načítání...
nákupní košík
Košík

je prázdný
a
b

E-kniha: Advances of science - konferenční materiály

Advances of science

Elektronická kniha: Advances of science
Autor:

  Proceedings includes materials of the international scientific conference « ADVANCES OF SCIENCE», held in Czech Republic, Karlovy Vary-Russia, Moscow, 29-30 March 2016. The main ... (celý popis)
Titul je skladem - ke stažení ihned
Jazyk: ru
Médium: e-kniha
Vaše cena s DPH:  50
+
-
1,7
bo za nákup

hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%   celkové hodnocení
0 hodnocení + 0 recenzí

Specifikace
Nakladatelství: » Skleněný můstek s.r.o.
Dostupné formáty
ke stažení:
PDF
Upozornění: většina e-knih je zabezpečena proti tisku
Médium: e-book
Počet stran: 222
Jazyk: ru
ADOBE DRM: bez
Ukázka: » zobrazit ukázku
Popis

  Proceedings includes materials of the international scientific conference « ADVANCES OF SCIENCE», held in Czech Republic, Karlovy Vary-Russia, Moscow, 29-30 March 2016. The main objective of the conference - the development community of scholars and practitioners in various fields of science. Conference was attended by scientists and experts from Azerbaijan, Russia, Ukraine. At the conference held e-Symposium "Dentistry: Health and Beauty", "Vocational Education", "Trends of the Economics and Law". International scientific conference was supported by the publishing house of the International Centre of research projects. Sborník obsahuje materiály z mezinárodní vědecká konference «pokroky vědy», která se konala v České republice - Karlovy Vary a v Rusku - Moskva, ve dnech 29. - 30. března 2016. Hlavním cílem konference - vývojářská komunita vědců a odborníků v nejrůznějších oblastech věda. Konference se zúčastnili vědci a odborníci z Ázerbájdžánu, Ruska, Ukrajiny. V rámci konference se konala e-sympozia "Zubní lékařství: Health and Beauty", "odborné vzdělávání", "trendů ekonomie a práva". Mezinárodní vědecká konference byla podpořena nakladatelstvím Mezinárodního střediska výzkumných projektů.

Zařazeno v kategoriích
konferenční materiály - další tituly autora:
Recenze a komentáře k titulu
Zatím žádné recenze.


Ukázka / obsah
Přepis ukázky

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Kirov, 2016


UDC 001

BBK 72

N 76

Scientific editors:

Klimov Ivan Pavlovich, Doctor of Historical Sciences, Professor of the Department of Theory of State and Law and International Law, Institute of State and Law of Tyumen State University

Ignatko Irina Vladimirovna, Professor of Russian Academy of Sciences, Ph.D., Professor, Department of Obstetrics and Gynecology of the First Moscow State Medical University named I.M.Sechenov

Mantusov Vladimir Bad'minovich, Doctor of Economics, Professor, Head of the Russian Customs Academy

SCIENCE AND LIFE: Proceedings of articles the international scientific conference. Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016 [Electronic resource] / Editors prof. I.P.Klimov, I.V.Ignatko, V.B.Mantusov. – Electron. txt. d. (1 file 2.7 MB). – Czech Republic, Karlovy Vary: Skleněný Můstek – Russia, Kirov: MCNIP, 2016. –ISBN 978-80-7534- 079-5 + ISBN 978-5-00090-100-7. Proceedings includes materials of the international scientific conference « SCIENCE AND LIFE », held in Czech Republic, Karlovy Vary-Russia, Moscow, 28-29 April 2016. The main objective of the conference - the development community of scholars and practitioners in various fields of science. Conference was attended by scientists and experts from Armenia, Russia, Ukraine. At the conference held e-Symposium and conference "Economics, Administration, Law", "Medicine: Experience and Discoveries". International scientific conference was supported by the publishing house of the International Centre of research projects. ISBN 978-80-7534-079-5 (Skleněný Můstek, Karlovy Vary, Czech Republic) ISBN 978-5-00090-100-7 (MCNIP LLC, Kirov, Russian Federation)

Articles are published in author's edition. Editorial opinion may not coincide with the views of the

authors

Reproduction of any materials collection is carried out to resolve the editorial board

© Skleněný Můstek, 2016

© MCNIP LLC, 2016

N 76


4

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

Table of Contents

Section 1. Technology .................................................................................... 6

Краснов О.Г. Дополнительные затраты на тягу поездов из-за наличия

дефектов на поверхности катания колес.................................................... 7

