Science & Technique (E-Journal) / НАУКА и ТЕХНИКА
Not a member yet
2025 research outputs found
Sort by
ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ КАЧЕСТВА И БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ НА МАГИСТРАЛЬНОЙ УЛИЦЕ РАЙОННОГО ЗНАЧЕНИЯ В Г. МИНСКЕ
Get PDFThe paper presents results pertaining to investigations of traffic conditions and intensity of traffic and pedestrian flows, calculations on loading level of objects located in the Makayonka Street, Minsk. The objects constitute transport regional development which presupposes reconstruction of regional arterial street with due account of infrastructure improvement, residential construction and construction of multi-purpose complex with shopping, entertainment, wellness and business centers. In addition to this it is planned to construct a two-level underground parking, a two-level interchange at intersection of the Filimonova Street and Nezavisimosty Avenue due to an increase of traffic load at adjacent neighboring street and road network. An analysis on the current traffic management and calculation for distribution of the existing and prospective traffic load levels after implementation of appropriate measures to improve quality as a whole and road safety as well has been carried out in the paper. Determination of loading levels for a street and road network has been carried out while taking into account an intensity of traffic flows in order to evaluate various options for road traffic organization. Variants for planning of road junctions, road traffic organization and traffic signalization (including coordinated passing of transport facilities) have been developed in the paper. All this will contribute to improvement of quality and road safety in the investigated street with due consideration of further development of the region and overbuilding of the existing housing system in the Makayonka Streets and increase of its transport importance in the Minsk street and road network.В статье приведены результаты исследования условий и интенсивности движения транспортных и пешеходных потоков, результаты расчетов уровня загрузки по объектам, расположенным на ул. Макаенка в г. Минске. Объекты образуют район транспортной застройки, в котором предусмотрена реконструкция магистральной улицы районного значения с учетом развивающейся инфраструктуры, жилой застройки и устройством многофункционального комплекса с торговым, развлекательным, оздоровительным и деловым центрами. Кроме того, планируется строительство двухуровневой подземной парковки и двухуровневой развязки на перекрестке улицы Филимонова и проспекта Независимости в связи с возрастанием транспортной нагрузки на прилегающей близлежащей улично-дорожной сети. Выполнены анализ существующей организации дорожного движения, а также расчет распределения существующего и перспективного уровней загрузки движением после внедрения соответствующих мероприятий по повышению качества, в том числе и безопасности дорожного движения. Осуществлено определение уровней загрузки на улично-дорожной сети с учетом интенсивности движения транспортных потоков для оценки различных вариантов организации дорожного движения. Разработаны варианты транспортной планировки узлов и организации движения, а также светофорного регулирования (в том числе с учетом координированного пропуска транспортных средств). Все это будет способствовать повышению качества и безопасности дорожного движения на исследуемой улице с учетом дальнейшего развития района, уплотнения сложившейся застройки улицы Макаенка и увеличения ее транспортного значения в улично-дорожной сети города Минска.
ОПТИМАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АСИММЕТРИЧНЫХ КОЛЕБАНИЙ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ СТРУЖКОДРОБЛЕНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ ВЯЗКИХ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ
Get PDFA turning method with asymmetric oscillations of cutting tool has been proposed on the basis of the analysis of various methods for chip crushing in the process of structural steel lathe turning and the method makes it possible to ensure a stable crushing of discharge chips and to reduce roughness of the machined surfaces. Asymmetric vibrations are characte- rized by an asymmetry coefficient of the oscillation cycle, their frequency and amplitude and they are additionally transferred to the tool during the turning process. Kinematics of structural steel turning with imposition of directed asymmetric cutting tool oscillations created by a cam system on traditional cutting scheme has been considered in the paper. An equation of tool motion with asymmetric oscillations has been obtained on the basis of Fourier Series. An influence of the oscillatory tool motion amplitude and frequency on the process of discharge chip crushing has been determined in the paper. In order to re-duce a negative influence of the oscillation amplitude on the cutting process and quality of machined surfaces machining must be carried out with its minimum value. In this case it is necessary to ensure an optimum ratio of the tool oscillation frequency to the rotational speed of a workpiece. A formula has been derived for determination of this ratio according to a coefficient of