Статья: Математическая модель процесса меднения при восстановлении деталей автотранспортной техники (2026)

Введение. Активное внедрение в отечественную практику системы объемно-функционального проектирования (ОФП) направлено на широкомасштабное освоение российской дорожно-строительной отраслью передовых подходов к технологии проектирования асфальтобетонных покрытий. Одним из принципиальных отличий методологии ОФП от ранее устоявшейся практики оценки технических, технологических и эксплуатационных показателей дорожно-строительных материалов является введение в действие новых методик, с высокой степенью точности характеризующих количественные показатели, основанные на фактических физико-химических и механических свойствах используемых компонентов. Так, в качестве варианта оценки низкотемпературных свойств битумных вяжущих предложено использовать метод изгибающейся балочки (BBR), который достаточно хорошо зарекомендовал себя при работе с традиционными (ординарными) битумами. Однако природно-климатические условия эксплуатации автомобильных дорог в России однозначно требуют применения вяжущих, модифицированных высоко- и низкомолекулярными соединениями, прежде всего полимерами. В данном исследовании была поставлена задача по изучению возможности использования метода ABCD (прибор ABCD 8.0) для сопоставительной оценки низкотемпературных параметров как исходных ординарных битумов и полимерно-битумных вяжущих, так и указанных типов вяжущих, подвергшихся краткосрочному RTFOT и долговременному PAV-старению.

Материалы и методы. В качестве объектов исследования были использованы образцы промышленных партий битумов нефтяных дорожных вязких (ГОСТ 33133–2014) и полимерно-битумных вяжущих (ГОСТ Р 52056–2003). Для определения низкотемпературных показателей применено отечественное устройство ABCD 8.0 и климатическая камера с воздушным охлаждением. Исследование битумных вяжущих проведено по параметрам, заложенным в технические требования ГОСТ Р 58400.11–2019 «Дороги автомобильные общего пользования. Материалы вяжущие нефтяные битумные. Метод определения температуры растрескивания при помощи устройства ABCD».

Результаты. Определены значения температуры растрескивания для ординарных и модифицированных битумных вяжущих до и после старения. Показано, что низкотемпературные свойства полимерно-битумных вяжущих существенно превосходят аналогичные показатели окисленных дорожных битумов.

Обсуждение и заключение. Сопоставительный анализ низкотемпературных свойств ординарных и полимерно-битумных вяжущих, полученных в ходе их определения прямым методом, позволил подтвердить эффективность разработанной в ГОСТ Р 58400.11–2019 методики оценки работоспособности вяжущих различного компонентного состава в сложных климатических условиях России. Подтверждена эффективность отечественного прибора второго поколения ABCD 8.0 для прямой оценки температуры растрескивания битумных вяжущих переменного состава.

Выводы. В результате исследования динамики изменения низкотемпературной устойчивости модифицированных и ординарных вяжущих методом ABCD показано, что для прогнозирования низкотемпературной устойчивости вяжущих целесообразна оценка их свойств после длительного старения.

Введение. На протяжении последних 20 лет значительно увеличивается парк автотранспортных средств в Республике Беларусь, а следовательно, и интенсивность движения на дорогах с пропорциональным ростом изнашивания и разрушения их покрытий. Потребность в защите асфальтобетонных покрытий от преждевременных разрушений диктует поиски новых технологических решений. Для эффективной защиты асфальтобетонных покрытий от комплексного воздействия воды и транспортных нагрузок в осенне-зимний и весенне-зимний период автором разработан и внедрен один из вариантов защиты асфальтобетоннoго покрытия автомобильной дороги – обработка их составом гидрофобным профилактическим «Протект-01».

Материалы и методы. В исследованиях использованы теоретические и практические результаты внедрения разработанного состава гидрофобного профилактического.

Результаты. В статье представлены обзор состояния проблемы профилактики разрушений асфальтобетонного покрытия за рубежом и в Республике Беларусь, анализ проведенных мероприятий по внедрению разработанного состава гидрофобного профилактического «Протект-01» на объектах транспортной инфраструктуры, а также исходя из полученных данных от проведенных производственных апробаций предложена «Система организации профилактической обработки», которая будет направлена на предотвращение начавшихся и перспективных разрушений асфальтобетонного покрытия автомобильных дорог и будет основана на мониторинге технического состояния объекта контроля, планирования, организации, реализации и управлении профилактическими и ремонтными мероприятиями с использованием навигационного оборудования и программного обеспечения, делающего возможным оптимизацию баланса затрат и дефектов дорожного покрытия.

