CC BY
33
7. Поливаев О.И., Павленко СТ. Исследование резонансных колебаний в трансмиссии колесного трактора // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1979. №7. С. 11-12.
8. Гребнев В.П., Поливаев О.И., Во-рохобин А.В. Тракторы и автомобили теория тракторов и эксплуатационные свойства. М.: Кнорус, 2013. 250с.
9. Василенко П.М. Основа теории модераторов и условия их применения на прицепных агрегатах: сб. трудов по земледельческой механике. М.: ВАСХНИЛ. Т.З.
С. 25-32.
10. Пат. 1698009 РФ. МКИ В 60 К 17/32 Привод ведущего колеса транспортного средства / О.И. Поливаев, Н. Е Гусен-ко, А.С. Дурманов. №4768708. заявл. 12.12.89; опубл. 15.12.91, Бюл. №46. 5 с.
11. Свешников А.А. Прикладные методы теорий случайных функций. М.: Наука, 1969. 290с.
12. Лурье А.Б. Статическая динамика сельскохозяйственных агрегатов. Л.: Колос, 1970. 375 с.
DOI: 10.12737/1780 УДК 536.241
ВОПРОСЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ В СОСТАВНЫХ ТЕПЛОНАПРЯЖЕННЫХ
СИСТЕМАХ С СЕТЧАТЫМИ ЭКРАНАМИ
заведующий кафедрой электротехники, теплотехники и гидравлики, доктор технических наук, профессор В. М Попов ассистент кафедры электротехники, теплотехники и гидравлики О. Л. Ерин кандидат технических наук, доцент кафедры электротехники, теплотехники и гидравлики
И. Ю. Кондратенко ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
Во многих областях современной техники из-за интенсивного внедрения те-плонапряженных технических систем широкое применение получили различные приемы направленного терморегулирования. В частности, потребовалась разработка методов улучшения теплоизоляции в местах крепления резервуаров с низкотемпературными жидкостями, в термоизоляционных покрытиях и креплениях различных узлов авиационных и космических аппаратов, в теплоизоляции высокотемпературных батарей и др., т.е. возникает необ-
ходимость повышения термосопротивления в зонах контактирования металлических поверхностей. Наиболее часто применяется метод повышения термосопротивлений путем введения в зоны раздела малотеплопроводных листовых заполнителей. Для создания жестких соединений с теплоизоляционным слоем иногда используют также сетки из металлической проволоки [1]. Для более широкого применения в качестве теплоизоляционных заполнителей металлических сеток требуется получить информацию на целый ряд вопросов.
Во-первых, насколько эффективно применение металлических сеток по сравнению с использованием листовых теплоизоляционных материалов; какое влияние оказывают температура и давление на процесс формирования термосопротивления в зоне раздела с сеткой; какое влияние оказывает материал контактной пары и какие сочетания основного металла и металла сетки наиболее оптимальны для данного соединения? Для получения ответов на постановленные вопросы необходимо проведение серии специальных экспериментов.
Экспериментальная программа реали-зовывалась на установке стержневого типа, ранее применяемой для исследования контактного теплообмена [2]. В качестве контактной пары задействованы стержни из латуни Л80, алюминиевого сплава Д16Т длиной 100 мм и диаметром 30 мм с пятью термодатчиками (термопарами) вдоль каждого из стержней. Один стержень выполнял одновременно роль нагревателя, второй -холодильника. Боковые поверхности за счет теплоизоляционного покрытия и радиационного экрана в первом приближении считались адиабатными. Стержни контактировали по торцевым поверхностям, осевое нагружение на поверхности контакта осуществлялось путем установки набора грузов, позволяющих создавать давление Р в диапазоне от 0,2 до 1 МПа.
Поверхности контакта подвергались специальной механической обработке, позволяющей создавать плоскошероховатые поверхности. Микронеровности поверхностей замерялись по профилограммам, снятым на профилометре-профилографе «Ка-либр-ВЭИ».
Термическое сопротивление в зоне контакта находилось по методу, предполагающему, что тепловой поток, проходящий через стержни к зоне контакта в аксиальном направлении, является стационарным, т.е.
Т - Т 11 2
R =
Я
(1)
ср
где Тх и Т2 - линейно экстраполированные температуры на поверхностях в зоне контакта;
Яср - средний тепловой поток на
единицу площади.