oscillation cycle asymmetry and number of complete oscillation cycles per one revolution of the workpiece. It has been established that a theoretical value of the minimum tool oscillation amplitude is equal to half of the tool feed value per one revolution of the workpiece. If the optimum ratio of the tool oscillation frequency to workpiece rotation frequency has not been observed for chip crushing it is necessary to increase oscillation amplitude that may lead to an increase of roughness on machined surfaces. На основе анализа различных методов дробления стружки в процессе токарной обработки конструкционных сталей предложен метод точения с асимметричными колебаниями режущего инструмента, позволяющий обеспечить устойчивое дробление сливной стружки и снизить шероховатость обработанных поверхностей. Асимметричные колебания характеризуются коэффициентом асимметрии цикла колебаний, их частотой и амплитудой и дополнительно сообщаются инструменту в процессе точения. Рассмотрена кинематика точения конструкционных сталей с наложением на традиционную схему резания направленных асимметричных колебаний режущего инструмента, создаваемых кулачковой системой. На основе использования рядов Фурье получено уравнение движения инструмента с асимметричными колебаниями. Определено влияние амплитуды и частоты колебательного движения инструмента на процесс дробления сливной стружки. С целью уменьшения негативного влияния амплитуды колебаний на процесс резания и качество обработанных поверхностей обработку следует проводить с минимальной ее величиной. В этом случае необходимо обеспечить оптимальное отношение частоты колебаний инструмента к частоте вращения заготовки. Выведена формула для определения этого отношения в зависимости от коэффициента асимметрии цикла колебаний и числа полных циклов колебаний за один оборот заготовки. Установлено, что теоретическая величина минимальной амплитуды колебаний инструмента равна половине величины подачи инструмента за один оборот заготовки. При несоблюдении оптимального отношения частоты колебаний инструмента к частоте вращения заготовки для дробления стружки требуется увеличивать амплитуду колебаний, что может привести к увеличению шероховатости обработанных поверхностей
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗДУХООБМЕНА В ПОМЕЩЕНИЯХ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ С БОЛЬШОЙ ПЛОЩАДЬЮ СВЕТОПРОЗРАЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
No full textThe paper considers reasons of internal air parameter mismatch in warm season of the year for public building premises having large area of translucent structures. The main reason of uncomfortable air environment is an underestimated value of air supply volume due to air exchange calculation according to multiplicity factor or air exchange rate per one person which are determinative values only for cold period and transient conditions. In other words multiplicity factor and air exchange rate do not take into account equipment abundance in modern offices and heat input of the office equipment is rather significant value. The paper contains an analysis and comparison of the existing air exchange rates for the Republic of Belarus, Russian Federation, European countries and USA. Calculation of heat input and air exchange for public building premises during warm season of the year for assimilation of evident heat excess has been made at various orientations of curtain walls. The paper provides structure of heat input into premises. The required rate of air supply volume per one person has been determined on the basis of air exchange and it has been compared with the existing air exchange rate. The required rate averagely exceeds the standard one by 12-fold. But this does not mean that there is necessity to increase the rate in such a way because it entails an increase in capital and operational costs. In this connection the paper reviews variants for improvement of micro-climate in the building premises with large area of translucent structures: automatic regulation of heat transfer in heating appliances during cold period of the year; usage of air conditioning and increase in temperature difference of input and output air during warm period.Рассмотрены причины несоответствия параметров внутреннего воздуха в теплый период года для помещений общественных зданий с большой площадью светопрозрачных конструкций. Основная причина некомфортной воздушной обстановки – заниженное значение расхода приточного воздуха из-за расчета воздухообмена по кратностям или норме воздухообмена на одного сотрудника, которые являются определяющей величиной только для холодного периода и переходных условий. То есть кратности и норма воздухообмена не учитывают насыщенность современных офисов оборудованием, теплопоступления от которого – это значительная величина. Проведены анализ и сравнение существующих норм воздухообмена для Республики Беларусь, Российской Федерации, стран Европы и США. Выполнен расчет поступлений теплоты и воздухообмена для помещения общественного здания в теплый период года для ассимиляции избытков явной теплоты при различных ориентациях светопрозрачного фасада; приведена структура теплопоступлений в помещение. Исходя из воздухообмена, определена требуемая норма расхода приточного воздуха на одного сотрудника, произведено сравнение с существующей нормой воздухообмена. Требуемая норма превышает нормативную в среднем в 12 раз. Но данное обстоятельство не говорит о необходимости увеличения нормы во столько раз, так как это повлечет увеличение капитальных и эксплуатационных затрат. В связи с этим рассмотрены варианты улучшения микроклимата в помещениях зданий с большой площадью светопрозрачных конструкций: автоматическое регулирование теплоотдачи отопительных приборов в холодный период года; использование кондиционирования воздуха и увеличение разности температур приточного и удаляемого воздуха в теплый период
МНОГОСЛОЙНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ ПЛАЗМЕННЫЕ ПОКРЫТИЯ НА ЭЛЕМЕНТАХ ЭКРАННОЙ ЗАЩИТЫ НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ
Get PDFThe paper contains results of investigations pertaining to an influence of plasma jet parameters (current, spraying distance, consumption of plasma formation gas (nitrogen)), fractional composition of initial powder and degree of cooling with compressed air on anti-meteoric coating characteristics. Optimum modes (arc current 600 A; spray distance of 110 mm; consumption of plasma formation gas (nitrogen) – 50 l/min; fractional composition of zirconium dioxide powder <50 μm; compressed air consumption for cooling – 1 m3/min; p = 4 bar) make it possible to obtain anti-meteoric coatings based on zirconium dioxide with material utilization rate of 62 %, total ceramic layer porosity of 6 %. After exposure of compression plasma flows on a coating in the nitrogen atmosphere a cubic modification of zirconium oxide is considered as the main phase being present in the coating. The lattice parameter of cubic zirconium oxide modification is equal to 0.5174 nm. Taking into consideration usage of nitrogen as plasma formation substance its interaction with zirconium coating atoms occurs and zirconium nitride (ZrN) is formed with a cubic crystal lattice (lattice parameter 0.4580 nm). Melting of pre-surface layer takes place and a depth of the melted layer is about 8 μm according to the results of a scanning electron microscopy. Pre-surface layer being crystallized after exposure to compression plasma flows is characterized by a homogeneous distribution of ele-ments and absence of pores formed in the process of coating formation. The coating structure is represented by a set of lar- ge (5–7 μm) and small (1–2 μm) zirconium oxide particles sintered against each other. Melting of coating surface layer and speed crystallization occur after the impact of compression plasma flows on the formed coating. Cracking of the surface layer arises due to origination of internal mechanical stresses in the crystallized part. While using a scanning electron microscopy a detailed analysis of the surface structure has permitted to reveal a formation of a cellular structure with an average cell size of less than 1 μm in the crystallized portion and formation of the cells can be caused by speed crystallization of the melted layer.В статье приведены результаты исследования влияния параметров плазменной струи (ток, дистанция напыления, расход плазмообразующего газа азота), фракционного состава исходного порошка и степени охлаждения сжатым воздухом на характеристики антиметеоритных покрытий. На оптимальных режимах (ток дуги 600 А; дистанция напыления 110 мм; расход плазмообразующего газа азота 50 л/мин; фракционный состав порошка диоксида циркония <50 мкм; расход сжатого воздуха для охлаждения 1 м3/мин р = 4 атм) получаются антиметеоритные покрытия на основе диоксида циркония с коэффициентом использования материала 62 %; общую пористость керамического слоя 6 %. После воздействия на покрытие компрессионными плазменными потоками в атмосфере азота кубическая модификация оксида циркония является основной фазой, присутствующей в покрытии. Параметр решетки кубической модификации оксида циркония составляет 0,5174 нм. Ввиду использования азота в качестве плазмообразующего вещества, происходит его взаимодействие с атомами циркония покрытия и образуется нитрид циркония с-ZrN с кубической кристаллической решеткой (параметр решетки 0,4580 нм). Происходит плавление приповерхностного слоя, причем глубина расплавленного слоя, согласно результатам растровой электронной микроскопии, составляет около 8 мкм. Закристаллизовавшийся после воздействия компрессионными плазменными потоками приповерхностный слой характеризуется гомогенным распределением элементов и отсутствием пор, образованных при формировании покрытия. Структура самого покрытия представлена совокупностью крупных (5–7 мкм) и мелких (1–2 мкм) частиц оксида циркония, спеченных между собой. После воздействия компрессионными плазменными потоками на сформированное покрытие происходит плавление его поверхностного слоя и его скоростная кристаллизация. В результате возникновения внутренних механических напряжений в закристаллизовавшейся части происходит растрескивание поверхностного слоя. Детальный анализ структуры поверхности с помощью растровой электронной микроскопии позволил выявить формирование в закристаллизовавшейся части ячеистой структуры со средним размером ячеек менее 1 мкм, формирование которых может быть вызвано скоростной кристаллизацией расплавленного слоя.
РАЗВИТИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДОРОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ МИНСКА КАК ЧАСТИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ ГОРОДА
Get PDFThe results of the analysis of Minsk city transport system performance. It is shown that the growth of car ownership has caused a number of problems, among which the low-speed communication, bad driving modes, the presence of elevated levels of congestion and accidents. The corresponding figures for accidents in Minsk and some cities in the world that allow to characterize the transport system of the city of Minsk, as satisfactory. To improve the system and improve the quality of traffic necessary to create intelligent transport system of the city of Minsk. Intelligent Transportation System, being a global trend, enables dramatically improve road quality. Automated traffic control system and other subsystems as part of the Intelligent Transportation Systems are tools for achieving the goals for improving the safety and comfort of road users. It is proposed as a base for its creation to choose an automated traffic control system, which has a corresponding functional, structural, organizational and institutional provisions for its development. The technological requirements for the functioning of an integrated system, which relate to the level of efficiency, including accidents on sections of the road network included in the created system. Modernization of the automated traffic control system and its transformation into an intelligent transport system will reduce emergency, economic and environmental, and social costs in the road traffic is not less than 15 % from their current level, despite the steady growth of car ownership in the city. It is planned to create a complete intelligent transportation system.Приведены результаты анализа характеристик транспортной системы г. Минска. Показано, что рост автомобилизации вызвал ряд проблем, среди которых: низкая скорость сообщения, плохие режимы движения, наличие перегрузок и повышенный уровень аварийности. Получены соответствующие показатели аварийности для Минска и некоторых городов мира, позволяющие характеризовать транспортную систему Минска как удовлетворительную. Для улучшения системы и повышения качества дорожного движения необходимо создание интеллектуальной транспортной системы г. Минска. Интеллектуальная транспортная система, являясь общемировым трендом, позволяет кардинальным образом улучшить качество дорожного движения. Автоматизированная система управления дорожным движением и другие подсистемы в составе интеллектуальной транспортной системы – инструменты реализации целей по повышению безопасности и комфорта дорожного движения. Разработаны технологические требования к функционированию целостной системы, касающиеся уровня эффективности, в том числе и аварийности на участках улично-дорожной сети, входящих в создаваемую систему. Модернизация автоматизированной системы управления дорожным движением и ее трансформация в интеллектуальную транспортную систему позволит снизить аварийные, экономические, экологические и социальные потери в дорожном движении не менее чем на 15 % от существующего их уровня, несмотря на постоянный рост автомобилизации в городе.
ВЕРОЯТНОСТНАЯ ОЦЕНКА НЕОБХОДИМОСТИ И ВИДА РЕМОНТА ЗДАНИЯ И ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Get PDFThe existing normative documents consider 100%-wear as an extreme limit for operation of constructional element or structure. While using probabilistic rate of physical wear and determining the necessity in repair 100%-wear is assumed on the basis of physical state of constructional elements and structures that corresponds to minimum allowable reliability level. The paper contains description of a new method for determination of necessity in repair and its type for building and its elements on the basis of probabilistic assessment of their physical wear which is mated with residual reliability. Such method of calculation is carried out by determination of initial and threshold limit values for failure or destruction probabilities and density of probability distribution. According to these values time wear rate is selected and it ensures higher specific growth of failure and destruction probabilities at initial running period of the element operation. Then a planned wear assessment of building elements is carried out on a periodical basis. In the case when the planned rate of probability growth is equal to 0.4–0.5 from the critical value it is necessary to execute a mean current repair and when the probability level reaches value of 0.8 or even more in comparison with a critical one then it is necessary to carry out a capital repair in order to reduce probability value which will be close to the initial one. Such planned assessment of physical wear is made according to regulatory indirect indicators and in the case when intensity of physical wear exceeds the planned level it is necessary to determine strength characteristics of building elements while using instrumental physical methods. Taking into account a relative novelty of probabilistic assessment