Статьи в выпуске: 8
В статье представлены результаты комплексного исследования влияния вакуумного отжига на микроструктурные и механические свойства стали Л-53, перспективной для изготовления оборудования животноводческих комплексов. Методами металлографии, сканирующей электронной микроскопии и микротвердометрии изучена эволюция структуры материала при отжиге при 1000 °C с выдержкой 60…300 минут. Установлено, что оптимальные эксплуатационные характеристики достигаются после 180-минутной обработки, когда формируется стабильная зеренная структура (25…45 мкм) с микротвердостью 2,26 ГПа. Показано, что наиболее интенсивное снижение микротвердости (на 43 %) происходит в первые 60 минут за счет рекристаллизации и снятия внутренних напряжений. Выявлено образование наноструктурированного поверхностного слоя (20…40 мкм) с повышенной на 15…20 % микротвердостью, обеспечивающего устойчивость к коррозионно-механическому изнашиванию. Особое внимание уделено анализу поведения материала в условиях, имитирующих эксплуатацию в системах навозоудаления, кормораздачи и доильных аппаратах. Результаты демонстрируют, что сталь Л-53 после оптимального режима термической обработки сочетает высокую коррозионную стойкость к органическим кислотам и дезинфицирующим растворам с устойчивостью к абразивному износу и циклическим нагрузкам. Экономическая эффективность применения подтверждается сравнением с традиционными нержавеющими сталями - при сопоставимых эксплуатационных характеристиках стоимость Л-53 существенно ниже.
Представлены способы создания деталей машин мелиоративного назначения и исследование их напряженного состояния с определением коэффициента запаса прочности методом конечных элементов в отечественной системе трехмерного моделирования КОМПАС-3D v21 Учебная версия. Данная версия широко используется студентами, обучающимися по техническим и машиностроительным направлениям. В системе КОМПАС-3D v21 имеются все возможности создания объемных деталей, принятые в современных отечественных и импортных графических пакетах. Объемные детали создаются выдавливанием, вращением, оболочкой и лофтингом предварительно сформированных эскизов. Любая вновь созданная конструкция или деталь, несущая на себе определенную нагрузку в рамках узла или агрегата мелиоративной или сельскохозяйственной машины требует проведения прочностного расчета, т. е. исследования напряженного состояния. Главной характеристикой для принятия решения о возможности применения исследуемой детали в узлах технологической машины является коэффициент запаса прочности, который при проведении предварительных прочностных расчетов для стальных конструкций может находиться в пределах от 1,5 до 2,0 единиц. Для более ответственных конструкций данный показатель может быть и выше, например, для элементов грузоподъемных машин эта величина может достигать 9 и более единиц. Если коэффициент окажется больше указанного диапазона, то, очевидно, имеет место большой расход металла, если ниже диапазона, то конструкция не выдерживает нагрузок.
В статье рассмотрены основные подходы к применению моделей оценки надежности технических систем, таких как сельскохозяйственное электрооборудование и агрегаты, энергоблоки, системы электроснабжения, системы пожарной сигнализации и извещения о пожаре. Выявлены основные показатели их надежности. Рассмотрены экспоненциальная, нормальная гамма-модель и модели Вейбулла оценки показателей надежности технических систем, проанализированы возможные пути их применения при создании новых систем мониторинга электропожаробезопасности объектов АПК (МЭОА) с заданными параметрами надежности с учетом основных причин снижения последней. Рассмотрен функционально-структурный метод оценки надежности применительно к проектированию новых систем МЭОА. Разработана базовая структура системы МЭОА, включающая блоки мониторинга функций электропожаробезопасности объекта АПК, с учетом их взаимного влияния друг на друга. Предложена графическая интерпретация такого метода в виде аналитического графа. Разработана методика проведения функционально-надежностного анализа, позволяющая спроектировать систему МЭОА с заданными показателями надежности и экономическими характеристиками. Сформулированы аспекты применения функционально-надежностного подхода при проектировании систем МЭОА с учетом требуемого уровня надежности, критерия минимума затрат.
В работе проводится анализ развития надежного и энергоэффективного энергоснабжения малых предприятий в сельской местности путем установки микрогенерации с участием возобновляемых источников энергии с использованием крышных солнечных панелей и влияние роста стоимости электроэнергии в различных регионах России на экономические показатели использования солнечной генерации в АПК. Проведен сравнительный анализ стоимости электроэнергии для малых предприятий в сельскохозяйственных регионах России в зоне централизованного электроснабжения, рассмотрено влияние роста стоимости электроэнергии для конечного потребителя электроэнергии на экономическую оценку установки малыми предприятиями микрогенерации с использованием крышных солнечных панелей в рассмотренных сельских регионах, определены перспективы дальнейшего развития солнечной микрогенерации в сельской местности. Показано, что применение солнечных микроэлектростанций позволит не только значительно повысить надежность энергоснабжения в сельской местности, но и обеспечить потребителя дешевой электроэнергией и застраховать в дальнейшем от неконтролируемого роста стоимости электроэнергии при централизованном электроснабжении. Также, в статье показано, что применение солнечных электростанций наиболее эффективно в южных сельскохозяйственных районах России. Сравнивается срок окупаемости солнечных микроэлектростанций в различных регионах РФ.
