Science & Technique (E-Journal) / НАУКА и ТЕХНИКА
Not a member yet
2025 research outputs found
Sort by
Использование искусственных нейронных сетей для определения износа композиционного фрикционного материала
Get PDFSintered friction materials are widely used in friction units of automotive vehicles and special purpose vehicles. The main purpose is to transmit torque to the actuator. The development of the technology market requires the development and use of new units. At the same time, the creation of new materials is required, which also applies to sintered friction materials. This group of materials is characterized by a high service life, efficiency of torque transmission, as well as the ability to restore performance in case of violation of operating modes. One of the most significant parameters characterizing a sintered friction material is wear resistance. In most cases, it determines not only the resource of the unit itself, but the entire machine as a whole. A special place is occupied by brake units, which also use friction materials. The increased wear resistance of the friction material contributes to a decrease in the efficiency and service life of the brake system. Evaluation of the wear resistance of a friction material for the given operational parameters is a very long and costly process. The development of methodology and methods for accelerating the assessment of wear resistance is an important scientific and practical task. The paper presents the results of using artificial neural networks to predict the service life of a composite friction material based on copper on the sliding speed, pressure on the material and the amount of lubricant supplied to the friction zone. An artificial neural network has been trained using an array of experimental data for the FM-15 friction material. The training results have shown high accuracy, correctness of the proposed and implemented network architecture. The developed software has demonstrated its efficiency and the possibility of using it in calculations to determine the wear of a composite friction material.Спеченные фрикционные материалы широко используются в узлах трения автотракторной техники, техники специального назначения. Основная цель – передача крутящего момента на исполнительный механизм. Развитие рынка техники требует разработки и применения новых узлов. Одновременно с этим необходимо создание новых материалов, это относится и к спеченным фрикционным. Данная группа материалов характеризуется высоким ресурсом работы, эффективностью передачи крутящего момента, а также способностью восстановления работоспособности в случае нарушения режимов эксплуатации. Одним из наиболее существенных параметров, характеризующих спеченный фрикционный материал, является износостойкость. В большинстве случаев она определяет не только ресурс работы самого узла, но и всей машины в целом. Особое место занимают тормозные узлы, в которых также используются фрикционные материалы. Повышенная износостойкость фрикционного материала способствует снижению эффективности и ресурса работы тормозной системы. Оценка износостойкости фрикционного материала под заданные эксплуатационные параметры – весьма длительный и материально затратный процесс. Разработка методов и способов ускорения оценки износостойкости – важная научная и практическая задача. В статье представлены результаты использования искусственных нейронных сетей для прогнозирования ресурса работы композиционного фрикционного материала на основе меди в зависимости от скорости скольжения, давления на материал и количества подаваемой смазки в зону трения. С использованием массива экспериментальных данных для фрикционного материала ФМ-15 была обучена искусственная нейронная сеть. Результаты обучения показали высокую точность, правильность предложенной и реализованной архитектуры сети. Разработанное программное обеспечение продемонстрировало свою работоспособность и возможность применения в расчетах для определения износа композиционного фрикционного материала
Экспериментальные характеристики механической бесступенчатой передачи с внутренними силовыми функциями
Get PDFThe paper proposes a new type of a mechanical continuously variable transmission with internal force functions to upgrade the energy efficiency of a vehicle equipped with a conventional engine. The prototype of the transmission is a well-known V. F. Maltsev concurrent pulse variator in which freewheel mechanism driven members are supplemented with elastic torsions shafts. It is shown that the variator turns into a continuous transformer – a mechanical continuously variable transmission with internal force functions. There is an internal automaticity and continuity in the entire range of gear ratio changes. The configuration engineering solution is implemented in the engineering prototype. The aim of the research is experimental study of the properties and characteristics of such a mechanical