of necessity in repair and its type for building and its elements during operational period it is recommendable to carry out additional theoretical and statistic investigations in order to include this method in normative technical construction documents. В нынешних нормативных документах 100%-й износ принимается за крайний предел эксплуатации строительного элемента или конструкции. При использовании вероятностной степени физического износа и определении необходимости ремонта за 100% следует принимать физическое состояние строительных элементов и конструкций, соответствующее минимально допустимому уровню надежности. В статье приведено описание нового метода определения необходимости и вида ремонта здания и его элементов на базе вероятностной оценки их физического износа, которая сопрягается с остаточной надежностью. Такой метод расчета производится путем определения начального и предельно-допустимого значений вероятности отказа или разрушения и плотности распределения вероятности, по которым выбирают масштаб износа по времени, обеспечивающий повышенный удельный рост вероятности отказа или разрушения в начальный обкаточный период эксплуатации элемента. Затем периодически проводится плановая оценка износа элементов здания. В случае превышения планового уровня роста вероятности 0,4–0,5 от критического выполняется средний ткущий ремонт, а в случае достижения уровня вероятности 0,8 и более от критического – капитальный ремонт для снижения значения вероятности до близкого к начальному. Текущая плановая оценка физического износа производится по нормативным косвенным признакам, а при превышении интенсивности физического износа планового уровня немедленно переходят к определению прочностных свойств элементов здания приборными физическими методами. Учитывая относительную новизну вероятностной оценки необходимости и вида ремонта здания и его элементов в процессе их эксплуатации, следует выполнить дополнительные теоретические и статистические исследования для включения этого метода в строительную нормативно-техническую документацию
ЭЛЕКТРОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТОПЛИВОПОДАЧЕЙ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ПРОГРАММНОГО ПИД-РЕГУЛИРОВАНИЯ
Get PDFThe article presents a schematic diagram of the Euro-3 diesel engine electronic control and describes hard- and software platform of the high pressure fuel pump pneumatic actuator control that allows to realize the concept of electronic fuel supply control of diesel engine KamAZ-740. The strategic dependence beetwen the angular position of fuel pump governor lever and the angular position of electronic accelerator pedal were put on the basis of electronic control concept. Implementation of this dependence was carried out by applying a modulated PWM signal with determined duty cycle by the controller to the coil proportional solenoid valve, which is responsible for the amount of air pressure in the working chamber of the power air cylinder, connected by articulated-type to the governor lever of the high pressure fuel pump. In this case, the feedback control by position of governor lever of the high pressure fuel pump was introduced in the control circuit, but engine crankshaft speed control was carried out using a software continuous PID governor. Developed strategy gives possibility to track the deflection of control parameter from a predetermined value by real-time and almost instantly, to make a control action on actuators to eliminate this deflection, while providing a minimum time of transition. Governor’s setting (proportional, integral and differential component) performed empirically using the classical Ziegler – Nichols method, based on the analysis of the safety factor of automatic control system. The results of calculating the coefficients of proportional integral-differential regulator and oscillograms HIL experiment on testing the proposed diesel engine throttle control strategies using visualization CoDeSys V2.3 are given in activity.Представлена принципиальная схема электронного управления дизельным двигателем внутреннего сгорания стандарта Euro-3, описана программно-аппаратная платформа пневматического привода регулятора топливного насоса высокого давления, позволяющая реализовать электронное управление топливоподачей дизельного двигателя КамАЗ-740. В основу концепции электронного управления положена стратегическая зависимость углового положения рычага регулятора топливного насоса высокого давления от углового перемещения электронной педали акселератора. Реализацию указанной зависимости осуществляли путем подачи модулированного широтно-импульсного сигнала определенной скважности от контроллера на обмотку пропорционального электромагнитного клапана, отвечающего за величину давления сжатого воздуха в рабочей полости силового пневмоцилиндра, шарнирно соединенного с рычагом регулятора топливного насоса высокого давления. При этом в цепь управления вводили обратную связь по положению рычага регулятора топливного насоса высокого давления, а управление оборотами коленчатого вала двигателя осуществляли с использованием программного ПИД-регулятора непрерывного действия. Разработанная