Волочек Е.С., Киселев Д.А., Паренюк М.А. Теплотехнические свойства

кузова изотермического вагона из вакуумных полиамидных

экструдированных панелей ...................................................................... 15

Section 2. Economics .................................................................................... 26

Мантусов В.Б. Развитие интеграционных процессов в современных

экономических условиях ........................................................................... 27

Науменко И.Ю. Повышение конкурентоспособности атомной энергетики

России на основе внедрения системы картирования рисков ................. 34

Рулинская А.Г. Развитие институциональной среды банковского

кредитования России ................................................................................ 44

Семёнов Ю.Е. Основные документы транспортной логистики ............... 55

Спицина Д.В. Система Биткоин: скрытые угрозы стабильности ............. 60

Стихиляс И.В., Сунь Тао Группировка факторов, способствующих

развитию Дальнего Востока в современных условиях ............................ 70

Фицурина М.С., Кузнецова О.А. Разработка инструментов

маркетингового управления для адаптации предприятия к

изменяющимся условиям рынка .............................................................. 82

Section 3. Philology ...................................................................................... 90

Волгина Е.А. Вербализация концепта «homme» в современном

французском языке: стилистический аспект ............................................ 91

Section 4. Legal Studies .............................................................................. 103


5

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

Климов И.П. Мероприятия советского государства по восстановлению

материально – технической базы транспортной инфраструктуры Урала

(1919 – 1927 гг.) ........................................................................................ 104

Section 5. Pedagogy ................................................................................... 115

Карапетян Н.Г., Черненко Н.М. Обучение иностранных студентов

профессионально-дискуссионному общению на русском языке ......... 116

Уварова П.И. Сферическая модель пространства событий ................... 122

Section 6. Medicine .................................................................................... 126

Игнатко И.В., Стрижаков А.Н., Родионова А.М. Факторы формирования

дизритмии плода ..................................................................................... 127

Кузнецов Н.А. Прогноз в хирургии: междисциплинарный подход ...... 133

Манукян А.А. Результаты применения пластин «ЦМ2 с кальцием» в

период минерального созревания и очаговой деминерализации

эмали ........................................................................................................ 144

Харбедия Ш.Д., Теблеев Ц.М. Распространенность инфекций,

передаваемых половым путем, среди населения Республики

Калмыкия ................................................................................................. 153

Section7. Psychology .................................................................................. 158

Брунько О.Н. Арт-виртуально-информационная концепция управления

состоянием здоровья человека: тектологический подход ................... 159

Сандросян А.С. Изучение нонконформных форм поведения в

разновозрастных группах в младшем школьном возрасте .................. 165

Section 8. Sociology ................................................................................... 171

Мантусов В.Б. Процесс интеграции в глобальной мирохозяйственной

системе..................................................................................................... 172


6

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

SECTION 1.

TECHNOLOGY


7

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАТРАТЫ НА ТЯГУ

ПОЕЗДОВ ИЗ-ЗА НАЛИЧИЯ ДЕФЕКТОВ НА

ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ КОЛЕС

КРАСНОВ О.Г.

РОССИЯ, ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И КОНСТРУКТОРСКО -

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА (ОАО ВНИКТИ)

Аннотация. Представлена методика расчета дополнительных затрат натопливноэнергетические ресурсы при вождении грузовых поездов при наличия дефектов

на поверхности катания колес. На компьютерной модели грузового вагона в

программном комплексе «Универсальный механизм» определены величины

дополнительного сопротивления движению грузового вагона при наличии

одного и двух ползунов с разными значениями их глубины. Выполнены расчеты

дополнительных затрат на ТЭР для тепловозной, электровозной тяги. При расчете

затрат учитывался вероятностный характер распределения колес с дефектами в

поездах.

Ключевые слова: топливно-энергетические ресурсы, грузовой поезд, дефекты на

поверхности катания колес, дополнительное сопротивление движению,

приведенные затраты, вероятностный характер. Дефекты на поверхности катания колес оказывают не только повышенное динамическое воздействие на элементы верхнего строения пути и ходовые части подвижного состава, но и являются источником дополнительного расхода топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов из-за потери округлости колес. Ассоциацией американских железных дорог выполнен экономический анализ колес с высокой ударной нагрузкой [1]. При расчете затрат произведена оценка экономии на топливо благодаря изъятию колес при обнаружении высокой ударной нагрузки. Показано, что колесо, потерявшее округлость, или колесо с ползуном увеличивает сопротивление качению, и

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

поэтому увеличивается потребление топлива. Это происходит потому, что

при каждом обороте колеса вес, который приходится на колесо,

потерявшее округлость, должен быть поднят на высоту дефекта, чтобы

преодолеть поврежденную часть обода колеса. Для расчета затрат на

топливо из-за колес с повышенной ударной нагрузкой было определено

увеличение сопротивления движению от колес, которые создают

поверхностные дефекты с разными геометрическими параметрами. Для

этого использовалась модель грузового вагона, имеющего колеса с

разными типами и геометрическими параметрами дефектов.