Выводы. Таким образом, на основании теоретического обоснования и результатов практических внедрений разработанного состава предлагаются: - способ обеспечения работы системой управления жидких дорожно-строительных материалов, позволяющий исключить перерасход распределяемого вещества; - «Система организации профилактической обработки», позволяющая увеличить срок службы асфальтобетонного покрытия в 1,2–1,5 раза.

Введение. В настоящее время более 96% дорог нашей страны построены с дорожными одеждами нежесткого типа с основаниями из дисперсных материалов щебня, песчано-гравийных смесей, песка и др. Существенными недостатками таких дорожных конструкций являются высокая материалоемкость и значительные затраты на эксплуатацию, связанные в том числе с низкими межремонтными сроками службы. По экспертным оценкам потери России из-за низкого качества сети автомобильных дорог составляют 3% валового внутреннего продукта. В 2017 году правительством принято решение об увеличении межремонтных сроков эксплуатации автомобильных дорог федерального значения, например по капитальному ремонту с 12 до 24 лет. Для решения задачи увеличения межремонтных сроков необходимо обеспечить на вновь строящихся или ремонтируемых дорогах значительное повышение общего модуля упругости. Одним из эффективных путей повышения прочностных показателей дорожных одежд нежесткого типа является более широкое применение монолитных оснований из грунтов или асфальтового гранулята, обработанных минеральными вяжущими, а также отходов промышленности, обладающих самостоятельными вяжущими свойствами. Замена оснований из дисперсных материалов на монолитные позволяет снизить материалоемкость дорожной одежды на 20–50%, стоимость строительных работ до 45% и повысить срок службы дорог на 35–40%.

Материалы и методы. С целью изучения влияния вида заполнителя на процессы структурообразования шламощебеночных материалов провели исследования по укреплению гранитного щебня фракции 0–15 мм и щебня из слабоактивного доменного шлака, 15% нефелинового шлама. Образцы диаметром и высотой 7 см формовали из смесей оптимальной влажности прессованием под нагрузкой 15 МПа. Образцы хранили в нормальных условиях и испытывали в возрасте 1, 3, 6 и 9 месяцев для определения предела прочности на сжатие и растяжение при изгибе. С целью определения оптимальных дозировок шлама для укрепления шлакового щебня по аналогичной методике формовали образцы с содержанием шлама: 5, 10, 20, 30% и испытывали их на сжатие и раскол сразу после изготовления и затем через 1, 3, 6, 9 и 12 месяцев твердения. При обследовании опытных участков покрытий переходного типа на первой стадии строительства нефтепромысловых дорог определяли общие модули упругости с помощью рычажного прогибомера МАДИ-ЦНИЛ и груженого автомобиля МАЗ-500А. Для изучения кинетики твердения шламогранулобетона из асфальтового гранулята, укрепленного молотым шламом, изготавливали образцы диаметром 71,4 мм прессованием под давлением 7 МПа, по стандартной методике. Серии образцов отличались дозировкой молотого шлама 10℅ и 15℅ и условиями их твердения. Образцы хранили в нормальных условиях и в естественных (на открытом воздухе), в ящике с песком, для моделирования температурного режима твердения материала в основании дорожной одежды и испытания в возрасте 7, 28, 90, 180 и 360 сут при температурах 200 С и 500 С.

Результаты. Выполнен анализ нормативных и литературных источников по вопросам увеличения межремонтных сроков службы автомобильных дорог. Даны отдельные предложения по внесению изменений в действующие нормативные документы для публичного обсуждения. Приведены физико-химические и физико-механические свойства белитовых шламов – многотоннажных отходов глиноземного производства. Показана область их применения при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена высокая эффективность применения белитовых шламов в качестве медленнотвердеющих вяжущих с целью продления межремонтных сроков службы дорог при устройстве монолитных оснований и покрытий переходного типа. Разработа ны рациональные конструкции покрытий при строительстве нефтепромысловых дорог в заболоченных регионах Сибири с заменой сборных железобетонных покрытий на первой стадии строительства на монолитные покрытия переходного типа из каменных материалов, укрепленных белитовыми шламами. Выполнены лабораторные и опытно-экспериментальные исследования по обоснованию замены традиционных вяжущих на молотый нефелиновый шлам при ремонте асфальтобетонных покрытий методом холодного ресайклинга с продлением строительного сезона.