continuously variable transmission. The kinematic configuration and the main structural dimensions of the engineering prototype are given. Special testing facility and measuring-and-recording equipment have been developed. A set of parameters to be recorded has been specified. The accuracy of their measurement is statistically estimated. The results of the experiments are presented in terms of output and input torque dependencies on the speed of the driven shaft. It is shown that the transmission characteristics in their dimensionless form (transformer ratio and efficiency) in the function of internal gear ratio are universal. The possibility of obtaining an infinite kinematic and significant power transmission ranges by independently changing the internal link oscillation range (level of the force function) and the rotation frequency of the drive shaft has been experimentally shown. The transmission has high transforming and energy properties, which are higher than those of hydrodynamic gears.Предлагается для повышения энергоэффективности использования автотранспортного средства, оснащенного поршневым двигателем внутреннего сгорания, в качестве трансмиссии применять новый тип механических бесступенчатых передач с внутренними силовыми функциями. Показано, что если в известном многопоточном импульсном вариаторе В. Ф. Мальцева механизмы свободного хода дополнить упругими валами – торсионами, то такой вариатор превращается в непрерывный трансформатор – механическую бесступенчатую передачу с внутренними силовыми функциями. Появляются внутренняя автоматичность и непрерывность во всем диапазоне изменения передаточного отношения. Это схемное техническое решение реализовано в экспериментальном образце. В ходе испытаний изучены свойства и характеристики такой механической бесступенчатой передачи. Приведены кинематическая схема и основные конструктивные размеры экспериментального образца. Разработаны специальное стендовое оборудование и измерительно-регистрирующая аппаратура. Определен перечень регистрируемых параметров. Статистически оценена точность их измерения. Результаты экспериментов представлены в виде зависимостей крутящих моментов на ведомом и ведущем валах передачи от частоты вращения ведомого вала. Показано, что характеристики передачи в безразмерном виде – коэффициент трансформации и коэффициент полезного действия – в функции внутреннего передаточного отношения являются универсальными. Установлено, что путем независимого изменения амплитуды колебаний внутренних звеньев (уровня силовой функции) и частоты вращения ведущего вала можно получить бесконечный кинематический и значительный силовой диапазоны передачи. Передача обладает высокими преобразующими и энергетическими свойствами, которые лучше, чем у гидродинамических передач
Оптимизация процесса нанесения покрытий из порошков металлокерамики методом плазменного напыления на воздухе
Get PDFThe paper presents studies on the optimization of the process of applying coatings from cermet powders with different solid phase contents by plasma spraying in air to restore and harden parts of machines and mechanisms operating under adverse conditions. Such conditions are usually created in heavily loaded tribojoints when the mechanisms operate at a low speed of relative movement of surfaces during friction. At the same time, the destruction of the working surfaces is mainly due to the process of microcontact setting and subsequent detachment of the formed particles at their contact points. The application of special protective coatings with the required properties is possible with the manufacture of high-quality starting powder materials and optimization of the technology for their application. Such powders and powder compositions can be obtained by the method of agglomeration of a fine powder mixture with its subsequent high-temperature sintering. To identify the hardening mechanism of composite coatings made of cermet by gas-thermal spraying, important stages are the optimization of the deposition process parameters and the study of the properties of plasma coatings obtained in this case. When optimizing the technological parameters of plasma spraying of coatings, the utilization rate of the sprayed powder material has been taken into account as the main indicator of the process efficiency, the structure of the obtained layers, and the morphology of individual particles deposited on the polished surface. The paper provides data on the structural elements of sprayed materials for wear-resistant coatings obtained by plasma spraying at optimal conditions. Taking into account the processes that occur during the wear of tribological conjugations, the data indicate the existing prerequisites for the wear resistance of the studied composite coatings made of metal ceramics. Special wear-resistant coatings made of materials with a soft matrix hardened by solid inclusions Al2O3–TiO2–Ni–Cr–Al–Y are widely used in various industries. Based on the detailed analysis of the features of cermet plasma coatings, it can be stated that such powder compositions (complex oxides-metal component) are often used as wear-resistant plasma coatings. The research results can be taken into account in cases of application of wear-resistant plasma coatings made of metal-ceramics and compositions based on them, containing solid phases in the form of oxides, as well as the manufacture of a whole range of parts operating under conditions of intense wear.