Значительное повышение температуры обмоток статора при циклических нагрузках отрицательно сказывается на надежности асинхронных электродвигателей, особенно в условиях агропромышленного комплекса, в которых качество электроснабжения часто нестабильно. В статье представлен сравнительный экспериментальный анализ тепловых и электрических характеристик асинхронных двигателей, работающих в условиях циклической (повторно-повторяющейся) нагрузки, с классическими обмотками и с совмещенными обмотками. Испытания были проведены при трех уровнях питающего напряжения (342 В, 380 В, 418 В), которые отражают реальные эксплуатационные условия в сельскохозяйственной отрасли. Измерения включали регистрацию токов, напряжений, потребляемой мощности, коэффициента мощности, а также косвенное определение температуры обмоток посредством измерения изменения их сопротивления. Дополнительно была изучена динамика нагрева двигателей в течение нескольких последовательных циклов нагрузки. Результаты показали, что двигатель с совмещенными обмотками характеризуется снижением температуры обмоток статора на 11…12 °C, уменьшением активных потерь, снижением потребляемого тока и повышением энергоэффективности по сравнению с асинхронным двигателем с классической схемой соединения обмоток. Полученные данные подтверждают, что применение совмещенных обмоток может способствовать повышению надежности и долговечности асинхронных двигателей в условиях циклической нагрузки и нестабильного электроснабжения.
В современном мире проблема лесных пожаров приобретает все большую актуальность, что стимулирует поиск новых и эффективных методов и технологий для их обнаружения и ликвидации. Огонь может охватывать огромные территории за считанные часы, становясь неуправляемой силой, с которой не могут справиться даже самые современные средства пожаротушения. Применение беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) является одним из перспективных направлений в этой сфере. Данная статья посвящена исследованию и анализу использования БПЛА для обнаружения лесных пожаров, а также созданию управляющего приложения на языке программирования Python. Основное внимание уделено созданию уникального приложения, которое позволяет осуществлять комплексный контроль над БПЛА, включая планирование маршрутов, мониторинг параметров полета и обработку данных в реальном времени. Практическая значимость работы заключается в создании универсального инструмента для управления БПЛА, который может быть использован в различных сферах применения: от сельскохозяйственного мониторинга до поисково-спасательных операций. Разработанное приложение позволяет существенно повысить эффективность использования беспилотных технологий и расширить возможности их применения в современных условиях.
В условиях современного мира надежность электроснабжения становится критически важной для функционирования как бытовых, так и промышленных систем. Отключения электроэнергии могут привести к значительным экономическим потерям и нарушению работы жизненно важных инфраструктур. Внедрение резервных источников питания может значительно повысить устойчивость к отключениям. Однако для эффективного управления этими источниками необходимо разработать интеллектуальные системы, способные предсказывать и автоматизировать включение резервных источников питания в ответ на изменения в потреблении или отказ основного источника. В данной статье исследование посвящено разработке и применению нейронной сети для автоматизации процесса включения резервных источников питания на трансформаторной подстанции. Актуальность работы обусловливает повышение требований к надежности электроснабжения, особенно в условиях эксплуатации, требующих особого внимания. В традиционной системе управления резервом сформированные на фиксированных пороговых значениях и релейной логике ограничивают адаптивность работы к изменяемым режимам работы электросети и не обеспечивают прогнозирования аварийных ситуаций. А нейронная сеть, в свою очередь, обучается c данных электросети (напряжение, ток, частота, активная и реактивная мощность и другие) и способна прогнозировать необходимость переключения на резервные источники питания на основе анализа динамики этих параметров, что в результате позволяет значительно повысить надежность электроснабжения и снизить риск возникновения аварийных ситуаций. Поэтому в представленной работе предложен подход, основанный на использовании простого Feedforward нейронной сети (многослойного персептрона (MLP)), реализованного с применением библиотек Keras и TensorFlow на языке Python.
В работе предложена гипотеза, предполагающая, что сокращение облачности в настоящее время обусловливается уменьшением потока воздуха и растворенных в нем водяных паров через слой парниковых газов вследствие увеличения их температуры на 1,1 °С в связи с потеплением. Увеличение температуры парниковых газов в настоящее время приводит к повышению их кинематической вязкости и аэродинамических потерь, по сравнению с доиндустриальным периодом (1959 год). Целью работы является разработка механизма уменьшения облачности, связанного с повышением температуры парникового газа в атмосфере Земли и потеплением климата. Получено выражение по оценке аэродинамических потерь, из которого следует, что значение объемного расхода воздуха с растворенными в нем водяными парами при его течении в среде парникового газа уменьшается при увеличении температуры атмосферы в результате потепления климата. Следствием этого является уменьшение облачности на всех высотных отметках. Повышение температуры атмосферы в будущем периоде времени приведет к еще большему снижению потока воздуха и растворенных в нем водяных паров и, как следствие, к уменьшению облачности на всех высотных отметках и ускорению темпа потепления климата.