Основа системы оповещения

Оповестить население - значить предупредить его о надвигающемся наводнении, лесном пожаре, землетрясении или другом стихийном бедствии, передать информацию о случившейся аварии или катастрофе. Для этого используются все средства проводной радио- и телевизионной связи. 

В Российской Федерации, как ни в какой другой стране, широко распространена радиотрансляционная сеть. Подавляющее большинство предприятий, объектов сельского хозяйства, учебных заведений имеют свои местные радиоузлы. Дополняются они не менее мощной системой республиканских, краевых и областных телевизионных центров и ретрансляторов, широковещательных и местных радиостанций. ИТАК, До населения сигналы оповещения, как правило доводятся при помощи сирен, а также по сетям проводного вещания, радиовещания и телевидения в течение 2-3 минут.  Для обеспечения сплошного звукового покрытия они размещаются на крышах высоких зданий. При этом одна электросирена типа С-40 обеспечивает эффективную площадь звукопокрытия в городе с высокоэтажной застройкой порядка 0,3-0,7 км² . Другим эффективным средством оповещения населения, находящегося вне дома, являются уличные громкоговорители.

Поэтому для оперативного локального информирования населения целесообразно использовать мобильные маломощные передатчики. Эти передатчики могут обеспечить надежную передачу информации о ЧС в части отдельного небольшого населенного региона, где имеются техногенные риски. В рамках требований Общероссийской комплексной системы оповещения населения (ОКСИОН) необходимо обеспечить гарантированное информирование более 60 млн. человек, однако в настоящее время оповещение охватывает значительно меньшее количество людей [1]. Радиотелевизионная система локального оповещения населения позволит, наряду с другими существующими системами, передать информацию значительно большему количеству людей, сократить сроки доведения информации до населения, превентивно обучить население поведению при ЧС, а также уменьшить затраты федерального бюджета на ликвидацию последствий ЧС.

Оповещение водителей автотранспорта

Библиографический список

1. Система оповещения о чрезвычайных ситуациях в России (ОКСИОН) [Электронный ресурс]. URL: https://ria.ru/spravka/20120709/695273995.html. (Дата обращения: 27.03.2014).

2. Эффективное оповещение населения в случае ЧС [Электронный ресурс]. URL: https://d66.ru/stati_1/27314/page/1/ (Дата обращения: 27.03.2014).

УДК 331.47 Винокурова А.М., группа БТП-109, ВлГУ

Научный руководитель доцент Баландина Е.А.

Термист выполняет работы по закалке, отжигу, отпуску, цементации рабочих частей оснастки из различных металлов. В процессе выполнения технологического процесса используются камерные электрические печи СНО – 6.12.4/10И2, ПКМ 4.8.2,5/11,5, ПКМ 6.12.5/12,5, НКО 8.10.8/7, селитровые ванны, соляные электрованны СВС 2.5/13-И2, ванны с маслом, с водой. На исследуемом рабочем месте была проведена инструментальная оценка факторов производственной среды, с целью выявления вредных и опасных факторов.

Проанализировав вредные и опасные факторы, приходим к выводу, что наибольшую опасность на работника в термическом цеху представляет повышенная температура материалов и поверхностей оборудования, повышенный уровень теплового излучения, а также выделения в рабочую зону повышенного содержания углерода оксида и едких щелочей (растворов в пересчете на гидроксид натрия).

Рабочее место термиста по факторам производственной среды и трудового процесса оценивается как класс 3.4. Такой класс условий труда требует незамедлительных мероприятий по нормализации вредных производственных факторов.

Для создания требуемых параметров на рабочем месте термиста термический цех необходимо оборудовать общеобменной приточно – вытяжной и местной вентиляцией.

Для защиты от теплового излучения и высоких температур воздуха необходимо использовать местную приточную вентиляцию. Она подаёт воздух не во все помещения, а лишь в ограниченную часть. В термическом цехе целесообразно использовать воздушный душ. Воздушный душ необходимо установить около каждой печи, расположенной в термическом цехе.[1]

В термическом цехе необходимо усовершенствовать систему местной вытяжной вентиляции. Необходимо устанавливать местные отсосы над загрузочными отверстиями печей, ваннами промывки, нейтрализации, очистки, над электромасляными ваннами. Над соляной ванной необходимо устанавливать вытяжной зонт, на селитровые ванны необходимо установить бортовой отсос, чтобы снизить выброс вредных веществ. Не допускается объединять воздуховоды вытяжных систем от термических печей и от закалочных масляных ванн (из-за возможного возгорания масла). Воздух, удаляемый из производственных помещений и от оборудования, перед выбросом в атмосферу должен быть подвергнут очистке от вредных веществ, вследствие этого необходимо ставить фильтры [2].