Произведена оптимизация процесса нанесения покрытий из порошков металлокерамики с различным содержанием твердой фазы методом плазменного напыления на воздухе для восстановления и упрочнения деталей машин и механизмов, работающих в неблагоприятных условиях. Такие условия обычно создаются в тяжело нагруженных трибосопряжениях во время работы механизмов с небольшой скоростью относительного перемещения поверхностей при трении. Эксплуатируемые рабочие поверхности разрушаются в основном из-за микроконтактного схватывания и последующего отрыва сформированных частиц в точках их контакта. Нанесение специальных защитных покрытий с требуемыми свойствами возможно при изготовлении качественных исходных порошковых материалов и оптимизации технологии их нанесения. Получить такие порошки и порошковые композиции можно методом агломерирования мелкодисперсной порошковой шихты с ее последующим высокотемпературным спеканием. Для выявления механизма упрочнения сформированных газотермическим напылением композиционных покрытий из металлокерамики важные этапы – это оптимизация параметров процесса напыления и изучение свойств получаемых плазменных покрытий. При оптимизации технологических параметров плазменного напыления покрытий учитывали коэффициент использования порошкового материала как основного показателя эффективности процесса, структуру полученных слоев, морфологию отдельных нанесенных на полированную поверхность частиц. В статье приведены данные об элементах структуры напыленных материалов для износостойких покрытий, полученных плазменным напылением на оптимальных режимах. С учетом процессов, происходящих при изнашивании трибосопряжений, эти данные свидетельствуют об имеющихся предпосылках износостойкости исследуемых композиционных покрытий из металлокерамики. Специальные износостойкие покрытия из материалов с мягкой матрицей, упрочненных твердыми включениями Al2O3–TiO2–Ni–Cr–Al–Y, находят широкое применение в различных отраслях промышленности. На основе подробного анализа особенностей металлокерамических плазменных покрытий можно констатировать, что такие порошковые композиции (комплексные оксиды – металлическая составляющая) часто используются в качестве износостойких плазменных покрытий. Результаты исследований могут быть учтены в случаях нанесения износостойких плазменных покрытий из металлокерамики и композиций на их базе, содержащих твердые фазы в виде оксидов, а также изготовления целого спектра деталей, работающих в условиях интенсивного износа
Влияние карбонизации бетонных поверхностей на их сцепление со свежеуложенным бетоном
Get PDFDuring operation, concrete and reinforced concrete structures are exposed to the aggressive environment of carbon dioxide. During the reconstruction and overhaul of the berthing facilities in the coastal zone of the seas of the Far East, a weak bond strength of the “old” carbonated and “new” repair concrete has been established in the paper. The reason that prevents reliable adhesion of concrete is the formation of fragile corrosion products in the pores and on the surface of “old” concrete. Accelerated tests of concrete carbonization from exposure to carbon dioxide have been carried out in the course of the study. The structure of the carbonized cement stone has been examined using a scanning electron microscope. The research results have made it possible to assess the structure of a “healthy” cement stone and affected by carbonization. The performed analysis of concrete carbonization process, including micrographs of the samples, has shown that under the action of carbon dioxide, the surface layer with a thickness of 4 mm and more undergoes structural restructuring. Fibrous formations are destroyed, and the carbonized volume is a heap of loosely bound loose new formations and films blocking the entrances to the capillary system of concrete. They are not a reliable basis for adhesion of “new” and “old” concrete and prevent the penetration of liquid containing cement dissolution products from “new” concrete into the capillaries of the healthy structure of the “old” concrete for their reliable connection.