Моделирование проводилось с использованием программного комплекса

«Универсальный механизм». В результате расчетов получены

сопротивления движению вагона (груженого, порожнего) для разных

размеров ползунов (выщербин) для средневзвешенной скорости движения

поезда V=52 км/ч. Результаты расчета представлены в таблице 1 и на рис. 1.

Таблица 1 – Средние значения дополнительных сил сопротивления

движению грузового груженного вагона при скорости V=52 км/ч.

Величина

ползуна, мм

Среднее значение дополнительного сопротивления движению, Н

1 ползун на вагон 2 ползуна на вагон

1 157,241 305,015

2 318,775 604,773

3 529,214 967,786

4 741,697 1384,219 Расчеты выполнены для тепловозной и электровозной тяги. Принимались следующие допущения:

 продольный и поперечный профиль пути не оказывает влияния на

дополнительное сопротивление движению от колесных пар с

дефектами на поверхности катания;

 по экспериментальным данным ВНИКТИ [2] среднее количество

вагонов в поезде с одним дефектом принималось 31 %, двумя и более

дефектами 0,14 %.


9

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

Рисунок 1 – Характер изменения дополнительной силы сопротивления

движению при движении грузового вагона, имеющего ползун 1 мм на

колесе, со скорость 52 км/ч

Для расчета принимался поезд, состоящий из n=70 грузовых четырехосных

вагонов. Основное и дополнительное сопротивление движению

рассчитывалось с использованием методик, представленных в [3].

Результаты расчета дополнительных затрат на дизельное топливо и

электроэнергию из-за наличия дефектов на поверхности катания колес,

приведенные к тяжеловесному поезду массой 6300 т. за год эксплуатации

при тепловозной и электровозной тягах представлены в таблице 2.

Для экономических расчетов примем, что пробег грузовых поездов при

электровозной тяге в течение года сопоставим с пробегом грузовых

электровозов (среднемесячный пробег13 тыс. км с учетом плановых и

неплановых ремонтов), а для тепловозной тяги с пробегом грузовых

тепловозов (среднемесячный пробег 10 тыс. км с учетом плановых и

неплановых ремонтов). Тогда годовой среднесетевой пробег поездов на

электровозной тяге составит 156 тыс. км, на тепловозной – 120 тыс. км.


10

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

Таблица 2 – Дополнительные затраты на ТЭР из-за наличия дефектов на

поверхности катания (затраты приведены к тяжеловесному поезду весом

6300 т за год эксплуатации), млн. руб.

Учитывая, что распределение дефектов на поверхности катания колес, их

размеры имеют вероятностный характер фактические дополнительные

затраты на ТЭР можно определить с использованием методов

математической статистики.

На первом этапе выполним расчеты для фиксированных размеров

дефектов для рассматриваемых вариантов – при глубине ползунов h = 1, 2,

3, 4 мм. Определим дополнительные затраты на топливно-энергетические

ресурсы из-за наличия дефектов на поверхности катания, приведённые к

пропущенному тоннажу в 1 млн.т. брутто на участке пути протяженностью 1

км. Выберем в качестве расчетного нормированный тяжеловесный поезд

весом 6300 т. При совмещенном движении доля электровозной тяги в

грузовом движении - 84,6 %, доля тепловозной тяги в грузовом движении –

15,4 %.

Количество тяжеловесных поездов массой ≈ 6300 т., которые необходимо

пропустить для обеспечения тоннажа в 1 млн. т. брутто определится как:

158

..3,6

..1000

..