В результате выполнения всех мероприятий по улучшению условий труда можно достичь допустимого и оптимального состояния рабочего места термиста и повышения его трудоспособности.

2. Межотраслевые правила по охране труда при термической обработке металлов [Текст]: ПОТ Р М 005-97: утв. Постановлением Минтруда Рос. Федерации 29.09.97: ввод. в действие с 01.08.98. – М: ПИО ОБТ,1998.

УДК 331.44 Перепелкин В.М., группа БТП-109, ВлГУ.

Научный руководитель доцент Баландина Е.А.

Эргономика (от греч. ergon - работа, nomos - закон) как одно из направлений науки охраны труда, сформировалась на стыке медико-биологических и технических наук. Главной целью данной науки является разработка рекомендаций для проектирования машин и механизмов, пультов, рабочих органов, органов управления и рабочих мест, учитывая гигиенические, психофизиологические, психоэмоциональные, антропометрические параметры человека, которые направлены на оптимизацию его работы с оборудованием и производственной средой в процессе трудовой деятельности.

В рассматриваемом аспекте можно сделать вывод, что цель эргономики: предупреждение заболеваний и травм, повышение производительности труда, облегчение условий труда. Мощный скачок в развитии наука эргономика получила в 1920-х годах, в связи со значительным усложнением техники. Однако в последнее время эргономика отходит от классического определения и перестаёт быть напрямую связана с производственной деятельностью.

Рассмотрим конкретные примеры применения эргономики при проектировании рабочих мест.

Например, перед инженерами стоит задача спроектировать рабочее место оператора. Необходимо решить три основных вопроса: спроектировать рабочую позу; определить зоны рабочего места, в которых можно работать с той или иной степенью удобства; разместить на рабочем месте органы управления и средства отображения информации. При решении этих вопросов необходимо руководствоваться одним из основных принципов эргономики - принципом экономии рабочих движений и принципом более эффективного их применения.

Ещё одним примером может служить проблема правильной организации рабочего места офисного работника. Перечень болезней, характерных для людей «сидячих» профессий впечатляют. При грамотном подходе к вопросам эргономики, от большей части этих проблем можно избавиться, а выигрыш во времени при работе на правильно спроектированном рабочем месте может достигать порядка 40 минут рабочего времени в день.

Научная организация труда охватывает как физический, так и умственный труд. При умственном труде значительно сокращается двигательная активность, поэтому изменяются обменные функции организма.

Рациональная организация труда, в том числе умственного, требует соблюдения ряда условий:

• "вхождение" в работу должно быть постепенным;

• необходимо соблюдать последовательность и систематичность в труде;

• необходимо соблюдать оптимальный темп и ритм работы;

• важно учитывать индивидуальные особенности человека;

• оптимальным должен быть режим не только труда, но и отдыха.

Таким образом, от того, насколько правильно (эргономично) спроектированы рабочие места, во многом будет зависеть комфортность условий, в которых работает человек, безопасность обслуживания техносистем, сохранение жизни и здоровья работников.

1. Зациорский В., Аурин А. Эргономическая Биомеханика. // Журнал: Наука и Жизнь, 1985, №3, С. 14. – ISSN: 0028-1263

2. Мунипов В. М., Зинченко В. П. Эргономика. — Логос, 2001. — С. 356. — ISBN 5-94010-043-0

УДК 331.45 Плохов А.Г., группа БТП-109, ВлГУ

Научный руководитель доцент Баландин В.М.
ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТЫ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЗА СЧЕТ ПЕРЕХОДА

НА ЧАСТОТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
Производство подъемно-транспортного оборудования всегда было одной из самых динамично развивающихся отраслей машиностроения. Уже в начале 19 века в Англии появились краны, конструкции которых сделаны из металла, а в качестве привода лебедки использовался паровой, а затем, в 1847 году и гидравлический двигатель. История развития привода крана продолжилась использованием двигателя внутреннего сгорания (к концу 19 века) и, наконец, электродвигателя, который оказался самым приемлемым инструментом для перемещения груза.