Заключение. За последние 30 лет на дорогах России значительно увеличилось количество тяжеловесных транспортных средств. Одновременно с этим возросли требования к межремонтным срокам службы нежестких дорожных одежд. Увеличение сроков службы в принципе вполне возможно, но требует внедрения инновационных конструктивных решений на стадии проектирования, строительства, реконструкции и ремонта с использованием высокоэффективных материалов и технологий с целью значительного повышения общего модуля упругости, в частности путем замены оснований дорожных одежд из дисперсных материалов на монолитные. Необходимо более широко внедрять технологии устройства оснований из местных грунтов, обработанных минеральными вяжущими (цемент, известь, активные золы-уноса и др.), а также отходов промышленности, обладающие самостоятельными вяжущими свойствами, например белитовыми шламами. Кроме того, необходимо продолжить исследования по разработке комплексных медленнотвердеющих безобжиговых, в том числе геополимерных вяжущих на основе отходов промышленности специально для укрепления грунтов и каменных материалов с разработкой нормативных документов в развитии ТР ТС 014/2011. При ремонте и капитальном ремонте дорог для восстановления несущей способности слоев щебеночных (гравийных) оснований и усиления нежестких дорожных одежд предпочтение следует отдавать методу холодной регенерации. На каждом этапе жизненного цикла автомобильных дорог имеются резервы для увеличения межремонтных сроков, которые необходимо реализовывать.

Введение. Одной из ключевых проблем в обеспечении качества отдыха населения является предоставление транспортных услуг, соответствующих транспортным потребностям отдыхающих. Исследование транспортной потребности населения городов-курортов в курортный сезон вызвано необходимостью оценки изменяющихся пассажиропотоков в результате кратного увеличения за счет отдыхающих в соответствии с их местом притяжения и возможной корректировки маршрутов регулярных перевозок пассажиров автомобильным транспортом. Этим обусловлена актуальность темы настоящей статьи. Целью статьи является разработка методики определения потребностей в транспортном обслуживании населения и отдыхающих в городах с высоким курортным потенциалом в наиболее нагруженные периоды, позволяющей проектировать процессы перевозки по регулярным маршрутам.

Материалы и методы. В качестве основных методов исследования использованы общенаучные методы анализа и синтеза, положения теории вероятностей и математической статистики, математического моделирования, а также положения технологии транспортных процессов. В работе проведено районирование города на транспортные районы с центром притяжения к остановочным пунктам городского пассажирского транспорта. Расчеты потенциальной транспортной потребности проводились на основе анкетирования отдыхающих и натурных наблюдений, которые обрабатывались с использованием стандартного программного обеспечения Microsoft Excel, Statistika.

Результаты. Основным результатом работы является методика определения потенциальной транспортной потребности населения и отдыхающих в городах с высоким туристическим потенциалом для разработки и корректировки маршрутов регулярных перевозок пассажиров автомобильным транспортом в курортный сезон, представляющая научную новизну исследования. Методика содержит математическую модель и алгоритм.

Обсуждение и заключение. Применение данной методики позволит организатору перевозок в курортных городах оптимизировать организацию регулярных перевозок пассажиров автомобильным транспортом в пиковые сезоны.

Введение. Актуальность темы представленной статьи определяется усовершенствованием технологии ремонта и восстановления деталей машин. В настоящее время широко используется технология восстановления поршневых пальцев двигателей внутреннего сгорания (ДВС) высокоэнергетическим способом пластического деформирования металла с использованием энергии высоковольтного импульсного разряда в жидкости – электрогидравлический эффект, а на его основе электрогидравлической обработки. Цель статьи – повышение эффективности метода восстановления поршневых пальцев двигателей внутреннего сгорания за счет применения способа электрогидравлической раздачи.