бруттоттыс

бруттоттыс

Т

Т

К

поезда

бруттотмлн

поезда

Тогда дополнительные приведенные затраты на топливно-энергетические

ресурсы для участков пути на электровозной и тепловозной тяге

приведённые к 1 млн. т. брутто на 1 км пути определятся как:

эл

ТЭР

Тn

тмлнТ

ТЭР

Тn

тмлнприв

ТЭР

З

Т

З

Т

З 



2..11.1



,

No

пп

Тип тяги

Глубина ползуна, мм

h= 1мм h= 2мм h= 3мм h=4мм

1 Электровозная тяга, годовой пробег 156

тыс. км

0,57 1,14 1,91 2,71

2 Тепловозная тяга, годовой пробег 120 тыс.

км

0,9 1,84 3,02 4,32


11

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

где:

Т1 млн.т. – пропущенный тоннаж в 1 млн. т. брутто;

Тn =6300 т – вес тяжеловесного поезда;

γ1 = 0,846 – доля электровозной тяги в грузовом движении;

γ2 = 0,154 – доля тепловозной тяги в грузовом движении;

LT =120 тыс. км. – годовой пробег поездов с тепловозной тягой;

Lэ =156 тыс.км. – годовой пробег поездов с электровозной тягой.

Результаты расчёта дополнительных затрат ТЭР при величинах дефектов

h=1, 2, 3, 4 мм приведены в табл. 3.

Таблица 3 – Дополнительные затраты на ТЭР от наличия дефектов на

поверхности катания колес приведенные к тяжеловесному поезду массой

6300 т для срока эксплуатации 1 год

No

п/

п

Величи

на

ползун

а, h, мм

Величина

ударной силы

соответствую

щая размеру

ползуна для

летних

условий

эксплуа-тации

Дополни

тельные

затраты

при

тепловозн

ой тяге Δ

,млн.

руб.

Дополни

тельные

затраты при

электровоз

ной тяге

Δ ,

млн.руб.

Дополни

тельные

затраты

ТЭР при

совмещённ

ой тяге

млн.руб.

Дополнитель

ные затраты

на ТЭР при

совмещённой

тяге

приведённые

к

1млн.т.брутто

на 1 км,

Δ

тыс.руб.

1 1 256 0,9 0,57 0,617 0,67

2 2 365 1,84 1,14 1,24 1,35

3 3 426 3,02 1,91 1,69 2,24

4 4 560 4,32 2,71 2,94 3,19

Определив дополнительные затраты на ТЭР при совмещённой тяге

приведённые к 1млн.т.брутто на 1 км Δ при дискретных величинах

дефектов, проведем расчет дополнительных затрат на ТЭР для случая

непрерывно и случайно изменяющихся размеров дефектов. Для этого

воспользуемся экспериментально установленными зависимостями между

величинами дефектов и соответствующим им значениям ударных сил [2].

(см.рис.2а), построим методом аппроксимации непрерывную зависимость

дополнительных затрат от размера дефекта (2б). Это позволит по

экспериментально установленному закону распределения вертикальных

ударных сил определить вероятностный характер распределения дефектов

Т

ТЭР

З

эл

ТЭР

З

доп

ТЭР

З

прив

ТЭР

З

прив

ТЭР

З


12

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

и рассчитать усредненные приведенные дополнительные затраты на ТЭР с

учетом случайного распределения дефектов по выборке поездов.

а) б)

Рисунок 2 – Зависимость изменения величины ударной силы (а) и

совмещенных дополнительных затрат ТЭР (б) от размера дефекта

Принимаяя, что дополнительное сопротивление вызывают неровности с

размером более h >1мм, что соответствует уровню ударных сил Рв>23тс, т.е.

на величину дополнительного сопротивления движению оказывает

влияние только часть колёс, определяющих «хвосты» кривой

распределения вертикальных сил. Для учёта статистического характера

распределения колёс с разным уровнем воспользуемся экспериментально

установленными зависимостями статистического распределения

вертикальных сил от пакета поездов, зарегистрированных на втором

главном пути направления Москва-Рязань Московской ж. д. [2] Учитывая

связь геометрических параметров дефектов с величинами ударных сил

выполним расчет приведенных к пропущенному тоннажу в 1 млн. т брутто,

пропущенному на участке протяженностью 1 км затрат на ТЭР с учетом

статистического распределения колёс с уровнем динамических нагрузок

выше Рв>23тс.

Дополнительные приведенные затраты на ТЭР определяется как:

где - частость колёс с i-м уровнем вертикальных сил (размером

геометрического дефекта);

.. прив

ТЭРi

n

ni

k

прив

ТЭР

CwЗ 

k

w

200

300

400

500

600

0,5 1,5 2,5 3,5 4,5

Ударные силы,кН

Величина ползуна ,мм

1

2

3

4

0 2 4 6

Приведенные

затраты,тыс.руб

Величина ползунов, мм


13

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

 затраты на ТЭР на дополнительные сопротивление движению из-за

дефектов на поверхности катания колес, соответствующего i-му уровню

вертикальной ударной нагрузки;

 N – количество уровней вертикальной ударной нагрузки.