Для создания стационарного температурного режима обычно требовалось порядка 4...5 часов после включения нагревателя и холодильника. При смене механической нагрузки на стержни стационарный режим наступал через полтора-два часа. Погрешность измерений термосопротивлений R в частности, для экспериментов при непосредственном тепловом контакте поверхностей составлял 9,3 % при низких значениях R, доходя до 12,8 % при больших значениях R. Это можно объяснить изменением температурного перепада в зоне контакта при возрастании R .
В качестве межконтактных заполнителей исследовались проволочные сетки из железа, нержавеющей стали и латуни из проволоки различного диаметра и размера ячеек.
Полученные в процессе исследований значения термосопротивлений от нагрузки для контактных пар из сплава Д16Т и латуни Л80 при разной температуре в зоне контакта с заполнителями в виде проволочных сеток приведены на рис. 1.3.
а б
Рис. 1. Зависимость термосопротивления для контактной пары из латуни от нагрузки при Тк = 338К для заполнителей в зоне контакта: 1 - железная сетка, обработанная растворителем (8 = 0,75 мм, размер ячейки 1 мм х 1 мм); 2 - та же железная сетка с оксидной пленкой; 3 - сетка из нержавеющей стали (8 = 0,88 мм, 1 мм х 1 мм); 4 - сетка из нержавеющей стали (8 = 0,39 мм, 0,5 мм х 0,5 мм); 5 - сетка из нержавеющей стали (8 = 0,13 мм, 0,05 мм х 0,05 мм); 6 - сетка латунная (8 = 0,6 мм, 0,5 мм х 0,5 мм); 7 - сетка латунная (8 = 0,19 мм, 0,05 мм х 0,05 мм); штриховая линия - непосредственный контакт (а). Профилограммы соприкасающихся поверхностей (б)
Рис. 2. Зависимость термосопротивления для контактной пары из латуни от нагрузки при Тк = 403К для заполнителей в зоне контакта: аналогично данным рис. 1
Из анализа полученных опытных данных можно сделать следующие выводы. Во-первых, с повышением нагрузки термосопротивления для всех сеток снижаются, что можно объяснить уменьшением толщины межконтактной прослойки (воздуха) и увеличением площади фактического контакта сетки с поверхностями стержней. Во-вторых, наличие сеток в зонах раздела по-
вышает термосопротивление по сравнению с термосопротивлением при непосредственном контакте поверхностей. И, в-третьих, наиболее высокие значения R имеют место для соединений с сетками из малотеплопроводной нержавеющей стали и особенно ощутимо для проволоки большого диаметра и ячеек повышенного размера.
Для сеток из той же нержавеющей
) т Л
г к /
\ \ /\ / ч
1 \ , > 1 у
ы
1 \ / \
I \ I N
\ г 1 \ Г
V г'
Л / \
/V / / V
/ / / \
/ \ \ N / л
ч
х 200
х 200
х 2000
/ 1 \
\ \
1 г \ \ у
1. / V / /
V
х 2000
| I 1
0 1 2 11+5
а б
Рис. 3. Зависимость термосопротивления для контактной пары из сплава Д16Т от нагрузки при Тк = 338К для заполнителей в зоне контакта: аналогично данным рис. 1 (а). Профилограммы соприкасающихся поверхностей (б)
стали, но имеющих проволоку меньшего диаметра и ячейки меньшего размера термосопротивление значительно снижается.
Подобный характер формирования термосопротивления можно объяснить тем, что во втором случае меньше приведенная толщина воздушной прослойки и большая площадь фактического контакта. За счет более высокой теплопроводности материала железной сетки термосопротивление ниже, чем для сеток из нержавеющей стали, при этом наличие малотеплопроводной оксидной пленки на железной проволоке приводит к повышению термосопротивления для такого соединения. Наименьшие значения термосопротивлений характерны для соединений с латунными сетками, поскольку латунная проволока наиболее теплопроводна из рассмотренных выше.
Исследования при различных темпе-
ратурах показывают, что повышение температуры в зоне расположения сеток значительно снижает термосопротивление перехода. Этому явлению можно найти объяснение, зная, что с повышением температуры возрастает теплопроводность воздушной прослойки и металлов сеток.