Для подъема груза и перемещения устройства захвата сейчас используют разные типы электродвигателей: асинхронные с фазным ротором, асинхронные с короткозамкнутым ротором, а так же двигатели постоянного тока. Все механизмы крана имеют кратковременный (S2) и повторно-кратковременный режим работы. (S3). То есть, работа крана подразумевает частые пуски электродвигателей и его механизмов. Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют небольшие пусковые токи за счет включения в цепь ротора сопротивления (реостатный пуск), разгон двигателей происходит в функции времени посредством реле времени. К недостаткам использования двигателей данного типа относятся: наличие большого количества контактной аппаратуры требующей обслуживания, резисторы в цепи ротора имеющие большие габариты и выделяющие тепло, отсутствие возможности плавного регулирования скорости.

Двигатели постоянного тока применяют там, где требуется плавное и глубокое регулирование скорости вращения вала двигателя (например, при высотном строительстве). Регулирование скорости в этом случае осуществляется тиристорным преобразователем. К недостаткам применения двигателя данного типа можно отнести сложность его конструкции, большую массу, стоимость и потребность в периодическом обслуживании щеточного узла. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором использовались, как правило, в приводе, где не требуется регулирование скорости. Основным их недостатком являлся пусковой ток, который в 6-7 раз превышал номинальный. Асинхронные двигатели имеют простую конструкцию, надежны в эксплуатации, не требует обслуживания. Появление частотных преобразователей , позволяющих регулировать скорость вращения асинхронных электродвигателей позволило применять их на всех механизмах крана. Частотные преобразователи позволяют плавно разгонять и останавливать двигатели по заданному закону, регулировать скорость перемещения тележки, крана, подъема груза в процессе работы. К частотным преобразователям, применяемым в крановом оборудовании, предъявляются определенные требования. В первую очередь это должны быть модели с векторным управлением для обеспечения динамичной работы привода, способные поддерживать требуемый момент на валу асинхронных двигателей даже на малых частотах вращения. Так же это должны быть устройства способные противостоять вибрациям (механическая конструкция крана склонна к колебаниям), имеющие набор специальных функций и высокую перегрузочную способность и широкий диапазон рабочих температур.

Возможность регулирования скорости вращения двигателей с помощью частотных преобразователей позволяет решать следующие задачи характерные для ПТО:

1) Простота организации системы управления приводами. Стандартные дискретные и аналоговые сигналы управления заводятся напрямую из контроллера в частотные преобразователи. Все ПЧ можно объединить в одну сеть (например, Profibus), при этом выдавать оператору широкий спектр диагностических сообщений.

2) Плавный разгон и останов механизмов крана. Снижаются механические нагрузки и удары на конструкцию крана. Законы разгона и торможения программируются непосредственно в частотных преобразователях.

3) Компенсация смещения, перемещение по кривым траекториям. В случае обширной зоны работы траектория движения обеих ходовых частей крана может изменяться. Тогда ходовые части приводятся в движение от раздельных частотных преобразователей, которые обеспечивают одно и то же заданное значение скорости. Смещение компенсируется за счет подачи на частотный преобразователь одной из ходовых частей дополнительного задания, величина которого вычисляется механически, либо с помощью лазерных датчиков.

4) Управление электромеханическим тормозом. Преобразователи, применяемые в кранах должны иметь эту функцию. Все двигатели ходовой части снабжены электромеханическим тормозом, который накладывается сразу после ее останова.

В случае с механизмом подъема, тормоз должен открываться в точке, когда создается достаточно большой момент, необходимый для удержания груза, но недостаточный для ускорения.

5) Рекуперация энергии. При торможении ходовой, поворотной части, лебедки, асинхронные двигатели работают в генераторном режиме. При этом может выделяться достаточно большое количество энергии (особенно при опускании тяжелого груза с большой высоты). Эту энергию можно рассеивать на тормозных резисторах (преобразователь частоты должен иметь возможность его подключения), либо вернуть обратно в сеть электропитания. Нужно отметить, что организация рекуперации энергии в сеть (необходимо использовать специальный преобразователь частоты, либо дополнительный преобразователь частоты, работающий в режиме рекуперации) требует значительных вложений, поэтому при проектировании системы управления крана требуется провести расчет экономической эффективности, достигаемой от ее внедрения.