В процессе эксплуатации бетонные и железобетонные конструкции подвержены воздействию агрессивной среды углекислого газа. При реконструкции и капитальном ремонте причальных сооружений прибрежной зоны морей Дальнего Востока установлена слабая прочность сцепления «старого» карбонизированного и «нового» ремонтного бетонов. Причиной, препятствующей надежному сцеплению бетонов, является образование непрочных продуктов коррозии в порах и на поверхности «старого» бетона. В процессе исследования выполнены ускоренные испытания карбонизации бетона от воздействия углекислого газа. Структура карбонизированного цементного камня исследована с помощью электронного сканирующего микроскопа. Результаты исследований позволили оценить структуры «здорового» и пораженного карбонизацией цементных камней. Выполненный анализ процесса карбонизации бетона, включая микрофотографии образцов, показал, что под действием углекислоты поверхностный слой толщиной 4 мм и более претерпевает перестройку структуры. Волокнистые образования разрушаются, и карбонизированный объем представляет собой груду слабосвязанных рыхлых новообразований и пленок, перекрывающих входы в капиллярную систему бетона. Они не являются надежной основой для сцепления «нового» и «старого» бетонов и препятствуют проникновению жидкости, содержащей продукты растворения цемента из «нового» бетона в капилляры здоровой структуры «старого» для их надежного соединения
О выполнении закона сохранения энергии в теории упругих волн
Get PDFIn accordance with the energy conservation law, the total energy of a closed physical system must remain constant at any moment of time. The energy of a traveling elastic wave consists of the kinetic energy in the oscillating particles of the medium and the potential energy of its elastic deformation. In the existing theory of elastic waves, it is believed that the kinetic and potential energy densities of a traveling wave without losses are the same at any moment of time and vary according to the same law. Accordingly, the total energy density of such wave is different at various moment of time, and only its time-averaged value remains constant. Thus, in the existing theory of elastic waves, the energy conservation law is not fulfilled. The purpose of this work is to give a physically correct description of these waves. A new description of a sound wave in an ideal gas has been proposed and it is based on the use of a wave equation system for perturbing the oscillation velocity of gas particles, which determines their kinetic energy, and for elastic deformation, which determines their potential energy. It has been shown that harmonic solutions describing the oscillations of the gas particles velocity perturbation and their elastic deformation, which are phase shifted by p/2, are considered as physically correct solutions of such equations system for a traveling sound wave. It has been found that the positions of the kinetic and potential energy maxima in the elastic wave, described by such solutions, alternate in space every quarter of the wavelength. It has been established that every quarter of a period in a wave without losses, the kinetic energy is completely converted to potential and vice versa, while at each spatial point of the wave its total energy density is the same at any time, which is consistent with the energy conservation law. The energy flux density of such traveling elastic wave is described by the expression for the Umov vector. It has been concluded that such traveling sound wave without losses in an ideal gas can be considered as a harmonic oscillator.В соответствии с законом сохранения энергии полная энергия замкнутой физической системы должна оставаться постоянной в любой момент времени. Энергия бегущей упругой волны состоит из кинетической энергии колеблющихся частиц среды и потенциальной энергии ее упругой деформации. В существующей теории упругих волн считается, что плотности кинетической и потенциальной энергий бегущей волны без потерь одинаковы в любой момент времени и меняются по одинаковому закону. Соответственно плотность полной энергии такой волны разная в различные моменты времени, а постоянным сохраняется только ее усредненное по времени значение. Таким образом, в существующей теории упругих волн закон сохранения энергии не выполняется. Цель настоящей работы – дать физически корректное описание этих волн. Предложено новое описание звуковой волны в идеальном газе, основанное на использовании системы волновых уравнений для возмущения скорости колебаний частиц газа, определяющего их кинетическую энергию, и для упругой деформации, определяющей их потенциальную энергию. Показано, что физически корректными решениями такой системы уравнений для бегущей звуковой волны являются гармонические решения, описывающие колебания возмущения скорости частиц газа и упругой деформации, которые сдвинуты по фазе на p/2. Получено, что положения максимумов кинетической и потенциальной энергий упругой волны, описываемых такими решениями, чередуются в пространстве через каждые четверть длины волны. Установлено, что через каждые четверть периода в волне без потерь происходит полное преобразование кинетической энергии в потенциальную и обратно, при этом в каждой пространственной точке волны ее полная плотность энергии одинакова в любой момент времени, что согласуется с законом сохранения энергии. Плотность потока энергии такой бегущей упругой волны описывается выражением для вектора Умова. Сделан вывод, что бегущую звуковую волну без потерь в идеальном газе можно рассматривать как гармонический осциллятор
