height.
Sudoplatova Alena Dmitrievna, masters, AD990919S@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Scientific supervisor - Pantyukhina Elena Viktorovm, candidate of technical sci-ence, docent, e.v.pant@mail.ru, Russia, Tula, Tula state university
УДК 629.488.2
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-656-660
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА
А.Н. Шмойлов
Настоящая статья посвящена вопросам повышение качества технического диагностирования тепловозного дизель-генератора. В работе выделены пути повышения эффективности и надежности технических средств железнодорожного транспорта, в частности локомотивных энергетических установок. Предложена автоматизированная система технического диагностирования тепловозного дизель- генератора на примере дизеля типа K6S310DR (6ЧН31/36) тепловоза ЧМЭ3Т. Уточнена комплектация и построена блок-схема математического обеспечения функционирования системы технического диагностирования. Уточнена комплектация и типы первичных преобразователей системы диагностирования на примере преобразователей температур. Проведен анализ и расчет безотказности рассматриваемых преобразователей температур.
Ключевые слова: техническое диагностирование, тепловозный дизель-генератор, автоматизированная система, безотказность, преобразователи температур.
Железнодорожный транспорт России занимает ведущее место в транспортной системе страны, выполняя 81,5% грузооборота и более 42,5% пассажирооборота общего пользования. Железные дороги играют определяющую роль в выполнении перевозок важнейших грузов, обеспечивающих бесперебойное функционирование ведущих отраслей промышленности и агропромышленного комплекса страны.
Стратегией развития железнодорожного транспорта Российской Федерации до 2030 г. (Стратегия - 2030) намечены ключевые задачи, решение которых базируется на идеологии инновационного прорыва. Одним из направлений осуществления этой программы является повышение эффективности и надежности технических средств железнодорожного транспорта, в частности локомотивных энергетических установок (ЛЭУ).
Значительное улучшение упомянутых качеств железнодорожного транспорта может быть достигнуто переходом от системы планово-предупредительных ремонтов к новой системе технического обслуживания по состоянию с применением объективных инструментальных методов. Характерный для последнего времени рост цен на топливо выдвигает на первый план проблемы экономии энергии, сокращения простоев транспортного средства, снижении стоимости их ремонта. Этому способствует техническая диагностика локомотивных машин и механизмов, дающая возможность существенно снизить расход топлива, и предотвратить отказы ЛЭУ, а также являющая эффективным средством рациональной организации технического обслуживания и ремонта машин и механизмов. Интенсивное развитие цифровой электроники и основанных на ней современных информационных технологий открывает новые возможности повышения эффективности и надежности локомотивов в эксплуатации [1]. Главным объектом диагностирования в ЛЭУ является рабочий процесс двигателя. Изменение технического состояния двигателя в процессе эксплуатации приводит к перераспределению тепла, израсходованного на полезную работу и различные потери. Выявив эти закономерности, можно оценить техническое состояние отдельных элементов конструкции двигателя [2]. Среди множества различных методов оценки технического состояния дизелей тепловозов особое место занимает параметрический метод диагностирования. Данный метод, косвенно оценивающий техническое состояние конструкции по изменению параметров различных сред (воздуха, продуктов сгорания, топлива и т.д.) основывается на использовании принципов термо-, гидро-, газодинамики и теплотехники [3]. Техническая диагностика дает возможность своевременно устранять дефекты, приводящие к возникновению неисправностей в двигателях и отклонению от нормального режима их работы. Работы по созданию автоматизированных систем технического диагностирования (СТД) применительно к тепловозным дизелям железнодорожного транспорта ведутся уже более четырех десятилетий.
Особенно перспективным признается направление работ по созданию автоматизированных СТД в процессе эксплуатации тепловозного дизеля на основе применения различных бортовых компьютеров и спутниковых технологий.
На основании вышеизложенного материала была спроектирована функциональная автоматизированная система технического диагностирования тепловозного дизель- генератора на примере дизеля типа K6S310DR (6ЧН31/36) тепловоза ЧМЭ3т.