Так же для повышения КПД крановой установки, преобразователи частоты можно объединить по шине постоянного тока, при этом привод, работающий в генераторном режиме, будет отдавать свою энергию приводам, работающим в двигательном режиме.

Разработка преобразователей частоты специализированных для крановых применений не стоит на месте, современные модели позволяют управлять все большим количеством вспомогательных устройств крана (что делает возможным в некоторых случаях отказаться от внешнего контроллера), используют специальные алгоритмы, предотвращающие раскачивание груза, регулирования скорости в зависимости от нагрузки, выбор слабины каната и т.д.

Для подъемно-транспортного оборудования широко применяются следующие модели преобразователей частоты: VLT® AutomationDrive FC302 фирмы Danfoss, Optidrive Plus фирмы Invertek, Unidrive SP производства Control Techniques.
Библиографический список

1. Белов, С.В. Средства защиты в машиностроении: Расчет и проектирование: Справочник/ С.В.Белова, А.Ф.Козьякова, О.Ф.Партолина, под общ. ред. С.В. Белова – М.: Машиностроение, 1989. – 368 с.:ил. Библиогр.: с.357-362– ISBN 5-217-00407-X.

2. Джундибаев В.Е. Теоретические основы обеспечения функциональной устойчивости работы ленточных конвейеров на базе совершенствования технической диагностики. Автореферат диссертации на соиск. ученой степени д.т.н. Алматы, 2009-15с.УДК 621.867

УДК 331.45 Тимошенко С.В., группа БТП-109, ВлГУ

Научный руководитель доцент Баландин В.М.

В настоящей статье рассматривается первое направление, так как телемеханизация газового оборудования путем установки программно-аппаратных комплексов телемеханики позволяет контролировать все параметры газа, обеспечивает удаленный контроль над установкой.

Стандарт организации Газпром 2-3.5-051-2006 «Методика оценки технического состояния и целостности газопроводов» устанавливает методику расчета вероятности безотказной работы элементов газопровода, ГРУ, ГРП и др.

Предположим следующее: имеется тупиковое (последовательное) соединение элементов газораспределительной сети из четырех участков с надежностью 0.97; 0.98; 0.94; 0.96 и путевыми расходами 150; 200; 250; 300 м³/ч. Общий объем газа, проходящего через газопровод, равен 900 м³/ч. По формуле для определения надежности газопровода при тупиковом соединении элементов:

где P_n — надежность n-го участков газопровода;

После подстановки всех параметров и вычислений надежность газопровода равна 0.9.

Предположим, что затраты на установку ПАКТ составляют 1000 у.е. Потери от аварии при наличии ПАКТ – 100. Данные занесены в таблицу.

Таблица

	Произошла авария	Не произошла авария
Установлен ПАКТ	1000+100	1000
Не установлен ПАКТ	100000	0

Вероятность аварии составит P=0.04 (1 раз в 25 лет). Тогда риск возникновения аварийной ситуации, который будет после внедрения ПАКТ, можно оценить по формуле:

здесь A₁ и A₂ – последствия в случае появления или отсутствия несчастного случая. Очевидно, что потери в случае отсутствия несчастного случая равны затратам на проводимое мероприятие. После подстановки всех параметров и вычислений потери при использовании ПАКТ составляют 1096 у.е., без установленного 96000 у.е. [1].

1. Барлоу Р., Прошан Ф. / Пер. с англ. И. А. Ушакова. Статистическая теория надежности и испытания на безотказность //– М.: Наука, 1984г. – 328с.

2. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

3. Жила В.А. Автоматика и телемеханика систем газоснабжения // – М.: Инфра-М, 2013. – 240с.

4. СНиП 42-01-2002. Газораспределительные системы. Дата введения 01.07.2003 г.

5. СТО Газпром 2-2.3-253-2009. Методика оценки технического состояния и целостности газопроводов. Дата введения 15.12.2008 г.