Сравнительный анализ колебаний ультразвуковых концентраторов кольцевой формы
Get PDFThe paper provides a comparative analysis of the influence of ring concentrator shape in ultrasonic systems on their amplitude-frequency characteristics. Devices are known in which elastic elements are used either as resonators or as working tools of ultrasonic technological systems. However, the use of elastic elements as concentrators of ultrasonic vibrations is insufficiently studied and requires comprehensive research and development of recommendations for their practical application. For this purpose, a theoretical analysis has been carried out in the paper while using the ANSYS computer program, which made it possible to perform modal and harmonic analysis of ring models with various shapes. The round ring has a nominal outer diameter of 50 mm and a variable cross-section. Three ring models have been analyzed: one round model and two models of oval shape. To conduct a comparative analysis and identify frequencies at which resonance occurs, the vibration characteristics of the rings have been considered in the frequency range from 1 to 26 kHz. Results of the analysis show that, depending on the frequency of forced vibrations, bending vibrations are formed in the rings, which act in different coordinate planes. In this case, a change in the shape of the rings is accompanied by a change in the amplitude of the bending vibrations. The most intense ring vibrations along the vertical axis have been achieved in circular rings. It has been found that with an increase in the frequency of forced oscillations, an increase in the number of oscillation periods is observed. If in the region of low vibration frequencies only a one-period vibration mode is formed in the ring, then in the region of ultrasonic vibrations the number of vibration periods increases to two and three. All the considered ring models have several natural vibration frequencies with a certain periodicity in different coordinate planes depending on the shape of the rings. The intensity of the vibrations is different in different directions and depends on the shape and frequency of the forced vibrations. Examples of vibration mode variations for various ring shapes are demonstrated in the paper.Приведен сравнительный анализ влияния формы кольцевых концентраторов ультразвуковых систем на их амплитудно-частотные характеристики. Известны устройства, в которых упругие элементы используются либо в качестве резонаторов, либо как рабочие инструменты ультразвуковых технологических систем. Однако использование упругих элементов в качестве концентраторов ультразвуковых колебаний недостаточно изучено и требует проведения комплексных исследований и разработки рекомендаций для их практического применения. С этой целью в статье с помощью компьютерной программы ANSYS проведен теоретический анализ, позволивший выполнить модальный и гармонический анализ моделей кольца с различной формой. Кольцо круглой формы имеет номинальный наружный диаметр 50 мм и переменное сечение. Анализировались три модели колец: одно круглое и два овальной формы. Для осуществления сравнения и выявления частот, при которых возникает резонанс, характеристики колебаний колец рассматривались в диапазоне частот от 1 до 26 кГц. Результаты анализа показывают, что в зависимости от частоты вынужденных колебаний в кольцах образуются изгибные колебания, которые действуют в различных координатных плоскостях. При этом изменение формы колец сопровождается изменением амплитуды изгибных колебаний. Наиболее интенсивные колебания вдоль вертикальной оси были достигнуты в кольцах круглой формы. Установлено, что с повышением частоты вынужденных колебаний наблюдается увеличение числа периодов колебаний. Если в области низких частот колебаний в кольце образуется только однопериодная мода колебаний, то в области ультразвуковых колебаний число периодов колебаний увеличивается до двух и трех. Все рассматриваемые модели колец имеют несколько собственных частот колебаний с определенной периодичностью в разных координатных плоскостях в зависимости от формы колец. Интенсивность колебаний различна в разных направлениях и зависит от формы и частоты вынужденных колебаний. Демонстрируются примеры разновидностей моды колебаний для всяких форм колец
Разработка и обоснование двухдискового рабочего органа сельскохозяйственной машины для обработки почвы