Материалы и методы. Использовались следующие методы исследования: анализ степени влияния электрических параметров процесса электрогидравлической раздачи на величину деформации поршневых пальцев в зависимости от применяемого материала изделия. В статье рассматривается математическая модель процесса электроразряда при восстановлении поршневых пальцев. Расчетным методом определены режимы и параметры процесса электрогидравлической раздачи поршневых пальцев с сохранением их усталостной долговечности, статической прочности и износостойкости.

Результаты. В данной работе установлена степень влияния электрических параметров процесса электрогидравлической раздачи на величину деформации поршневых пальцев в зависимости от применяемого материала изделия. Разработана математическая модель процесса электроразряда при восстановлении поршневых пальцев, и на их основе определены режимы и параметры процесса электрогидравлической раздачи поршневых пальцев с сохранением их усталостной долговечности, статической прочности и износостойкости.

Обсуждение и заключение. Исследования показали, что взрывающиеся проволоки из железа, меди, вольфрама при восстановлении поршневых пальцев с внутренним радиусом до 10 мм не эффективны. Давление в случае их использования не превышает 100 МПа. Наибольший эффект дают взрывающиеся проволоки из Аl диаметром менее одного миллиметра. При этом индуктивность цепи должна быть минимальной, т. к. это обеспечивает наибольшую долю энергии, выделяемую в канале разряда, от всей, запасенной в конденсаторе. Это обеспечивает и наибольшее давление в канале. Исходя из этих же соображений, емкость следует ограничить диапазоном 3–12 мкФ. Этот метод может быть применен при восстановлении других деталей автомобилей.

Введение. При движении автомобилей в зимний период по междугородним трассам могут возникнуть проблемы в том случае, если магистрали заметены снегом в результате обильных снегопадов, которые могут длится несколько суток и более и движение в этот период становится невозможным. Анализ статистических данных по погодным явлениям в зимний период показал, что во многих регионах закрытие трасс из-за продолжительных снегопадов может достигать пятнадцати процентов. В этом случае существенную помощь в улучшении ситуации и повышении безопасности может оказать автономный источник энергии, которую он получает за счет использования свойств внешней среды. В работе рассмотрено техническое решение и проведен теоретический анализ его характеристик, нацеленный на решение проблемы автономного питания энергией салона автомобиля в тяжелых погодных условиях.

Материалы и методы. В работе представлено техническое решение и теоретический анализ его характеристик, нацеленное на решение проблемы автономного питания энергией салона автомобиля в тяжелых погодных условиях.

Результаты. По результатам информационного поиска предложена конструкция компактной ветроэнергетической установки малой мощности. Выполнен расчет потерь теплоты салона автомобиля, характеристик компактной ветроэнергетической установки и определена вырабатываемая мощность, необходимая для обогрева салона автомобиля в экстремальной ситуации.

Обсуждение и заключение. Установлено, что представленная конструкция ветроэнергетической установки малой мощности может быть использована в качестве прототипа для разработки промышленного образца автономного источника энергии для обогрева автомобиля в экстремальных условиях. Подобные установки могут быть применены в других отраслях, например, туризме, сельском хозяйстве, геологоразведке.

Введение. Рассматривается модель и результаты расчета плавности хода легкого трехосного внедорожного транспортного средства для Арктической зоны России. Модель основана на стандартных подходах и использует систему допущений, которая ограничивает число степеней свободы для кузова транспортного средства, равное трем, а также по одной степени свободы для неподрессоренных масс. Математическая модель представляет собой системы обыкновенных дифференциальных уравнений и дополнена необходимыми алгебраическими уравнениями, а также начальными условиями. Интегрирование системы осуществляется методом Рунге-Кутта 4-го порядка, для которого была написана программа на языке С++. Расчеты, приведенные в статье, демонстрируют возможности проведения исследований плавности хода транспортного средства в условиях произвольного рельефа местности, характерного для бездорожья в зимних условиях Арктической зоны. Размеры и другие параметры транспортного средства взяты с натурного образца, эксплуатировавшегося в реальных экспедициях в 2003– 2019 гг. На основе модели будут разработаны характеристики подвески для нового образца вездехода. Теория. При эксплуатации колесной машины в широком диапазоне условий, даже в северных районах, поперечно-угловые колебания очень часто незначительны, поэтому можно рассматривать только вертикальные линейные и продольно-угловые колебания остова. Эта задача позволяет построить систему уравнений движения транспортного средства по выбранным степеням свободы. С точки зрения математики эти уравнения классифицируются как обыкновенные дифференциальные уравнения второго порядка с переменной структурой правых частей, что отражает нелинейный характер поведения подвески с точки зрения ее геометрических ограничений.