Результаты расчета представлены в табл.4

Таблица 4

No

пп

Вертикальная

нагрузка, кН

Рвi

Количество

колес в

выборке, шт

Частость

появления

колес в

уровне Рвi.

νi

Приведенные

затраты ТЭР по

группам колес

Рвi, тыс.руб.

Суммарные

приведенные

затраты ТЭР с

учетом

статистического

распределения

вертикальных сил

, тыс.руб.

1 230 573 0,524 0,323 0,323

2 270 219 0,2 0,22 0,543

3 320 120 0,111 0,157 0,7

4 370 100 0,0915 0,132 0,832

5 450 37 0,034 0,08 0,012

6 500 25 0,023 0,06 0,972

7 550 13 0,012 0,049 1.021

8 600 5 0,0046 0,0161 1.037

Σ 1092

Дополнительные затраты ТЭР от дефектов на поверхности катания колес,

приведенные к 1 млн. т. брутто на 1 км пути с учетом статистического

распределения их геометрических параметров.

Таким образом, предложена методика расчета дополнительных затрат на

топливно-энергетические ресурсы грузовых поездов при электровозной и

тепловозной тягах от дефектов на поверхности катания колес, приведенных

к пропущенному тоннажу в 1 млн. т. брутто и участку пути протяженность 1

км с учетом статистического распределения вертикальных ударных сил

взаимодействия колес с дефектами и рельсов.

Заключение

1. С использованием программного комплекса «Универсальный механизм»

определены показатели дополнительного сопротивления движению

прив

ТЭР

З

прив

ТЭР

З


14

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

грузового груженного вагона от размера дефекта на поверхности катания

колеса.

2. Определены дополнительные затраты на ТЭР для грузовых поездов с

электровозной и тепловозной тягой, приведенные к 1 млн.т.брутто

пропущенного тоннажа на участке пути протяженностью 1 км, из-за наличия

дефектов на поверхности катания колесных пар в зависимости от пороговых

значений Рвi вертикальных ударных сил.

3. Разработана методика расчета дополнительных приведенных к

пропущенному тоннажу в 1 млн. т брутто пропущенному на участке

совмещенного движения с электровозной и тепловозной тягой

протяженностью 1 км затрат на топливно-энергетические ресурсы с учетом

статистического распределения колёс по уровням динамических

вертикальных сил.

Список литературы:

1. Ahlbeck, D.R., Evaluation of Railroad Wlteel Tread Impact Load. Damage Factors, AAR

Report No. R-851, October 1993.

2. Технический отчёт Проведение испытаний с оценкой силового воздействия колёс

с разными типами дефектов на поверхности катания на железнодорожный путь

в летний и зимний периоды. – Коломна: ОАО «ВНИКТИ», 2010 г. – 198 с

3. Правила тяговых расчетов для поездной работы М. Транспорт, 1985г. 287с.


15

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КУЗОВА

ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ВАГОНА ИЗ ВАКУУМНЫХ

ПОЛИАМИДНЫХ ЭКСТРУДИРОВАННЫХ

ПАНЕЛЕЙ

ВОЛОЧЕК Е.С., КИСЕЛЕВ Д.А., ПАРЕНЮК М.А.

РОССИЯ, САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Аннотация. Целью работы является разработка алгоритма и эффективных

методов оптимизации профиля экструзированных панелей из полимерных

материалов, обеспечивающих проектирование кузова изотермического вагона с

заданными прочностными характеристиками, минимальной тарой и

улучшенными теплоизоляционными свойствами. При проведении расчетов на

прочность и теплопередачу использовался метод конечных элементов в среде

SolidWorks Simulation. Предложен универсальный критерий оптимизации

профиля экструзированных панелей, позволивший подобрать геометрические

параметры панели из полиамида, обеспечившие величину массы кузова

изотермического вагона 11974 кг и термическое сопротивление ограждения

кузова 7,246 (м

2

К)/Вт. Теплоизоляционные свойства вакуумных

экструдированных панелей из материала «полиамид 6» (ПА тип 6) обеспечивают

снижение теплопритоков за счет конвективного теплообмена через ограждение

кузова внутрь изотермического вагона в летний период и тепловые потери

наружу в зимний период в 1,7 раза.