УДК 331.45 Винокурова А.М., группа БТП-109, ВлГУ

Научный руководитель доцент Туманова Н.И.

Компрессор – энергетическая машина или устройство для повышения давления и перемещения газа и их смесей. Обычно к компрессорам относят машины, обеспечивающие сжатие воздуха или газа до избыточного давления не ниже 0,015 МПа. Компрессорная установка – система для получения сжатого газа с заданными параметрами, состоящая из компрессора, привода, охладителей газа и воздуха, влагоотделителей, ресивера, трубопроводов, запорной, предохранительной и контрольно – измерительной аппаратуры.

Для предохранения от взрыва компрессорное оборудование должно иметь предохранительные, сигнализирующие и блокировочные устройства, срабатывающие автоматически и обеспечивающие последовательность выполнения технологических операций, а также безопасный режим работы компрессорного оборудования и его систем [1].

Для обеспечения безопасной эксплуатации компрессорное оборудование снабжается приборами для контроля параметров сжатия газа, перегрева установок, взрыва паров масла и продуктов их разложения. Обязательными элементами компрессорного оборудования и его систем должны быть манометры, термометры, автоматические регуляторы давления, предохранительные клапаны и запорные приспособления. Рекомендуется применение приборов дистанционного контроля давлений и температур с сигнализацией отклонений от заданных норм, а также применение регистрирующих приборов. Все установленные контрольно-измерительные приборы должны проходить государственные испытания [1].

Не допускается размещать компрессоры в помещениях, если в смежном помещении расположены взрывоопасные и химически опасные производства, вызывающие коррозию оборудования и вредно воздействующие на организм человека. Полы помещения следует выполнять из несгораемого износоустойчивого материала, ровными с нескользящей поверхностью, маслоустойчивыми. Помещение компрессорной установки в обязательном порядке оснащается вентиляцией.

Для уменьшения вибраций следует соблюдать следующие условия: площадки между смежными фундаментами компрессоров должны быть вкладными, свободно опирающимися на фундамент; трубопроводы, присоединяемые к машине, не должны иметь жесткого крепления к конструкциям зданий; трубопроводы, соединяющие цилиндры компрессора с оборудованием должны обеспечивать компенсацию деформаций.

Компрессорные установки следует оборудовать надежной системой воздушного или водяного охлаждения. Забор воздуха воздушным компрессором следует производить снаружи помещения компрессорной станции на высоте не менее 3 м от уровня земли. Для очистки всасываемого воздуха от пыли всасывающий воздухопровод компрессора оснащается фильтром, защищенным от попадания в него атмосферных осадков. Конструкция фильтрующего устройства должна обеспечивать безопасный и удобный доступ к фильтру для его очистки и разборки.

Для сглаживания пульсаций давлений сжатого воздуха или газа в компрессорной установке следует предусматривать воздухосборники или газосборники. Воздухосборник или газосборник устанавливают на фундамент вне здания и ограждают[2].

Для предупреждения аварийных ситуаций необходимо обеспечить постоянный контроль: давления и температуры сжатого газа после каждой ступени сжатия; температуры сжатого газа после холодильников; непрерывности поступления в компрессор охлаждающей воды; температуры охлаждающей воды; давления и температуры масла в системе смазки; величины тока статора, а при синхронном электроприводе - тока ротора электродвигателя; правильности действия лубрикаторов и уровня масла в них. Показания приборов через установленные инструкцией промежутки времени, но не реже чем через два часа, должны регистрироваться в журнале учета работы компрессора.

Следует производить регулярный наружный осмотр оборудования компрессорной установки, обтирку и очистку ее наружных поверхностей от пыли и грязи. Не допускаются утечки масла и воды, особенно попадание масла на фундамент. Причины утечки должны оперативно устраняться [2].

Необходимо соблюдать все меры безопасности в процессе эксплуатации компрессорного оборудования во избежание аварийной ситуации и взрыва.

1. ГОСТ 12.2.016—81. Оборудование компрессорное. Общие требования безопасности – Введ. 1983 – 01 – 01 – М.: ИПК Изд. – во стандартов, 2004. – 14 с. – (Система безопасности труда).

2. Правила устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов: ПБ 03-581-03: утв. Постановлением Госгортехнадзора Рос. Федерации 05.06.2003 : ввод. в действие с 18.06.2003. – М.: ПИО ОБТ, 2003. – 8с.