Методы. В работе используются численные методы для решения уравнений построенной модели, что позволяет постепенно ослаблять принятые допущения и строит более общие алгоритмы расчета. Основным методом интегрирования для обеспечения устойчивости решений является многошаговый метод Адамса, что обеспечивает при правильном выборе шага необходимую устойчивость решения на достаточно длительных модельных временах. Тем не менее в настоящей работе принят метод Рунге-Кутта 4-го порядка, что оказалось вполне достаточно.

Результаты и выводы. В работе приведены результаты численного исследования колебательных процессов внедорожного транспортного средства при поступательном равномерном движении машины по горизонтальной поверхности с заданным профилем неровностей. На графиках заметен переходный процесс колебаний, который завершается выходом на установившийся режим. Форма колебаний на установившемся режиме может иметь нерегулярный характер и существенно зависит от заданной скорости движения вездехода. Анализ представленных на рисунках зависимостей показывает, что форма колебаний остова вездехода, а также амплитуда и частота существенно зависят от скорости машины (при постоянном профиле дороги). Изменение профиля дороги приводит к соответствующим изменениям форм и характеристик вынужденных колебаний транспортного средства на подвеске, что позволяет строить необходимые амплитудно-частотные характеристики, выполнять оптимизацию упругих и диссипативных параметров подвесок, оптимизировать их количество и расположение, а также следить за перемещениями произвольных точек, в которых расположены различные агрегаты.

Введение. Вибрационные катки являются наиболее распространенным средством уплотнения грунтов в строительстве. Характер развития напряжений на поверхности контакта вальца с грунтом зависит от технических характеристик вибрационного катка (массы вальца, массы рамы вальца, частоты и вынуждающей силы колебаний, количества и характеристик амортизаторов вальца) и свойств грунта.

Материалы и методы. Моделирование взаимодействия вибрационного катка с уплотняемым грунтом осуществлялось с использованием трехмассной реологической модели системы «рама – валец – грунт». Дифференциальные уравнения движения масс в режимах контакта и отрыва от грунта решались численно. Для определения численных значений времени нагружения (увеличения контактных напряжений от нуля до максимального значения) и времени разгрузки (уменьшения контактных напряжений от максимального значения до нуля), а также максимальной силы реакции грунта на реологической модели был проведен вычислительный эксперимент. В качестве независимых параметров вибрационного катка использовалась масса вибровальцового модуля (масса, приходящаяся на переднюю ось) и относительная вынуждающая сила. В качестве независимых параметров грунта были выбраны коэффициенты упругого и вязкого сопротивления грунта. Общее количество сочетаний факторов равнялось 192. Значения времени нагружения и разгрузки грунта, а также максимальной силы реакции грунта определялись по осциллограммам изменения силы реакции грунта во времени.

Результаты. С использованием программы STATISTICA получены уравнения регрессии для расчета численных значений времени нагружения и разгрузки грунта, а также максимальной силы реакции грунта и соответствующие значения коэффициентов достоверности множественной аппроксимации.

Обсуждение и заключение. Реологическая модель воспроизводит асимметричный характер изменения контактных напряжений при уплотнении грунта вибрационным катком, наблюдающимся в экспериментальных осциллограммах напряжений, полученных при полевых экспериментальных исследованиях. Полученные результаты имеют большое значение для расчета глубины распространения напряжений в грунте и распределения напряжений в грунте после прохода вибрационного катка с использованием волнового подхода к описанию распространения напряжений в грунте. В дальнейшем целесообразно проведение вычислительного эксперимента с расширенным перечнем независимых параметров катка, включающих частоту колебаний.

Введение. Для обеспечения безопасности и эффективной очистки автомобильных дорог и тротуаров от снега и наледи в зимний период нужно использовать специальное оборудование. Но еще на этапе создания такого оборудования конструкторам необходимо знать, какие нагрузки будут возникать на рабочем оборудовании в процессе его эксплуатации. Поэтому для разработки фрезерных рабочих органов для снятия наледи с дорожных покрытий следует провести экспериментальное исследование с целью определить нагрузки, возникающие на его рабочем органе.