стратегия дает возможность в режиме реального времени отследить отклонение регулируемого параметра от заданной величины и практически мгновенно выработать управляющее воздействие на исполнительные механизмы для устранения этого отклонения, обеспечивая минимальное время переходного процесса. Настройку параметров регулятора (пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющих) производили эмпирическим путем с использованием классического метода Циглера – Никольса, основанного на анализе запаса устойчивости системы автоматического регулирования. Приведены результаты расчета коэффициентов пропорционального интегрально-дифференциального регулятора, а также осциллограммы полунатурного эксперимента по апробации предложенной стратегии управления топливоподачей дизельного двигателя с использованием средств визуализации CoDeSys V2.3
ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ
Get PDFA composite ceramic material has been developed for thermal spraying that permits to increase wear resistance due to introduction of high-chromium steel and molybdenum in its structure, to obtain optimum porosity in the starting charge material while synthesizing FeCrMo – MoS2/CaF2/С – TiC compositions, to improve technological parameters of powders and thereby increase coefficient of powder usage in spraying, to reduce cost of wear-resistant coating technology. The paper presents characteristics and parameters of the developed material and coating which is based on it. Methodology is based on complex metallographical, X-ray diffraction and electron microscopy investigations of structural elements of composite plasma coatings. Main components of composite particles are solid solutions based on iron, titanium carbides, solid lubricant inclusions in the form of molybdenum disulfide, calcium fluoride, carbon. Presence of such powder particles predetermines obtaining wear-resistant coatings which are rather efficient in case of molecular and mechanical and abrasive wear-out under disadvantageous friction conditions (boundary lubrication or absence of lubrication material, elevated temperature actions). The contemplated powders are characterized by complex geometric shape and developed surface relief of particles. There has been observed a stable distribution of hard carbide phase in volumes of deposited materials and absence of superficial zone with deficit of TiC inclusions that positively influence on working capacity of the investigated wear-resistant coatings. Plasma coatings which have been deposited with the help of FeCrMo – MoS2 – TiC powders in accordance with the technology developed by authors have better wear resistance in case of dry friction in a steel 45 (coating wear-out is less by 1.2-fold; scoring load is higher by 1.2-fold) than a coating which has been obtained with the help of Ni80Cr20 – 12 % MoS2 – 50 % TiC powder. In such a case coating adhesive strength is increased by 1.23-fold and and powder cost lower is decreased by 1.5-fold. Thus plasma wear-resistant coatings obtained while using FeCrMo – MoS2/CaF2/carbon – TiC composite powders are considered as prospective for restoration and hardening of steel parts which are operating under disadvantageous friction conditions.Разработан композиционный керамический материал для газотермического напыления, позволяющий повысить износостойкость покрытия за счет введения в состав высокохромистой стали и молибдена, получить оптимальную пористость в исходной шихте при синтезе композиций FeCrMo – MoS2/CaF2/С – TiC, улучшить технологические параметры порошков и тем самым повысить коэффициент использования порошка при напылении, удешевить технологию нанесения износостойких покрытий. Приведены характеристики и параметры разработанного материала и покрытия на его основе. Методика основана на комплексных металлографических, рентгеноструктурных и электронно-микроскопических исследованиях структурных элементов композиционных плазменных покрытий. Главными составляющими композиционных частиц являются твердые растворы на основе железа, карбиды титана, включения твердой смазки в виде дисульфида молибдена, фтористого кальция, углерода. Наличие таких частиц порошков создает предпосылки получения из них износостойких покрытий, которые эффективны при молекулярно-механическом и абразивном изнашивании в неблагоприятных условиях трения (граничная смазка или отсутствие смазочного материала, повышенные температурные воздействия). Рассматриваемые порошки характеризуются сложной геометрической формой и развитым поверхностным рельефом частиц. Наблюдается стабильное распределение твердой карбидной фазы в объемах напыленных материалов и отсутствуют поверхностные зоны с дефицитом включений TiC, что положительно влияет на работоспособность исследуемых износостойких покрытий. Плазменные покрытия, напыленные из порошков FeCrMo – MoS2 – TiC по технологии, разработанной авторами, имеют лучшую износостойкость при сухом трении по Ст45 (износ покрытия меньше в 1,2 раза, нагрузка задира больше в 1,2 раза), чем покрытие, полученное из порошка Ni80Cr20 – 12 % MoS2 – 50 % TiC. При этом прочность сцепления покрытий возрастает в 1,23 раза, а стоимость порошка уменьшается в 1,5 раза. Таким образом, плазменные износостойкие покрытия из композиционных порошков FeCrMo – MoS2/CaF2/углерод – TiC перспективны для восстановления и упрочнения стальных деталей, эксплуатирующихся при неблагоприятных условиях трения
