ВЛИЯНИЕ ТРАЕКТОРИИ ДВИЖЕНИЯ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА НА ЭРОЗИЮ ПОЧВЫ

The paper presents development of measures for prevention of soil erosion with water as a result of wrong mechanical impact of machine-tractor aggregates (MTA) on the arable fields located with inclination  and in conditions of rugged area. Statistic data according to inclination angle of field surface,  implementation  terms of agricultural operations and seasonal changes of soil humidity  have been considered in the Poozere region as an example. The paper substantiates an expediency of MTA movement on horizontal directions of the terrain and the allowable inclination values according to inclination angle of  field surface. Innovative technical solutions in universal tractor design providing sustainable MTA movement along terrain horizontals have been proposed in the paper. Статья посвящена разработке мероприятий по предотвращению водной эрозии почвы как следствия неправильного механического воздействия машинно-тракторных агрегатов (МТА) на пахотных полях, расположенных наклонно в условиях пересеченного рельефа местности. Рассмотрены статистические данные по углам наклона поверхности полей, срокам выполнения технологических сельскохозяйственных операций и сезонным изменениям влажности почвы на примере региона Поозерья. Обоснованы целесообразность вождения МТА по горизонталям местности и допустимые от них величины отклонений в зависимости от угла наклона поверхности полей. Предложены инновационные технические решения в конструкции универсальных тракторов, обеспечивающие устойчивое движение МТА вдоль горизонталей местности

КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ ОБТЕКАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ВОЗДУШНЫМИ ПОТОКАМИ И РАСЧЕТ ЕГО АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

The original semiempirical model of turbulent flow of air in an interface of an aircraft surface is described in this work. Based on this model the computer system allowing to simulate aerodynamic processes around an aircraft and to calculate it’s aerodynamic characteristics was developed. These characteristics are used by aircraft designers for an assessment of quality and properties of an aircraft.В работе описывается оригинальная полуэмпирическая модель турбулентного течения воздуха в пограничном слое на поверхности летательного аппарата. На основе этой модели разработана компьютерная система, позволяющая моделировать аэродинамические процессы вокруг летательного аппарата и по результатам моделирования рассчитывать его аэродинамические характеристики. Эти характеристики используют авиаконструкторы для оценки качества и свойств летательного аппарата.

Сutting tools. Drilling and milling

The objective of this handbook is to provide a student understanding of conventional cutting processes applied to metallic workpieces, such as drilling and milling . The definition of tool geometry, cutting processes movements, machining regime elements are considered. The main types of drills and mill cutters are described

ОСОБЕННОСТИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ И ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ТРАНСМИССИЙ ТРАНСПОРТНЫХ И СТРОИТЕЛЬНО-ДОРОЖНЫХ МАШИН

The paper describes peculiar features of diagnosis pertaining to mechanical and hydro-mechanical transmissions of transport and road-building machinery. A special importance is given to the transmission diagnosis, its elements and mechanisms of hydro-drive control because these objects are considered as the most significant ones that limit reliability and longevity of main machinery units. The paper presents technical means of diagnosis, schematics and basic methods used to assess technical state of mechanical and hydro-mechanical transmissions of transport and road-building machines for various applications.Изложены особенности диагностирования механических и гидромеханических трансмиссий транспортных и строительно-дорожных машин. Отмечена важность диагностики трансмиссии, ее элементов и механизмов управления гидроприводом как объектов, значительно ограничивающих надежность и долговечность основных узлов машин. Описаны технические средства систем диагностирования, схемные решения и основные методы, применяемые для оценки технического состояния механических и гидромеханических трансмиссий транспортных и строительно-дорожных машин различного назначения.

Определение возможности модернизации системы на основе дугового плазмотрона для газотермического напыления керамических материалов с использованием топливного вихревого интенсификатора. Часть II: Теплотехническая оценка и экспериментальное тестирование