Ключевые слова: изотермический вагон, кузов, прочность, теплотехнические

свойства, вакуумная экструдированная панель, полиамид. Современные конструкции изотермических вагонов состоят из несущего стального каркаса и многослойных стенок с внешним покрытием из оцинкованной стали, внутренним покрытием из листовой пищевой нержавеющей стали или алюминиевого сплава и промежуточным слоем теплоизоляционного материала (толщина от 140 до 250 мм) – см. [7, c. 249].

16

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

В качестве теплоизоляционного материала используется пенополистирол

ПСБ-С с коэффициентом теплопроводности 0,036...0,041 Вт/(м К) или

пенополиуретан ППУ-3С с коэффициентом теплопроводности 0,029...0,035

Вт/(м К) – см. [7, c. 218]. Приведенный коэффициент теплопередачи стенок

изотермического вагона составляет 0,31...0,32 Вт/(м2 К) – см. [7, c. 219].

Для повышения конкурентоспособности новых конструкций

изотермических вагонов предлагается вместо пенополиуретана, как

теплоизоляционного материала, использовать полые экструдированные

панели из полиамида, имеющие сотовую структуру, герметично

заваренные по торцам и вакуумированные до величины остаточного

вакуума менее 1 кПа – см. [3, с. 59]. Такая панель приобретает свойства

вакуумной теплоизоляции, что позволяет использовать их в конструкциях

изотермических вагонов.

Однако, расчет на прочность стенок изотермических вагонов, собранных из

вакуумных экструдированных панелей, а также оптимизация конструкций

таких стенок представляет собой сложную научную задачу. Поэтому

разработка алгоритма и эффективных методов оптимизации конструкции

кузова изотермического вагона из панелей, полученных методом экструзии

полимерных материалов, является актуальной задачей.

Цель исследований заключается в разработке алгоритма и эффективных

методов оптимизации профиля экструзированных панелей из полимерных

материалов, обеспечивающих проектирование кузова изотермического

вагона с заданными прочностными характеристиками, минимальной тарой

и улучшенными теплоизоляционными свойствами.

В работе [2, с. 73-74] был предложен алгоритм проектирования кузова

вагона из экструдированных вакууумных панелей.

Согласно данному алгоритму при проектировании кузова изотермического

вагона вначале должна быть разработана модель кузова из сплошных

пластин шириной 500 мм одинаковой толщины, например 60 мм.

При проектировании кузова изотермического вагона были учтены

особенности предлагаемой системы энергоснабжения: размещение на

17

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

крыше вагона ветрового электрогенератора, высотой 500 мм;

расположение части боковых стен под углом к горизонту от 45 до 75

градусов для размещения солнечных батарей.

Твердотельная модель кузова изотермического вагона из сплошных

пластин позволяет рассчитать ее в SolidWorks Simulation при нагрузках,

рекомендованных в «Нормах для расчета и проектирования вагонов» [4, с.

11-26] (далее «Нормы») для расчета изотермических вагонов.

Кузов изотермического вагона, согласно «Норм» [4, с. 11], должен

рассчитываться на статическую прочность на I режиме (относительно

редкое сочетание экстремальных нагрузок) и на усталостную прочность на

III режиме (относительно частое возможное сочетание умеренных по

величине нагрузок, характерное для нормальной работы вагона в поезде,

движущемся с конструкционной скоростью V=140 м/с).

В качестве расчетного режима был выбран I режим «Норм» [4, с. 11]

(статическая прочность), в котором учитываются следующие совместно

действующие силы инерции от продольного и вертикального ускорений

масс различных частей кузова, груза и оборудования (п. 2.4.2 [4, с. 17]).

Проекции инерционных сил находятся по формулам:

где ах =6,5g; ay = 0; az = 0,8g (табл. 2.6 [4, с. 26]).

Для изотермического вагона расчеты нагрузок на I режиме дают следующие

значения для отдельных частей кузова:

а) проекции нагрузки от ветряного электрогенератора массой 800 кг на

крышу:

Pmx = 51000 Н, Pmz = 14112 Н;

б) проекции нагрузки от крыши с ветряным электрогенератором общей

массой 12317 кг на стенки кузова:

Pmx = 784593 Н, Pmz = 217272 Н;

xmх

m ,

aP

ymy

m ,

aP

zmz

m , (1)

18

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

в) проекции нагрузки от стен кузова и крыши с ветряным

электрогенератором общей массой 36175 кг на опорную поверхность пола

кузова под стенами:

Pmx = 2304348 Н, Pmz = 638127 Н;

г) проекции нагрузки от груза и двух холодильных машин общей массой

43187 кг на пол:

Pmx = 2751000 Н, Pmz = 761815 Н.