Система диагностирования представлена в модульном исполнении. В состав системы входят: бортовой компьютер, панель индикации информации, энергонезависимая память, измерительное и согласующее оборудование, модули аналогово-цифровых преобразователей, источники питания и специальное программное обеспечение предназначена для автоматизированного сбора, обработки и архивирования измерительной информации, включает блок управления с задатчиком программ, блок измерения с таймером и счетчиком циклов, блок индикации и анализа результатов измерения [4].
Блок-схема математического обеспечения функционирования системы СТД представлена на
рис. 1.
Рис. 1. Блок-схема математического обеспечения функционирования системы СТД
657
Измерительная часть системы диагностирования обеспечивает сбор измерительной информации с первичных преобразователей, установленных на дизель-генераторных установках тепловоза и преобразует ее в цифровой формат.
В состав измерительной части системы входят: первичные преобразователи (датчики давления, датчики температуры, датчики частоты вращения, преобразователи расходов, аналого-цифровые преобразователи), усилители-формирователи, персональный компьютер. СТД функционирует следующим образом: после опроса бортовым компьютером всех первичных преобразователей формируется файл информативных параметров и осуществляется ввод данных для расчета диагностических параметров и их отклонений.
Устройство вывода информации предусматривает вывод на экран индикации оператора отклонения диагностических параметров и комментарии к ним; вывод информативных и диагностических параметров.
Качество работы представленной системы диагностирования напрямую зависит от точности и надежности работы её первичных преобразователей. Наиболее ответственным элементами в перечне первичных преобразователей выступают измерители температур. Измеритель температуры (ИТ) представляет собой микропроцессорное устройство, смонтированное в отдельном корпусе и размещенное в дизельном помещении тепловоза по правому борту.
Измеритель температурный (ИТ) измеряет значения температур выпускных газов отдельного цилиндра дизеля тепловоза, используемых при регулировании и диагностике. ИТ обрабатывает информацию, поступающую от термопар по 14-и каналам.
С целью подбора оптимального типа термопар для предложенной системы технического диагностирования были проанализированы технические характеристики различных типов данных устройств.
В табл. 1 представлены основные параметры для сравнения различных типов термопар для системы технического диагностирования.
Таблица 1
Параметры для сравнительного анализа__
Наименование Класс допуска чувствительного элемента Простота монтажа Устойчивость к внешним воздействиям Диапазон измерения, °С
Термопары ТХА-0192-М1 1,2 + Вибропрочное группа №2 по ГОСТ Р 52931-2008 -40...+1000 °С
Термопары ТХА-1193-02 1,2 + Вибропрочное группа №3 по ГОСТ Р 52931-2008 -40...+900 °С
Термопары ТХА-0196-ЕМ 1,2 - Вибропрочное группа F3 по ГОСТ Р 52931 -0...+900 °С
Термопары ТНН-0199, -01 1,2 + Вибропрочное группа №2 по ГОСТ Р 52931-2008 -40...+1200 °С
Показатели безотказности рассматриваемых термопар были определены согласно методики расчета [5].
Средний ресурс определялся по формуле
N
тр = (1)
р N
где Тр1 - ресурс ьго изделия, N - количество объектов, поставленных на испытания или эксплуатацию.
Для нахождения гамма-процентного ресурса необходимо было найти такое значение суммарной наработки термопар, вероятность которой равна у, выраженной в процентах, исходя из условия
, (2)
рГ> 100
Значения среднего срока службы и гамма-процентного срока службы термопар определялись аналогично.
Статистическая оценка среднего времени восстановления вычислялась по формуле
т
ЕГл
тв = , (3)
т
где Т^ - время восстановления ьго изделия, т - количество восстановлений рассматриваемых объектов. Коэффициент готовности Кг определяется по формуле
N К N N Л
к г=Е',/ (Е ь ,
1=1 / V ¡=1 ¡=1 у
где и - наработка на отказ ьго объекта, т, - время восстановления ьго объекта, N - количество рассмат риваемых объектов.