Наибольший интерес вызывает установленный опытами эффект влияния природы металла контактной пары на формирование термосопротивления контактного перехода с металлическими сетками. Как видно из приведенных на рис. 1 и 3 зависимостей R = f (Р) для соединения из
сплава Д16Т термосопротивление значительно уступает сопротивлению из латуни для идентичных сеток. Здесь можно полагать оказывает влияние более высокая теплопроводность алюминиевого сплава. Отсюда можно ввести безразмерный пара-
метр, характеризующий эффективность теплоизоляционных свойств, вводимых в зону раздела металлических сеток в зависимости от металла контактной пары. Таким параметром может считаться безразмерное термосопротивление в виде
К = ( Rc/d)/(^к! А), (2) где Rc и Rk - соответственно термосопротивление контактной зоны с несжатой сеткой с диаметром проволоки d и термосопротивление при непосредственном контакте поверхностей конаткной пары с эквивалентной толщиной межконтактной среды (воздуха) А.
Термосопротивления Rc и Rk находятся опытным путем или термосопротивление Rk можно рассчитать в соответствии с методиками авторов [3, 4].
Эквивалентная толщина межконтактной среды находится по профилограммам, снятым с поверхностей контакта [5].
На рис. 4 приведены кривые зависимости безразмерного параметра К от нагрузки для соединений из сплава Д16Т с сетчатыми заполнителями зоны раздела.
Из анализа данных рис. 4 видно, что
Рис. 4. Зависимость безразмерного термосопротивления от нагрузки для контактной пары из сплава Д16Т для заполнителей в зоне контакта: аналогично данным рис. 3 при температуре в
зоне раздела 338 К
повышение параметра К свидетельствует об улучшении теплоизоляционных свойств соединения с заполнителем в виде металлической сетки. Отсюда также можно сделать вывод о тенденции к сглаживанию различий в значениях К для разных сеток с повышением нагрузки. Очевидно, следует ожидать еще большего нивелирования в значениях К при более высоких нагрузках на поверхности контакта.
Выводы:
Результаты проведенных исследований свидетельствует о том, что предлагаемый технологический прием повышения теплоизоляционных свойств в зонах перехода между металлическими поверхностями в теплонапряженных технических системах с составными элементами путем введения металлических сеток достаточно эффективен и позволяет варьировать в широком диапазоне значениями контактного термосопротивления. Особенно эффектив-
ными по повышению термосопротивлений в зонах перехода представляются сетчатые экраны из малотеплопроводной толстой проволоки на основе нержавеющей стали. Существенное влияние на формирование контактного термосопротивления оказывает материал контактной пары и его сочетание с металлом сетки, описываемое безразмерным параметром.
Библиографический список
1. Гайорог Д.А. Исследование теплоизоляционных материалов для контактирующих поверхностей // В кн. «Теплообмен и тепловой режим космических аппа-
ратов». М., 1974. С. 234-258.
2. Теплообмен через тонкослойные прослойки в зоне контакта металлических поверхностей / В.М. Попов, О.Л. Ерин, А.П. Новиков // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2011. Т. 7. № 6. С. 37-39.
3. Шлыков Ю.П., Ганин Е.А., Царев-ский С.Н. Контактное термическое сопротивление. М.: Энергия, 1977. 328 с.
4. Попов В.М. Теплообмен в зоне контакта разъемных и неразъемных соединений. М.: Энергия, 1971. 216 с.
5. Демкин Н.Б. Фактическая площадь касания твердых поверхностей. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 211 с.
DOI: 10.12737/1781 УДК 664.7: 001.895
ИННОВАЦИОННОЕ НАПРАВЛЕНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА
заведующий кафедрой сельскохозяйственных машин, доктор технических наук,
профессор А. П. Тарасенко доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор кафедры сельскохозяйственных машин В. И. Оробинский кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности
М. Э. Мерчалова ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» [email protected]
Установлено, что биологически неполноценное, дробленое и травмированное зерно, а также засорители являются благоприятной средой для обитания и размножения бактерий и микроорганизмов даже при непродолжительном хранении неочищенного зернового вороха. При этом ухудшаются как посевные, так и продо-
вольственные качества зерна [1, 2, 3]. Снижение всхожести семян обусловлено несвоевременной очисткой зернового вороха от засорителей, особенно мелких, являющихся благоприятной средой для развития микроорганизмов, повреждающих семена на ранней стадии хранения. Кроме этого биологически неполноценное зерно