УДК 331.45 Михалев А.В., группа БТП-109, ВлГУ

Научный руководитель: доцент Туманова Н.И.
БЕЗОПАСНОСТЬ И УПРАВЛЕНИЕ В СИСТЕМЕ ОТ
Увеличение масштабов производства и технологических возможностей оборудования прямо пропорционально увеличению масштабов последствий от аварий на нём. В первую очередь страдают от этого работники, вследствие чего, компании стремятся повысить уровень безопасности технологических процессов и одновременно поднять эффективность производства. Наиболее результативным способом достижения обозначенных целей представляется создание, внедрение и сертификация интегрированных систем менеджмента (ИСМ), созданных на основе требований международных стандартов OHSAS 18000, ISO 9000, ISO 14001, SA 8000 (*), целью которых является совместное оптимальное управление рисками, позволяющее сократить требующиеся предприятию материальные и организационные ресурсы. Выбранное решение обуславливается тем, что ИСМ обеспечивают согласованность комплекса взаимодействующих и взаимосвязанных процессов, составляющих суть деятельности компании и оказывает весомое влияние на его успешную работу.

Для оснащения компании элементами эффективной системы менеджмента ОТ, промышленной и пожарной безопасности разработан международный стандарт OHSAS 18001, основанный на методологии У.Э. Деминга, более известной как цикл Деминга (Планирование-Действие-Контроль-Доработка), являясь при этом простейшим алгоритмом действий руководителя по управлению процессом и достижению целей компании. Цикл управления содержит 4 этапа (элемента) и начинается с планирования (рис. 1):

1) «Планирование» – разработка соответствующей политики (Программы) управления, выделение ресурсов и специалистов, структурная проработка системы ОТ, выявление опасных факторов и оценка рисков.

До реализации этого элемента необходимо установить общие и частные цели в области промышленной безопасности и здоровья (ПБЗ), для достижения которых и разрабатывается Программа менеджмента, включающая в себя План мероприятий по улучшению и оздоровлению условий труда, но только как составную часть, поскольку основные усилия должны быть направлены на улучшение ИСМ.

2) «Действие» – реализация и применение разработанной на 1 этапе программы ОТ.

Для выполнения этого элемента необходимо наличие документации ИСМ (процедур) и соответствующих ресурсов (материальных, финансовых, кадровых, интеллектуальных, организационных и др.)

3) «Контроль» – сбор информации и оценка результата на основе ключевых показателей эффективности, выявление, анализ и установление причин отклонений.

4) «Доработка» – пересмотр работы системы для непрерывного совершенствования и отработки системы во время следующего цикла.

Рисунок 1. Цикл Деминга

ИПАБ - систематический и документированный процесс, основанный на наблюдении за действиями работника во время выполнения им производственного задания, и последующей беседе между работником и аудитором [2], в результате которой работник сам осознает последствия своего опасного поведения и сам исправляет его, если таковое имеет место быть. По мнению авторов, внедрение процедуры ИПАБ способствует оптимальному переходу от соотношения 94/6 к соотношению 80/20. C учетом мнения коллектива компании совместно с процедурой ИПАБ должна разрабатываться Политика в области ПБЗ, понятная каждому работнику и воспринимаемая им как выражение его собственных взглядов и предпочтений.

Основным отличием современных систем менеджмента основанных на (*) от традиционной СУОТ (соответствие, как минимум, действующему законодательству) является то, что они направлены не на сохранение, а на непрерывное повышение уровня безопасности. Системы охраны труда и обеспечения безопасности труда, созданные на основе стандарта OHSAS 18001 способствуют, с одной стороны, уменьшению количества несчастных случаев на производстве, профзаболеваний персонала, производственных аварий, с другой стороны — повышает мотивацию к труду, увеличивает производительность труда, таким образом, улучшая другие экономические показатели.
Библиографический список

1. Мазур И.И., Шапиро В.Д. Управление качеством – М.: Высшая школа, 2003.

2. Михалев А.В., Туманова Н.И. Снижение травмоопасности на автотранспортных предприятиях – Владим.: издательство Владимирского государственного университета, 2013.