К ПРИБЛИЖЕННОМУ ИНТЕГРИРОВАНИЮ СИЛЬНО ОСЦИЛЛИРУЮЩИХ ФУНКЦИЙ
Get PDFElementary approximate formulae for numerical integration of functions containing oscillating factors of a special form with a parameter have been proposed in the paper. In this case general quadrature formulae can be used only at sufficiently small values of the parameter. Therefore, it is necessary to consider in advance presence of strongly oscillating factors in order to obtain formulae for numerical integration which are suitable in the case when the parameter is changing within wide limits. This can be done by taking into account such factors as weighting functions. Moreover, since the parameter can take values which cannot always be predicted in advance, approximate formulae for calculation of such integrals should be constructed in such a way that they contain this parameter in a letter format and they are suitable for calculation at any and particularly large values of the parameter. Computational rules with such properties are generally obtained by dividing an interval of integration into elementary while making successive approximation of the integral density at each elementary interval with polynomials of the first, second and third degrees and taking the oscillating factors as weighting functions. The paper considers the variant when density of the integrals at each elementary interval is approximated by a polynomial of zero degree that is a constant which is equal to the value of density in the middle of the interval. At the same time one approximate formula for calculation of an improper integral with infinite interval of the function with oscillating factor of a special type has been constructed in the paper. In this case it has been assumed that density of the improper integral rather quickly goes to zero when an argument module is increasing indefinitely. In other words it is considered as small to negligible outside some finite interval. Uniforms in parameter used for evaluation of errors in approximate formulae have been obtained in the paper and they make it possible to calculate integrals with the required accuracy.Построены и исследованы простейшие приближенные формулы для численного интегрирования функций, содержащих осциллирующие множители специального вида с параметром. Общие квадратурные формулы в этом случае могут быть использованы только при достаточно малых значениях параметра. Следовательно, чтобы получить формулы численного интегрирования, пригодные при изменении параметра в широких границах, необходимо заранее учитывать наличие сильно осциллирующих множителей. Это можно сделать, принимая, например, такие множители за весовые функции. Кроме того, поскольку параметр способен принимать значения, которые заранее предвидеть не всегда можно, приближенные формулы для вычисления таких интегралов необходимо строить так, чтобы они содержали этот параметр в буквенном виде и были пригодны для вычисления при любых, в частности при больших, значениях параметра. Вычислительные правила, обладающие такими свойствами, обычно получают путем разбиения промежутка интегрирования на элементарные с последующим приближением плотности интеграла на каждом элементарном промежутке многочленами первой, второй и третьей степеней, принимая при этом осциллирующие множители за весовые функции. В статье рассмотрен тот вариант, когда плотность интегралов на каждом элементарном промежутке аппроксимируется многочленом нулевой степени – константой, равной значению плотности в середине этого промежутка. Попутно сконструирована одна приближенная формула для вычисления несобственного интеграла по бесконечному промежутку от функции, содержащей осциллирующий множитель специального вида. При этом предполагали, что плотность несобственного интеграла достаточно быстро стремится к нулю, когда модуль аргумента неограниченно возрастает. Другими словами, она считается пренебрежимо малой вне некоторого конечного отрезка. Получены равномерные по параметру оценки погрешностей приближенных формул, позволяющие вычислять интегралы с заданной точностью
СТРУКТУРНАЯ МОДИФИКАЦИЯ НОВООБРАЗОВАНИЙ В ЦЕМЕНТНОЙ МАТРИЦЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСПЕРСИИ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК И НАНОКРЕМНЕЗЕМА