The main trends in the field of improving thermal spraying processes for ceramic coatings formation is, along with enhancement of coating properties, also the reducing the energy consumption for the process. In this regard, one of the important directions for improving these technologies with plasma is the development of their new versions, using the principle of adding inexpensive fuel-oxidizing mixtures based on hydrocarbons (natural gas, liquefied gas) with air. This type of plasma-fuel type of spraying will be promising for application at the present time, first of all, in order to obtain refractory functional coatings. For this purpose, the opportunity for upgrading an industrial unit/system for plasma spraying of powder materials with arc plasma torch of 25–40 kW power was investigated with the use of experimental variant of a fuel gas-vortex intensifier. Herewith the thermal engineering assessment for possible parameters of the generated high-temperature flow from the torch with this intensifier was carried out to compare these with established thermodynamic characteristics on the applicability range of this system for optimization of the oxide and carbide coating spraying process (using the examples of Al2O3, Cr3C2 and other powders); and gas dynamic and heat transfer calculations of the intensifier operating regimes in this model unit was also performed. New regimes, which were analyzed in our research as the simulants of Al2O3 spraying, have the advantage over the N2-plasma regimes from the point of view of such kinetic parameter of powder processing as ability of heating factor of hot gas medium. Taking into account the calculated data, the experimental system was developed based on the standard spraying unit UPU-3D with a fuel intensifier of the selected design and the preliminary testing of its operation was carried out at the power of 30±2 kW under the following combination of gases in the torch: nitrogen and mixture of liquefied petroleum gas with air. This system has shown the stable operation in certain range of parameters and, according to the zonal calorimetrical measurement and photo-registration of jets, it provides 30–35 % more energy emission from torch generated jet (with attached fuel vortex chamber) in atmospheric conditions, in a comparison with the torch regime with pure N2-plasma with the same power on the arc of plasma heater. Use of the system creates an opportunity to spray carbide powders as well as oxide ones at improved intensity of coating producing in a comparison with standard regimes of commercial spraying units with N2 or Ar plasmas.К основным тенденциям в технологиях газотермического напыления керамических покрытий, наряду с оптимизацией их свойств, относится и снижение энергоемкости процесса. При этом одно из направлений в данных процессах с плазмой – это разработка новых их вариантов с использованием введения в теплоноситель недорогих смесей углеводородов с окислителем. Для решения этой задачи рассмотрена возможность модернизации промышленной системы для напыления порошковых материалов на основе дугового плазмотрона на 25–40 кВт путем применения пробного варианта топливного газо-вихревого интенсификатора. При этом сделана упрощенная теплотехническая оценка возможных параметров генерируемой высокотемпературной струи плазмотрона с данным интенсификатором для сравнения с термодинамическими данными по применимости данных систем с целью формирования оксидных и карбидных покрытий (на примере Al2O3, Cr3C2 и других порошков), а также газодинамический и тепловой расчет режимов плазменно-топливного интенсификатора в такой системе. Изученные новые режимы – имитаторы напыления Al2O3, имеют преимущество над азотно-плазменными режимами с точки зрения кинетического параметра нагрева порошков – фактора нагревательной способности (ability of heating factor, AHF) газовой среды. С учетом полученных данных выполнена разработка экспериментальной системы на базе стандартной установки напыления УПУ-3Д с интенсификатором выбранной конструкции и проведено тестирование ее работы при мощности 30 ±2 кВт и сочетании газов: азота и смеси сжиженного газа (пропан-бутана) с воздухом. Система показала стабильную работу в определенном интервале параметров и, согласно результатам предварительных калориметрических измерений и фоторегистрации струй, обеспечивает внешнее энерговыделение от выходящей из плазмотрона с топливной насадкой струи больше на 30–35 % по сравнению с вариантом работы данного нагревателя с азотной плазмой при той же мощности на дуге. Использование системы открывает возможность для напыления как карбидных, так и оксидных порошков при повышенной производительности получения покрытий в сравнении с традиционными режимами промышленных установок на азотной или аргоновой плазме

Определение возможности модернизации системы на основе дугового плазмотрона для газотермического напыления керамических материалов, с использованием топливного вихревого интенсификатора. Часть I: Термодинамическое моделирование параметров эффективности системы