Материалы и методы. Основной целью экспериментального исследования является определение силы сопротивления резанию, которая возникает на режущем элементе фрезерного рабочего оборудования в процессе его применения при уборке наледи и снега на автомобильных дорогах и тротуарах. Для реализации эксперимента выбран маятниковый стенд, позволяющий исследовать воздействие отдельного режущего элемента фрезы на лед.

Результаты. Полученные результаты дают возможность для прогнозирования изменения нагрузок на фрезерном рабочем органе в процессе эксплуатации. Это позволяет разрабатывать усовершенствованные конструкции дорожно-фрезерного оборудования и модернизировать уже существующие. Применение данных зависимостей также позволяет определить необходимую прочность конструкции фрезерного барабана для нормальной работы оборудования и выбрать рациональное сечение режущих элементов.

Обсуждение и заключение. По результатам проведенных экспериментальных работ были получены зависимости силы сопротивления резанию льда в зависимости от толщины срезаемого слоя, вида льда (чистый; смесь льда, песка и уплотненного снега с примесями; смесь, замороженная слоями; замороженная во льде тротуарная плитка и образец асфальтобетона) и его температуры.

Введение. Работа посвящена расчету типоразмерных рядов для проектирования передающих устройств высокого давления, используемых в различных гидроструйных технологиях, который позволит обеспечить проектирование данных устройств исходя из безразмерных показателей, описывающих взаимосвязи их геометрических и технологических параметров.

Материалы и методы. Методология включает в себя применение математических моделей и аналитических подходов для оценки влияния различных параметров на процессы теплообразования в оборудовании, а также и методов статистической обработки результатов.

Результаты. Проведенные исследования позволили построить гистограмму распределения температур и провести аппроксимацию данных с использованием кривой распределения значений температуры, а также сформировать параметрические ряды для безразмерных параметров в зависимости от различных факторов, таких как температура, давление, частота вращения и линейная скорость. Таким образом, обеспечена возможность получения параметрических рядов для линейных размеров из пяти диапазонов температур и семи типоразмеров в зависимости от давления и частоты вращения бурового вала.

Заключение. Полученные результаты обеспечивают более глубокое понимание взаимосвязей между частотой вращения, геометрическими характеристиками и температурными показателями за счет применения безразмерных показателей, что позволяет оптимизировать проектирование подобных устройств, учитывая условия эксплуатации и обеспечивая повышение их эффективности.

Введение. Транспортно-технологические средства на базе гусеничной ходовой части нашли свое применение как для военной, так и для гражданских отраслей. Их широкое использование обусловлено целым рядом преимуществ, способствующих дальнейшему развитию механизации производств, повышению эффективности транспортировки грузов в условиях Крайнего Севера, развитию инфраструктуры при освоении новых территорий. Обеспечение проходимости и подвижности машин с гусеничным движителем, в том числе гусеничных транспортеров-тягачей, возможно путем использования дизель-генераторов и электромеханических трансмиссий. Возможность управления движением гусеничной машины (ГМ) с выносного пульта (дистанционное управление), что в свою очередь характеризует ГМ с электромеханической трансмиссией (ЭМТ), как наземный робототехнический комплекс (НРТК). Одной из составляющих научных исследований в этом направлении является проведение имитационного моделирования движения быстроходной гусеничной машины с электромеханической трансмиссией. Целью моделирования процесса движения является обоснование энергетических характеристик электромеханической трансмиссии гусеничной машины и подтверждение адекватности ранее выполненных теоретических исследований.

Методы исследования. Моделирование проводились в среде программирования VISSIM по типовым циклам движения, которые эквивалентным образом отражают условия эксплуатации и применения машины на гусеничном ходу в условиях пересеченной местности и грунтовых дорог, а также натурным экспериментом на экспериментальном образце для подтверждения теоретических исследований.

Результаты. В результате исследований получены количественные оценки влияния мощности дизель-генератора и заряда накопителя энергии на динамические показатели ГМ с ЭМТ. Установлено, что для выполнения требований к перспективным образцам мощность накопителя энергии должна составлять при использовании штатного ДВС не менее 2,5 кВт·ч.

Обсуждение и заключение. Результаты исследований возможно использовать при создании на основе существующего научно-технического задела перспективного наземного робототехнического комплекса.