Get PDFOne of the main problems in the design of agricultural machines, including tillage machines, is to ensure the optimal energy intensity of various technological operations. The design, kinematic and technological parameters of rotary tillage machines have a significant impact on the indicators of the energy intensity of the process and the quality of tillage. These parameters include the diameter of the operating body of the agricultural machine, the angular speed and rotational speed of the disks, the number of cutting elements, the translational speed of the operating body, the height of the ridge formed during soil cultivation, the thickness of the cut chips. An important agrotechnical parameter of a rotary tillage machine is the ridging of the furrow bottom. The height of the ridges formed should not be less than 20 % of the depth of the cultivated soil. Currently, in order to ensure the required height of the ridges in the designs of rotary machines, there are a number of restrictions that determine the operating mode and parameters of the units. The degree of influence of the parameters of the developed operating body and the energy consumption on the quality of tillage has been assessed in the process of the research. The experiments have been carried out on an installation that included an operating body, a power unit, control and instrumentation equipment. As the power section, AC motors with a phase rotor were used, the power of which was 0.75 and 1.50 kW, and the speed of rotation was 920, 1500 and 3000 rpm. The parameters have been set that allow to reduce the energy consumption for tillage by 11–17 %, compared to existing machines, and ensure the alignment of the furrow bottom by up to 80 %.Одна из главных проблем при проектировании сельскохозяйственных машин, в том числе почвообрабатывающих, – обеспечение оптимальной энергоемкости выполнения различных технологических операций. Конструктивные, кинематические и технологические параметры ротационных почвообрабатывающих машин оказывают существенное влияние на показатели энергоемкости процесса и качество обработки почвы. К этим параметрам относятся диаметр рабочего органа сельскохозяйственной машины, угловая скорость и частота вращения дисков, количество режущих элементов, поступательная скорость рабочего органа, высота образуемого при обработке почвы гребня, толщина срезаемой стружки. Важной агротехнической характеристикой почвообрабатывающей ротационной машины является гребнистость дна борозды. Высота образуемых гребней должна быть менее 20 % глубины обрабатываемой почвы. В настоящее время для обеспечения требуемой высоты гребней в конструкциях ротационных машин имеется ряд ограничений, которые обусловливают режим работы и параметры агрегатов. В процессе исследований оценивали степень влияния параметров разработанного рабочего органа и затрачиваемой энергии на качество обработки почвы. Опыты проводили на установке, включавшей рабочий орган, силовой агрегат, регулирующую и контрольноизмерительную аппаратуру. В качестве силовой части использовали электродвигатели переменного тока с фазовым ротором, мощность которых составляла 0,75 и 1,50 кВт, а частота вращения – 920, 1500 и 3000 об/мин. Установлены параметры, позволяющие на 11–17 % уменьшить затраты энергии на обработку почвы по сравнению с существующими машинами и обеспечить выравнивание дна борозды до 80 %
Организация рабочего процесса шестицилиндрового тракторного дизеля
Get PDFThe purpose of the work is to consider the organization of the working process of six-cylinder diesel engines with a power of 116 and 156 kW and exhaust gas recirculation. The following systems and components were used in the experimental configurations of the engine: Common Rail BOSСH accumulator fuel injection system with an injection pressure of 140 MPa, equipped with electro-hydraulic injectors with seven-hole nozzle and a 500 mm3 hydraulic flow; direct fuel injection system with MOTORPAL fuel pump with a maximum injection pressure of 100 MPa, equipped with MOTORPAL and AZPI five-hole nozzle injectors; two combustion chambers with volumes of 55 and 56 cm3 and bowl diameters of 55.0 and 67.5 mm, respectively; cylinder heads providing a 3.0–4.0 swirl ratio for Common Rail system, 3.5–4.5 for mechanical injection system. The recirculation rate was set by gas throttling before the turbine using a rotary valve of an original design. The tests have been conducted at characteristic points of the NRSC cycle: minimum idle speed 800 rpm, maximum torque speed 1600 rpm, rated power speed 2100 rpm. It has been established that it is possible to achieve the standards of emissions of harmful substances: on the 116 kW diesel engine using of direct-action fuel equipment and a semi-open combustion chamber; on the 156 kW diesel using Common Rail fuel supply system of the Low Cost type and an open combustion chamber.