Get PDFComplex nanodispersed systems with multi-walled carbon nanotubes and nanodispersed silica have a significant impact on the processes of hydration, hardening and strength gain of construction composites predetermining their durability. While using a scanning electron microscope with an attachment for X-ray microanalysis and a device for infrared spectral analysis investigations have shown that the main effect of the cement matrix modification in the case of adding complex nanodispersed systems is provided by direct influence of hydration processes with subsequent crystallization of new formations. It has been noted that while adding carbon nanotube dispersion and nanosized silica a binding matrix is structured in the form of an extremely dense shell from crystalline hydrate new formations on the surface of solid phases that provides strong binding matrix in cement concrete. The addition effect of carbon nanotubes has been analyzed and quantitatively assessed through an investigation for every case of one sample with nanotubes and one sample without them with the help of a nanoindenter and scanning electron microscope. It is necessary to solve rather complicated challenging task in order to assess quantitatively the addition effect of CNT on material characteristics at a micromechanical level. At the same time it is possible to investigate surface of a concrete sample with one-micron resolution. In this case it is necessary to prepare samples for nanoindentation with exclusion of all CNT defectable effects that have been shown by a SEM. So in this case more adequate method for assessment must be a picoindenter , which combines a test method for nanoindentation with an optical SEM potential. Such equipment is in the stage of in-situ testing process at the Vienna University of Technology. The investigation is based on the fact that the main modification effect of mineral binding matrix while using incorporated complex nanodispersed systems and nanosilica is ensured by a direct influence of hydration processes and subsequent crystallization of new formations. Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis with detection in IR spectra have revealed that adding of multi-walled carbon nanotubes dispersion together with nanodispersed silica provides structuring of rather dense shell of hydrated new formations along cement matrix on the surface of solid phase. The structured interfacial layers form separate cells in the modified cement matrix that ensures a formation of extremely filled system and predetermines structural strengthening of the modified cement matrix due to formation of spatial packaging. Consequently, the main factor increasing characteristics of cement concrete which is modified with carbon nanotubes and nanosilica is a structural modification of calcium hydrosilicates with relation to composition and morphology of new formations.Комплексные нанодисперсные системы с многослойными углеродными нанотрубками и нанокремнеземом имеют значительное влияние на процессы гидратации, твердения, набора прочности строительных композитов, предопределяя их долговечность. Исследования с использованием сканирующего электронного микроскопа и Х-лучевого микроанализа с обнаружением в инфракрасном спектре показали, что главный эффект модификации в случае добавления комплексных нанодисперсных систем обеспечивается направленным влиянием процессов гидратации с последующей кристаллизацией новообразований. Установлено, что при добавлении дисперсии углеродных нанотрубок и нанокремнезема формируется структурная матрица в виде чрезвычайно плотной оболочки из кристаллогидратных новообразований на поверхности твердой фазы, что обеспечивает прочную вяжущую матрицу в цементном бетоне. Эффект добавления углеродных нанотрубок анализировался и количественно оценивался исследованием в каждом случае одного образца с нанотрубками и одного без них с помощью наноиндентора и сканирующего электронного микроскопа. Чтобы количественно оценить эффект добавки углеродных нанотрубок на характеристики материала на микромеханическом уровне, необходимо решить сложную задачу. В то же время возможно исследовать поверхность бетонного образца с разрешением в 1 микрон. При этом необходима подготовка образцов для наноиндентирования с исключением всех эффектов дефектности углеродных нанотрубок, показанных сканирующим электронным микроскопом. Вместе с тем, более адекватным методом оценивания в данном случае должен быть пикоиндентор, который комбинирует испытательный метод наноиндентирования с оптическим потенциалом сканирующего микроскопа. Такое оборудование находится в стадии полевых испытаний в Венском техническом университете. Исследование основано на том, что главный эффект модифицирования минеральной вяжущей матрицы с использованием включенных комплексных нанодисперсных систем и нанокремнезема обеспечивается непосредственным влиянием процессов гидратации и последующей кристаллизацией новообразований. Сканирующий электронный микроскоп и Х-лучевой микроанализ с обнаружением в инфракрасном спектре показали, что введение дисперсии многослойных углеродных нанотрубок совместно с нанокремнеземом обеспечивает построение вдоль цементной матрицы очень плотной оболочки вновь образованных гидратов на поверхности твердой фазы. Структурированные поверхностные слои формируют отдельные ячейки в модифицированной цементной матрице, что обеспечивает формирование предельно наполненной системы и предопределяет структуры модифицированной цементной матрицы благодаря формированию пространственной упаковки. Следовательно, основным фактором, повышающим характеристики цементного бетона, модифицированного углеродными нанотрубками и нанокремнеземом, является структурная модификация гидросиликатов кальция относительно композиции и морфологии новообразований