(4)
Коэффициент технического использования термопар определялся по формуле
Т
К ти =-Т-, (5)
Т0 ^ 7ТО ^^в
где T0 - суммарная наработка объекта, тТО - время планового технического обслуживания, тр - время, затрачиваемое на плановый ремонт, тв - время, затраченное на внеплановые восстановления.
В работе были определены количество работоспособных термопар и вероятность безотказной работы на конец каждого временного интервала, результаты расчета сведены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты расчета__
Наименование Интервал времени, час Количество отказавших изделий n(t) Количество работоспособных изделий N(t) к концу периода Вероятность безотказной работы P(t)
Термопары ТХА-0192-М1 0 - 50 2 22 0,85
50 - 100 3 21 0,78
Термопары ТХА-1193-02 0 - 50 1 23 0,92
50 - 100 3 21 0,78
Термопары ТХА-0196-ЕМ 0 - 50 2 22 0,85
50 - 100 5 19 0,63
Термопары ТНН-0199, -01 0 - 50 1 23 0,92
50 - 100 1 23 0,92
По представленному расчету вероятностям более 0,90 соответствуют значения наработки для термопары типа ТНН-0199, -01, которые и будут применены в предложенной системе технического диагностирования.
Общий алгоритм системы технического диагностирования построен по принципу отдельных модулей блочной конструкции. Каждый модуль создается на основе локального алгоритма диагностирования отдельных узлов, систем и агрегатов двигателя. Такой принцип построения позволяет с помощью операции увязки входов и выходов из локальных алгоритмов диагностирования формировать общий алгоритм СТД различной сложности, структуры и глубины диагностирования, а также дополнять или изменять его по мере разработки новых локальных алгоритмов.
Получаемые таким путем модели (алгоритмы) имеют существенное преимущество перед так называемыми монолитными моделями, в которых большинство изменений требует перестройки всей модели.
Использование данной системы позволяет повысить на 15% достоверность и информативность испытания дизель-генераторных установок тепловозов после ремонтных испытаний и обкатки после ремонта.
Список литературы
1. Носырев Д.Я., Свечников А.А., Шмойлов А.Н. Комплексная система оперативного контроля технического состояния локомотивов в условиях эксплуатации // Дни студенческой науки: сб. материалов XXXV научной конференции студентов и аспирантов/ Самарский гос. ун-т путей сообщения. Самара: СамГУПС, 2008. Выпуск 9. С. 56.
2. Носырев Д.Я., Шмойлов А.Н. Методика определения параметров рабочего процесса дизеля тепловоза // Вестник транспорта Поволжья. 2010. №3. С. 34.
3. Шмойлов А.Н., Шмойлова Ю.В., Клюканов А.В. Система контроля технического состояния дизеля тепловоза с использованием метода газового анализа // Транспорт, наука, образование в XXI веке: опыт, перспективы, инновации / материалы VII Международной научно-практической конференции. 2017. С. 59.
4. Стенд для испытания и регулировки форсунок: полезная модель RU 80514 U1, МПК: F02M 65/00 (2006.01) / Носырев Д.Я., Шмойлов А.Н.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный университет путей сообщения. Заявка №2008135787/22 от 03.09.2008; опубл. 10.02.2009 Бюл. № 4. 10 с.
5. Вышегородцева Г.И., Агеева В.Н. Практикум по основам надежности технических систем. Методические указания к выполнению практических работ и самостоятельной работы для студентов факультета инженерной механики. М.: РГУ, 2018. 65 с.