Рассмотрена организация рабочего процесса шестицилиндровых дизелей мощностью 116 и 156 кВт с рециркуляцией отработавших газов. В экспериментальных комплектациях двигателя использовались следующие системы и узлы: аккумуляторная система подачи топлива Common Rail BOSCH c давлением впрыска 140 МПа, оснащенная электрогидравлическими форсунками с семисопловыми отверстиями и проливом 500 мм3; система впрыска непосредственного действия с топливным насосом MOTORPAL с максимальным давлением впрыска 100 МПа, оснащенная форсунками MOTORPAL и АЗПИ с пятисопловыми отверстиями; камеры сгорания двух типов объемами 55 и 56 см3 с диаметрами горловин 55,0 и 67,5 мм; головки блоков цилиндра, обеспечивающие вихревое отношение для системы впрыска Common Rail 3.0–4.0, для механической системы впрыска 3,5–4,5. Степень рециркуляции задавалась дросселированием отработавших газов перед турбиной с помощью заслонки оригинальной конструкции. Испытания проводились по характерным точкам цикла NRSC на трех частотах вращения коленчатого вала: минимальной холостого хода 800 мин–1, максимальной крутящего момента 1600 мин–1 и максимальной мощности 2100 мин–1. Установлено, что достижение норм выбросов вредных веществ возможно: на дизелях мощностью 116 кВт с использованием топливной аппаратуры непосредственного действия и с полуоткрытой камерой сгорания; на дизелях мощностью 156 кВт с использованием системы топливоподачи Common Rail типа Low Cost и открытой камерой сгорания
К вопросу о допустимом содержании ионов аммония в химических добавках для бетонов
Get PDFNitrogen-containing compounds that enter concrete together with raw materials, in particular with chemical modifiers of concrete mixture and concrete, as well as those present in Portland cement, are capable of forming ammonia as a result of decomposition. The processes of formation and emission of ammonia cause both a deterioration of the atmosphere of residential premises and are the reason for a decrease in the strength and operational safety indicators of reinforced concrete structures. These circumstances necessitate research and development of methods for determining the safe amount of ammoniumcontaining additives in concrete. Most often, nitrogen-containing compounds contain plasticizing additives, antifreeze and complex additives, as well as setting and hardening accelerators. According to Amendment No 2 STB (Standards of the Republic of Belarus) 1112–98 “Additives for Concrete. General Requirements”, the content of ammonium ions in additives should not exceed 100 mg/kg (except for antifreeze). At the same time, some additives, including plasticizers, which have been successfully used for more than one year without identified problems with ammonia emission, do not fit into the established norm. To determine the maximum permissible concentration (MPC) of ammonium salts in concrete, it is necessary to know the dependence of the emission of ammonia from concrete on various factors, in particular, on the mass content of salts in concrete, the surface area from which ammonia is emitted, the mass of concrete structures, temperature, humidity and air exchange rate in the room. To a lesser extent, the ammonia emission will be affected by the characteristics of the concrete and the reaction conditions for the hydrolysis of salts in the concrete. The paper provides formulas for calculating the emission of ammonia from concrete with the introduction of various ammonium-containing additives. It is shown that, in spite оf the above-standard content of ammonium ions in additives C-3, LST and UP-4, the emission of ammonia from concrete in some cases does not exceed the established maximum permissible concentration (MPC). The volume of ammonia emission from concrete is determined not only by the amount of ammonium ions in the additives, but also to a large extent by the structural and technological scheme of the building and the parameters of the concrete loading of the room. With the known MPC in the air of the room, the given parameters of loading the room with concrete, the formula allows you to calculate the maximum concentration of the additive in the concrete mixture, not exceeding which will ensure compliance with the MPC for ammonia in the air of the premises.Азотсодержащие соединения, которые поступают в бетон совместно с сырьевыми компонентами, в частности с химическими модификаторами бетонной смеси и бетона, а также присутствующие в портландцементе, способны в результате разложения образовывать аммиак. Процессы образования и эмиссии аммиака как вызывают ухудшение атмосферы жилых помещений, так и являются причиной понижения прочности и показателей эксплуатационной безопасности железобетонных конструкций. Эти обстоятельства обусловливают необходимость проведения исследований и разработки методов определения безопасного количества аммонийсодержащих добавок в бетоне. Чаще всего в азотсодержащих соединениях присутствуют добавки-пластификаторы, противоморозные и комплексные добавки, а также ускорители схватывания и твердения. Согласно Изменению № 2 СТБ 1112–98 «Добавки для бетонов. Общие технические условия», содержание ионов аммония в добавках не должно превышать 100 мг/кг (кроме противоморозных). Вместе с тем