One of the main trends in the field of improving the modern technologies of thermal spraying, including plasma one, for functional ceramic coatings formation is the reducing the energy consumption of the process. In this regard, one of the important directions for improving these technologies is the development of their new versions, using the principle of adding inexpensive fuel-oxidizer mixtures based on hydrocarbons with air. This type of plasma-fuel type of spraying will be promising for application at the present time, first of all, in order to obtain refractory functional coatings. For this purpose, we investigated the opportunity for upgrading an industrial unit/system for plasma spraying of ceramic powder materials with arc plasma torch of 25–40 kW power by the use of experimental variant of a fuel gas-vortex intensifier. The thermodynamic assessment of possible parameters of the generated mixed flow after the torch with this fuel intensifier was carried out to estimate the applicability of this system to optimize the spraying of oxide and carbide coatings (based on the examples of Al2O3, Cr3C2 and other powders). The analysis of possible parameters of the produced flow after the torch with intensifier was performed for the cases of main C–H–O–N–Ar–Me (Me = Al, Cr) systems and additional C–H–O–Al-system to assess the potential of this system to modify the technology of oxide and carbide ceramic coatings formation. New regimes, which were analyzed in our research as the simulants of Al2O3 spraying, surpass on calculated energy efficiency characteristics (by 10–20 %) one of the new prospective spraying methods with (СO2+СH4)-plasma, as well as the conventional method of powder heating during the spraying with N2-plasma. The case of our proposed fuel assisted process (FA-APS) with liquefied petroleum gas (LPG) fuel for the heating of ceramic powders (especially, Al2O3) demonstrates the advantage of the process (in particular, on the energy efficiencies and energy consumption) in a comparison with the conventional regimes of APS of the powders (in N2 plasma of the standard torch). For the variants of the FA-APS with Al2O3 and Cr3C2 feedstock powders it was established to be potentially possible to obtain (at the moderate values of total electric energy consumption for the torch and auxiliary equipment, – near 1.8 and 1.0 kWh/(kg of product)) such high level of the process productivity on the final product as approximately 17 and 28 kg/h, respectively; at the values of required power of the torch: 28.2 and 22.3 kW.Одно из перспективных направлений в технологиях газотермического, в том числе плазменного, напыления функциональных керамических покрытий, – это разработка новых их вариантов, с применением ввода в теплоноситель недорогих смесей промышленных углеводородов с окислителем для снижения энергоемкости процесса. Такую плазменно-топливную разновидность наиболее перспективно использовать для получения тугоплавких функциональных покрытий. Для этой цели нами рассмотрена возможность модернизации промышленной системы для напыления керамических порошковых материалов на основе дугового плазмотрона на 25–40 кВт путем использования пробного варианта топливного газо-вихревого интенсификатора. При этом был проведен термодинамический анализ систем C–H–O–N–Ar–Me (Me = Al, Cr) и C–H–O–Al с целью моделирования возможных параметров генерируемой высокотемпературной струи после плазмотрона с данным интенсификатором для определения применимости такой системы для формирования оксидных и карбидных покрытий (на примере нескольких порошковых материалов, в том числе Al2O3, Cr3C2). Изученные нами новые режимы-имитаторы напыления оксида алюминия по расчетным параметрам энергоэффективности на 10–20 % превосходят как традиционный способ нагрева порошков при напылении (в N2-плазме), так и современный, разработанный в ряде исследований способ напыления в условиях смесевой (СO2+СH4)-плазмы. Показано, что предложенный вариант для модернизации процесса напыления с использованием промышленного пропан-бутанового топлива (сжиженного газа) позволяет в термодинамически равновесных условиях получить небольшое преимущество, по сравнению с традиционным плазменным напылением, при нагреве и плавлении керамических материалов (в особенности, Al2O3) по таким параметрам, как удельные энергозатраты и энергетические КПД процесса. Также установлено, что для расчетных случаев систем с оксидноалюминиевым и с карбиднохромовым порошками (сырьем) потенциально возможная производительность процесса по нагреваемым до плавления порошкам составляет соответственно 17 и 28 кг/ч при общих удельных энергозатратах EC не выше, чем 1,8 и 1,0 кВтч/(кг продукта) и при требуемой мощности плазмотрона l 28,2 и l 22,3 кВт для нагрева этих двух вариантов сырьевых порошков

Оптимизация конфигурации двухмасштабных оксидных структур для фотокаталитических приложений

Photocatalytic active materials are very popular in the modern trend of increasing the environmental friendliness of production processes and vital activities. Effective photocatalysts are the oxides of certain metals (titanium, tungsten, zinc, etc.), which can be obtained by electrochemical methods. The additional use of photolithography to force irregularities on the surface of the photocatalyst with a given configuration increases the efficiency of purifying aqueous solutions under the influence of ultraviolet and visible radiation. The purpose of this work is to study the effect of substrate structuring on the liquid flow as part of a model experiment. Modeling in the COMSOL Multiphysics® software package was performed using the finite element method in the approximation of an absolutely incompressible fluid and a k-ε turbulence model. The results obtained made it possible to increase the efficiency of photocatalytic water purification in a flow system in the presence of a photocatalyst with a surface containing configuration elements in the form of ribs with gaps. The optimal dimensions of the ribs according to the results of estimating the liquid flow rate and the region of effective mixing were: rib height h = 0.25-1 mm, rib width w = 1 mm, intercostal gap g = 5 mm. The millimeter range of configuration elements' dimensions makes their manufacture simpler in comparison with the elements of micron and submicron dimensions and helps to expand the options for the technologies used to produce photocatalytic active substrates. In addition to photolithography and electrochemical methods, it is also possible to use chemical etching and sol-gel technology to obtain combined photocatalysts with a given surface configuration.Фотокаталитически активные материалы являются весьма востребованными в свете современных тенденций повышения экологичности процессов производства и жизнедеятельности. Эффективными фотокатализаторами являются оксиды некоторых металлов (титана, вольфрама, цинка и др.), которые могут быть получены электрохимическими методами. Дополнительное использование фотолитографии с целью создания на поверхности фотокатализатора неровностей с заданной конфигурацией повышает эффективность очистки водных растворов под воздействием ультрафиолетового и видимого излучения. Целью данной работы является исследование влияния структурирования подложки на скорость протекания потока жидкости в ее присутствии в рамках модельного эксперимента. Моделирование в программном пакете COMSOL Multiphysics® проводили методом конечных элементов в приближении абсолютно несжимаемой жидкости и k-ε модели турбулентности. Полученные результаты позволили прогнозировать повышение эффективности фотокаталитической очистки воды в проточной системе в присутствии фотокатализатора с поверхностью, содержащей конфигурационные элементы в виде ребер с зазорами. Оптимальные размеры ребер по результатам оценки скорости потока жидкости и области эффективного перемешивания составили: высота ребра h = 0,25-1 мм, ширина ребра w = 1 мм, межреберный зазор g = 5 мм. Миллиметровый диапазон размеров конфигурационных элементов делает их изготовление более простым по сравнению с элементами микронных и субмикронных размеров и способствует расширению вариантов применяемых технологий для получения фотокаталитически активных подложек. Помимо фотолитографии и электрохимических методов также возможно использование химического травления и золь-гель технологии для получения комбинированных фотокатализаторов с заданной конфигурацией поверхности