Шмойлов Андрей Николаевич, канд. техн. наук, доцент, Shmoilov@inbox.ru, Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения
IMPROVEMENT OF THE TECHNICAL DIAGNOSTICS SYSTEM OF DIESEL LOCOMOTIVE GENERATOR
A.N. Shmoilov 659
This article is devoted to improving the quality of technical diagnostics of a diesel locomotive generator. The paper highlights ways to improve the efficiency and reliability of technical means of railway transportation, in particular locomotive power plants. An automated system of technical diagnostics of a diesel locomotive generator is proposed on the example of a diesel of type K6S310DR (6CHN31/36) of a CHME3T diesel locomotive. The configuration has been clarified and a block diagram of the mathematical support for the functioning of the technical diagnostics system has been constructed. The configuration and types of primary converters of the diagnostic system are specified on the example of temperature converters. The analysis and calculation of the reliability of the considered temperature converters are carried out.
Key words: technical diagnostics, diesel locomotive generator, automated system, reliability, temperature converters.
Shmoilov Andrey Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, shmoilov@inbox.ru, Russia, Samara State Transport University
УДК 621.791.4
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-660-665
ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ, СВОЙСТВ И КАЧЕСТВА МНОГОСЛОЙНЫХ ПАНЕЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ПОСЛЕ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ
В.Н. Гадалов, С.Н. Кутепов, В.В. Панов, А.Е. Гвоздев, А.А. Калинин
В статье представлены результаты исследования по влиянию лазерной обработки на структуру и качество тонкостенных слоистых конструкций из титановых сплавов. Рассмотрены вопросы повышения качества диффузионных соединений сотового заполнится с обшивкой при изготовлении трёхслойной панели из титановых сплавов. Предложен ряд вариантов лазерной термообработки элементов заполнителя. Разработана специальная оснастка для лазерной термообработки элементов заполнителя. Описаны различные методы изготовления дренажных отверстий в элементах заполнителя. Получены положительные результаты в лазерной пробивке отверстий с улучшением эксплуатационных свойств конструкций изделия.
Ключевые слова: сотовые панели; титановые сплавы, диффузионное соединение, лазерный луч, излучение и обработка, обшивка, прошивка, лазерная пробивка, оснастка, ролик, диски, структура, свойства.
Непрерывно возрастающая роль в развитии авиакосмической техники связана с применением в конструкциях и изделиях высокотехнологических материалов с повышенной удельной прочностью. Одним из таких путей снижения веса летательных аппаратов при сохранении высоких механических свойств является использование для изготовления узлов планеров тонкостенных слоистых панелей из титановых сплавов, имеющих при весьма небольшом весе высокие характеристики устойчивости несущих слоёв и значительную жёсткость на изгибе. В настоящее время наиболее эффективным технологическим процессом, позволяющим получать такие конструкции, является диффузионная сварка [1-16, 20].
Качественные параметры диффузионно-сварного соединения в большей степени зависят от сварочного давления [1 ,10], однако его приходится ограничивать для исключения возможности потери устойчивости заполнителя и смятия его в процессе сварки.
Для решения этой проблемы используется предварительный отжиг заполнителя в ß-области [2, 3], которая позволяет за счёт повышения прочностных характеристик заполнителя увеличить сварочное давление, но при этом снижается пластичность материала заполнителя, что и приводит как к непроварам при сварке по развитой поверхности, так и к «прорезанию» материала обшивки кромкой ленты заполнителя до '/2 её толщины.
Повышение качества диффузионных соединений наполнителя с обшивкой возможно путём использования заполнителя, имеющего комбинированную микроструктуру а-титан + ß-титан [3, 14].
Результаты и их обсуждение. Для получения комбинированной структуры заполнителя, с учётом довольно малой теплопроводности титановых сплавов, в качестве источника нагрева для термообработки использовалось лазерное излучение. В ходе экспериментов по термообработке лент заполнителя сфокусированным лазерным лучом с пилообразным сканированием в поперечном направлении [15] были получены образцы заполнителя со сложной комбинированной структурой, имеющей чередующиеся участки а и ß фаз (рис. 1).
Полученные образцы показали значительную устойчивость к смятию в поперечном направлении и хорошую свариваемость с материалом обшивки, причём прорезания обшивки практически отсутствуют.