некоторые добавки, в том числе пластификаторы, успешно применяемые не один год без выявленных проблем с эмиссией аммиака, не укладываются в установленную норму. Для определения предельно допустимых концентраций (ПДК) аммонийных солей в бетоне необходимо знать зависимость эмиссии аммиака из бетона от различных факторов, в частности от массового содержания солей в бетоне, площади поверхности, с которой осуществляется эмиссия аммиака, массы бетонных конструкций, температуры, влажности и кратности воздухообмена в помещении. В меньшей степени на эмиссию аммиака будут влиять характеристики бетона и условия реакции гидролиза солей в нем. В статье приведены формулы для расчета эмиссии аммиака из бетона при введении различных аммонийсодержащих добавок. Показано, что, несмотря на сверхнормативное содержание ионов аммония в добавках С-3, ЛСТ и УП-4, эмиссия аммиака из бетона в ряде случаев не превышает установленных ПДК. Объем эмиссии аммиака из бетона определяется не только количеством ионов аммония в добавках, но и в значительной степени конструктивно-технологической схемой здания и параметрами загрузки бетоном помещения. При известных ПДК в воздухе помещения, заданных параметрах загрузки бетоном помещения формулы позволяют рассчитать предельную концентрацию добавки в бетонной смеси, непревышение которой обеспечит соблюдение ПДК по аммиаку в воздухе помещений
Теоретический анализ перемещений тонких стержней изогнутой формы
Get PDFThe paper presents a comparative theoretical analysis of the movements of the curved rods of various curvature forms, which can be applied as tools for ultrasonic treatment of holes in fragile materials. It has been shown that the traditional processing of holes by an ultrasonic method is based on the use of straight rods, in which the amplitudes of displacements on the working – free end corresponds to the value of displacements at the point of its attachment to the ultrasonic oscillation concentrator. Supplementing the configuration of a straight rod with a curvilinear shape in the form of a circular arc or a spiral twisted by one turn will allow obtaining additional displacements caused by the elastic properties of a section with a curved shape. The paper considers several calculated schemes of a curvilinear rod bounded by angles j equal to p/2, p and 2p, fferent direction of the external force action. The obtained results have shown that an increase in the circular arc angle leads to a corresponding increase in the elastic displacement index of the rod free end. In this case, the total displacements of the rod free end will be made from displacements caused by vibrations of the acoustic system and the displacements of a curved thin rod from an external force. Calculations have established that the magnitude of the elastic displacements of curved rods is influenced by the shape and magnitude of the angle, the direction of the external force, the radius of curvature, the rigidity of the cross section. The considered schemes of thin rods with curvilinear sections can find practical application in ultrasonic oscillatory systems for processing small-diameter holes in fragile materials. This increases the intensity of tool oscillations and improves the process performance.Приведен сравнительный анализ перемещений изогнутых стержней различных форм кривизны, которые могут быть применены в качестве инструментов для ультразвуковой обработки отверстий в хрупких материалах. Традиционная обработка отверстий ультразвуковым способом основана на использовании прямолинейных стержней: у них амплитуда перемещений на рабочем (свободном) конце соответствует величине перемещений в точке его присоединения к концентратору ультразвуковых колебаний. Дополнение конфигурации прямого стержня криволинейной формой в виде дуги окружности или спирали, скрученной на один виток, позволит получить дополнительные перемещения, вызванные упругими свойствами участка с изогнутой формой. Рассмотрено несколько расчетных схем криволинейного стержня, ограниченного углами j, равными p/2, p и 2p, с различным направлением действия внешней силы. Полученные результаты показали, что увеличение угла дуги окружности приводит к соответствующему повышению показателя упругого перемещения свободного конца стержня. В этом случае суммарные перемещения свободного конца стержня будут слагаться из перемещений, вызванных колебаниями акустической системы, и перемещений криволинейного тонкого стержня от внешней силы. Расчетами установлено, что на величину упругих перемещений криволинейных стержней влияют форма и величина угла, направление внешней силы, радиус кривизны, жесткость поперечного сечения. Рассмотренные схемы тонких стержней с криволинейными участками могут найти практическое применение в ультразвуковых колебательных системах для обработки отверстий малого диаметра в хрупких материалах. При этом увеличивается интенсивность колебаний инструмента и повышается производительность процесса