На рис. 1 представлены результаты расчета коэффициента запаса прочности

наиболее нагруженной части изотермического вагона – пола от

приложенных нагрузок при ускорениях режима I.

Рисунок 1. Результаты расчета коэффициента запаса прочности пола

модели изотермического вагона из сплошных пластин

Как видно из рис. 1, наименьшее значение коэффициента запаса прочности

имеет пол изотермического вагона, составленный из сплошных пластин

алюминиевого сплава 6063-Т83 толщиной 60 мм. Так как это значение (2,58)

превышает минимально допустимое значение коэффициента запаса

прочности (2,0), то в модели изотрермического вагона изменялась толщина

всех пластин, и повторялся расчет на статическую прочность для пола.

Согласно расчетам, толщина пластины пола модели изотермического

вагона, при которой значение минимального коэффициента запаса

прочности 2,0 равно 54 мм.

19

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

Для того чтобы можно было заменить в модели изотермического вагона

сплошную панель из алюминиевого сплава на экструдированную

вакуумную панель из полиамида, нужно подобрать такую толщину и

геометрию внутренних полостей последней, при которых прочностные

свойства панелей одинаковы, а масса минимальна.

Для сравнительного расчета на статическую прочность сплошной панели из

алюминиевого сплава и экструдированных панелей из полиамида в

SolidWorks были составлены следующие модели: модель сплошной панели

длиной 1000 мм, шириной 500 мм и толщиной 54 мм (рис. 2) и модели

экструдированных панелей длиной 1000 мм, шириной 500 мм и

различными профилями – рис. 3.

Рисунок 2. Модель сплошной панели с приложенными нагрузками,

массовыми характеристиками и результатами расчета коэффициента

запаса прочности

Рисунок 3. Профили экструдированных панелей с шестиугольными сотами:

а) шестиугольные соты в один ряд; б) шестиугольные соты в два ряда; в)

шестиугольные соты в три ряда

а) б) в)

20

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

Модель сплошной панели в SolidWorks Simulation нагружалась

следующими нагрузками: изгибающая сила Р1 = 10000 Н, приложенная по

краю панели, противоположному от закрепленного торца; вертикальная

сила Р2 = 20000 Н, имитирующая вес груза и оборудования изотермического

вагона, приложенная к верхней грани панели; давление р = 100000 Па,

приложенное к верхней, нижней и боковым граням панели и имитирующее

атмосферное давление. В расчетах использовалась сетка МКЭ на основе

кривизны высокой плотности. Как видно из эпюры результатов расчета рис.

2, минимальное значение коэффициента запаса прочности составило Кзап спл

= 2,74.

Модели экструдированных панелей, профили которых показаны на рис. 3,

были составлены таким образом, чтобы можно было менять один

характерный размер – диаметр, описанной вокруг элемента сот

окружности, и при этом изменять размеры всех сотовых элементов, а также

толщину панели. Данный диаметр менялся с помощью задания различного

количества сотовых элементов по ширине панели.

Поиск оптимальной геометрии профиля экструдированной панели

осуществлялся следующим образом.

На первом этапе исследовались на статическую прочность все типы

экструдированных панелей с различным числом сотовых элементов по

ширине панели. Условия крепления и нагружения, а также величины

нагрузки и сетки МКЭ устанавливались для всех исследуемых панелей

такими же, как при исследованиях сплошной панели. В результате

исследований для каждой панели определялось значение минимального

запаса прочности Кзап.

Кроме исследования на статическую прочность, для всех моделей

экструдированных панелей на первом этапе исследований проводился

термический анализ. При данном анализе задавались значения

температуры на верхней грани панели (293 К) и на нижней грани панели

(233 К), рассчитывался тепловой поток, осуществляемый за счет

теплопроводности, который затем осреднялся по значениям в узлах сетки

21

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

на верхней грани. Результаты исследований одной из экструдированных

панелей показаны на рис. 4.

Как видно из рис. 4, значение осредненного удельного теплового потока

составило W = 8,284 Вт/м

2

. По значению удельного теплового потока и

разнице температур на верхней и нижней гранях панели можно определить

величину термического сопротивления экструдированной панели при

передаче через нее тепла только за счет теплопроводности материала

панели (материал «ПА тип 6»):

где ΔТ = 293 – 233 = 60 К – разница температур поверхностей верхней и нижней

граней панели.