УДК 331.45 Соловых Ю.А., группа БТП-109, ВлГУ

Научный руководитель доцент Туманова Н.И.
Меры БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЛИТЬЕ ПЛАСТМАСС
В настоящее время с развитием всех видов промышленности происходит и рост производства изделий из пластмасс: все большее предпочтение отдается именно этим материалам вследствие их хороших механических, конструкционных свойств и небольшого веса.

Литье изделий из пластмасс связано с выделением в окружающую среду вредных и опасных химических веществ. В ходе технологического процесса выделяются такие вещества как формальдегид, фенол, стирол и появляются другие опасные и вредные факторы, которые определяют в целом состояние условий труда и загрязнение воздуха окружающей среды. [1]

На настоящий момент существует несколько технологий очистки воздуха от загрязняющих веществ: поглотительная (активированный уголь), скрубберы (поглощение в жидкость), биоочистка, дожигание, каталитическая, фотокаталитическая и газоразрядно-каталитическая. [2] Все эти технологии имеют свои недостатки.

Определенный интерес представляет метод, реализованный в газоконверторе «Ятаган», который является комплексной системой промышленной очистки воздуха.

Принцип действия промышленной системы очистки газов газоконвертор «Ятаган» основан на комбинированном воздействии объёмного барьерно-стримерного разряда, озона высокой концентрации и каталитического воздействия на молекулы газообразных загрязнений.

При пропускании загрязненного воздуха через газоконвертор «Ятаган» газоочистка производится в несколько основных стадий:

1. Предварительная газоочистка от взвешенных пылевых и аэрозольных частиц (фильтр очистки воздуха от пыли и аэрозолей).

2. Газоразрядная очистка. Очищаемый воздух, проходя через ячейки газоразрядного блока, подвергается воздействию объёмного барьерно-стриммерного разряда высокой частоты и напряжения. Конструкция газоразрядных ячеек разработана таким образом, чтобы каждая молекула загрязнений проходила через зону разряда и попадала под действие разряда не менее 5 раз. Вследствие воздействия этого и других физико-химических факторов происходит "развал" молекул, возбуждение образовавшихся атомов и радикалов. Одновременно происходит образование озона из кислорода воздуха. В результате физико-химических реакций, протекающих между частями молекул загрязнений и кислородом и озоном, происходит окисление образовавшихся атомов и радикалов озоном до безвредных углекислого газа СО₂ и воды Н₂О.

3. Каталитическая очистка необходима для полной очистки воздуха от загрязнений и окончательного удаления из него ядовитых и дурнопахнущих веществ.

Параметры питания газоразрядных ячеек газоконвертора и их конструкция позволяют создавать такие условия, при которых происходит полная деструкция молекул органических загрязнений и, в то же время, не происходит разложения молекул азота с последующим образованием его окислов.  

Таким образом, газоразрядно-каталитический газоконвертор «Ятаган» в результате газоочистки позволяет получить на выходе практически чистый воздух.

Все промышленные системы очистки газов, основанные на традиционных методах и технологиях очистки воздуха от газообразных загрязнений, имеют определенные ограничения при применении. Исключением является газоразрядно-каталитическая технология очистки, которая в свою очередь лишена практически всех этих ограничений.

1. Коуль А.Л. Очистка газа, пер. с англ., под ред. Абрамсона И.И. − М.: 1962. - 395 с.;

2. Юшин В.В., Попов В.М., Кукин П.П. и др. Техника и технология защиты воздушной среды. − М.: Высш. шк., 2005. - 391 с.

УДК 621.43 Федосов М.О., группа Д-109, ВлГУ

Научный руководитель доцент Игнатов М.С.
технико-экономические показатели одноцилиндровых дизелей воздушного охлаждения
В приведенном обзоре оценивались одноцилиндровые дизели следующих фирм: ОАО «АК Туламашзавод», ВМП «Авиек» (Россия); Shenguang, Yanmar, Wuxi kaiao (Китай); Kohler Diesel, Lombardini, Ruggerini (Италия), Farymann (Германия).

Рис. 1. Зависимость Nл от Vh

В данном сегменте лидером является фирма Lombardini, представляющая на рынке более 50% двигателей.