Разработка энергоэффективных режимов установок для тепловой обработки бетонных изделий с использованием численных методов расчета

Production of concrete and reinforced concrete products in the conditions of the Republic of Belarus and in the countries with similar climatic conditions requires heat treatment in heat-technological installations in order to achieve the desired strength of the products at the appointed time, which consumes a great amount of thermal energy. In this case, the purpose of equipment operating modes is associated with a number of difficulties when it comes to new products of com-plex spatial configuration and structure. The optimality criteria of such modes are, as a rule, the duration and temperature limits of processing, providing the required strength with minimal energy consumption. In the conditions of serial production in the case of structurally simple objects, the assignment of heat treatment modes is carried out empirically. As the analysis shows, the modes obtained in this way do not meet the above criteria, especially from the standpoint of energy saving. The paper, using a mathematical model previously developed by the authors, proposes dependencies for calculating the optimal modes of heat treatment of concrete products that are distinguished by a complex spatial shape and multi-component structure. The method is based on three-dimensional transfer equations, taking into account internal sources of heat release due to the ongoing hydration reaction of the active components of the cement clinker, and the boundary conditions cor- responding to the structure of the processed product, as well as the type of heat technology device for accelerated hydration. Equations are proposed for calculating the amount of heat energy supplied to the processed product providing a given strength at a specified time. On the example of a manufactured industrial concrete product and for the conditions of an actually used device for accelerated hydration, a comparison has been made between two limiting modes of heat treatment: with isothermal exposure and in its absence. As a result of the performed calculations, the dependences of energy consumption, temperature fields and the degree of hydration in the product for both modes have been obtained and an energy-saving mode of heat treat-ment corresponding to the case under consideration has been developed. It is shown that the used numerical method allows to solve problems of this type and to achieve thermal energy savings.= Производство бетонных и железобетонных изделий в условиях Республики Беларусь и в странах с аналогичными климатическими условиями требует проведения тепловой обработки в теплотехнологических установках с целью достижения продукцией заданной прочности в назначенное время, на что расходуется большое количество тепловой энергии. Назначение режимов работы оборудования в этом случае сопряжено с целым рядом трудностей, когда речь идет о новых изделиях сложной пространственной конфигурации и структуры. Критериями оптимальности таких режимов выступают, как правило, продолжительность и температурные пределы обработки, обеспечивающие требуемую прочность при минимальном потреблении энергии. В условиях серийного производства в случае конструктивно простых объектов назначение режимов тепловой обработки осуществляется опытным путем. Как показывает анализ, полученные таким образом режимы не отвечают названным выше критериям, особенно с позиций энергосбережения. В статье с использованием ранее разработанной авторами математической модели предлагаются зависимости для расчета оптимальных режимов тепловой обработки бетонных изделий, отличающихся сложной пространственной формой и многокомпонентной структурой. Метод основан на трехмерных уравнениях переноса с учетом внутренних источников тепловыделений, обусловленных протекающей реакцией гидратации активных компонентов цементного клинкера, и граничных условий, соответствующих структуре обрабатываемого изделия, а также виду теплотехнологического устройства для ускоренной гидратации. Предложены уравнения для расчета количества подводимой к обрабатываемому изделию тепловой энергии, обеспечивающей заданную прочность в назначенное время. На примере выпускаемого промышленного бетонного изделия и для условий реально применяемого устройства ускоренной гидратации выполнено сравнение двух предельных режимов тепловой обработки: с изотермической выдержкой и без нее. В результате расчетов получены зависимости энергопотребления, температурных полей и степени гидратации в изделии для обоих режимов и разработан соответствующий рассматриваемому случаю энергосберегающий режим тепловой обработки. Показано, что используемый численный метод позволяет решать задачи подобного типа и добиваться экономии тепловой энергии