Рисунок 4. Результаты термического анализа экструдированной панели с

тремя рядами шестиугольных сот по восемь элементов в ряду

Для выбора оптимального профиля экструдированной панели

использовались следующие критерии:

 отношение минимального коэффициента запаса прочности

экструдированной панели к минимальному коэффициенту запаса

прочности сплошной панели заданной толщины (54 мм) из

материала, взятого за образец (алюминиевый сплав 6063-Т83)

W

T

Rтепл

 , (2)

22

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

 отношение термического сопротивления слоя теплоизоляционного

материала, взятого за образец (пенополистирол) к термическому

сопротивлению экструдированной панели при передаче через нее

тепла только за счет теплопроводности материала панели

где δ – толщина слоя теплоизоляционного материала, равная толщине

экструдированной панели; λспл = 0,029 Вт/(м К);

 отношение массы экструдированной панели из рассматриваемого

материала к массе сплошной панели заданной толщины (54 мм) из

материала, взятого за образец (алюминиевый сплав 6063-Т83)

Оптимальный профиль экструдированной панели должен выбираться из

условия максимума критерия, определяемого по формуле (3) и из условий

минимумов критериев, определяемых по формулам (4) и (5). Если принять,

что все три критерия имеют одинаковый уровень приоритета, то для поиска

оптимального профиля экструдированной панели можно предложить

следующий универсальный критерий (при использовании условия

минимума критерия):

На первом этапе исследований был определен оптимальный профиль

экструдированной панели из условия минимума универсального критерия

для материала «полиамид 610» («нейлон 6/10»). Этот профиль образован

тремя рядами элементов сот шестиугольной формы по восемь элементов в

ряду – см. рис. 5.

К

К

К

сплзап

зап

зап

 ; (3)

R

к

тепл

спл

тепл

, (4)

М спл

М

М  . (5)

К

к

К

зап

тепл

опт

М

 . (6)

23

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

Рисунок 5. Зависимости универсального критерия оптимальности от

количества элементов сот шестиугольной формы

На втором этапе исследований для экструдированной панели

оптимального профиля подбирался наилучший материал из условия

минимума универсального критерия оптимальности Копт, и подбирались

толщины стенок S и ребер Sr панели из условия равенства Кзап = Кзап спл.

Согласно результатам расчета на статическую прочность, оптимальная

экструдированная панель из материала «полиамид 6» («ПА тип 6») с

толщиной стенок S = 5 мм и толщиной ребер Sr = 3,4 мм имеет такой же

минимальный коэффициент запаса прочности, как и сплошная пластина

толщиной 54 мм из алюминиевого сплава 6063-Т83, при одинаковых

нагружениях. Масса такой полиамидной панели составила 18,51 кг.

Так как масса сплошной пластины толщиной 54 мм из алюминиевого сплава

6063-Т83 равна 72,9 кг, то приминение экструдированных полиамидных

панелей в модели кузова изотермического вагона должно уменьшить массу

кузова в 72,9/18,51 = 3,94 раза.

Величина термического сопротивления экструдированной панели,

герметично заваренной по торцам и вакуумированной до величины

остаточного вакуума менее 1 кПа, составила Rтепл = 7,246 (м

2

К)/Вт, согласно

SCIENCE AND LIFE

Proceedings of articles the international scientific conference

Czech Republic, Karlovy Vary - Russia, Moscow, 28-29 April 2016

значению осредненного удельного теплового потока, показанному на рис.

4 и вычислений по формуле (2).

Для кузова изотермического вагона, изготовленного по традиционной

технологии, средняя по площади величина термического сопротивления

стенок составляет Rтепл = 4,255 (м

2

К)/Вт. Таким образом, переход от

традиционной на предлагаемую технологию изготовления кузова

изотермического вагона способен понизить теплопритоки за счет

конвективного теплообмена в 7,246 / 4,255=1,7 раза.

Конструкция вакуумных экструдированных панелей защищена патентом [6,

с. 1 - 13], спос



       
Knihkupectví Knihy.ABZ.cz - online prodej | ABZ Knihy, a.s.
ABZ knihy, a.s.
 
 
 

Knihy.ABZ.cz - knihkupectví online -  © 2004-2018 - ABZ ABZ knihy, a.s. TOPlist