Конструктивно дизели имеют алюминиевый картер и чугунный цилиндр, двух клапанную головку цилиндра с впускным винтовым каналом и непосредственный впрыск топлива. Рабочий объем V_h одноцилиндровых дизелей находится в широком диапазоне от 0,211 л до 0,505 л (Рис. 1).

Полученные в ходе обзора данные позволили выявить зависимость литровой мощности N_л от рабочего объема цилиндра. Дизели с V_h < 0,4л имеют N_л в диапазоне 19,5…21,5 л.с./л. Однако при V_h > 0,4, литровая мощность значительно увеличивается до 23…25 л.с./л., что объясняется улучшением протекания рабочего процесса. Аналитически установлено, что увеличение V_h на 0,1 л приводит к повышению номинальной мощности на 2 кВт.

Удельный расход топлива g_e, находится в пределах 253…286 г/(кВт·ч), при этом, с уменьшением V_h наблюдается увеличение g_e. Исключением являются дизели ТМЗ, Wuxi kaiao KА 186F и Yanmar L100N у которых удельный расход топлива соответствует большим значением из указанного диапазона.

Одним из решающих показателей при использовании дизеля в составе переносной ДГУ или установки его на средства малой механизации является масса m. Из рис. 2 видно, что общая масса дизеля в сильной степени зависит от его рабочего объема. Сравнивая дизели с одинаковым V_h можно увидеть, что применение современных конструктивных решений и материалов при изготовлении двигателей позволяет снизить их массу в среднем на 10%. Следует отметить, что дизели производства ОАО «АК Туламашзавод» имеют на 20…25% большую на массу чем у двигателей аналогов. Видимо, это связано с использованием в их конструкции дополнительного уравновешивающего вала.

Практически все дизели являются длинноходными, отношение хода поршня к диаметру цилиндра лежит в диапазоне 1,02…1,27, что объясняется возможностью организовать более совершенный рабочий процесс.

Рис. 2. Зависимость m от Vh

Сравнивая зарубежные конструкции с отечественной разработкой ОАО «АК Туламашзавод» (дизель ТМЗ-520Д), можно сделать вывод, что по таким показателям как N_л, g_e, токсичность, уровень шума дизель находиться на уровне современных зарубежных аналогов, однако следует отметить, что при рабочем объеме превышающем 0,5 л многие фирмы переходят на производство двухцилиндровых дизелей, что для ТМЗ-520Д практически не реализуемо из-за уникальной конструкции картера с разъемом вдоль оси цилиндра. Поэтому следует признать целесообразным дальнейшее увеличение рабочего объема.

Научный руководитель профессор Гоц А.Н.

Приведем расчет кривошипной головки шатуна, на примере поршневого двигателя с принудительным зажиганием.

В настоящее время расчет деталей ДВС проводится с использованием МКЭ. На стадии доводки конструкции проводить экспресс-расчеты, которые позволяют в самые кротчайшие сроки найти ответы на интересующие нас вопросы.

Покажем методику расчета кривошипной головки шатуна по следующим исходным данным: n_ххmax = 5700 мин^-1; угловая частота вращения ω=πn_xxmax/30=596,5 с^-1; d_шш=46,5 мм; толщина стенки вкладыша t_в=2 мм, расстояние между шатунными болтами С_б =64 мм; длина кривошипной головки l_к =26 мм.

На кафедре ТД и ЭУ предложен расчет кривошипной головки с использованием графиков. На рис.1 приведена расчетная схема кривошипной головки, нагруженной силой инерции, а на рис. 2 графики для расчета М₀ и N₀.

На такте расширения кривошипная головка шатуна подвергается сжатию от сил газовых и инерционных.

Исходные данные: n = 5400 мин^-1; ω=πn/30=565,2 с^-1; r= 42,5 мм – радиус кривошипа; l_ш = 136 мм – длина шатуна; =0,312; D_г =30 мм; d=24 мм; d₁= 20 мм; δ_в=2 мм; L₁=83 мм; a= 32 мм; h_г=6 мм; d_к= 51 мм; d_шш=46,5 мм; масса поршневой группы m_пг=0,785кг (рис. 4).

На рис. 1 приведена расчетная схема кривошипной головки, нагруженной силами инерции, а на рис. 2 графики для определения внутренних силовых факторов.

Рис. 1. Расчетная схема для определения напряжений в кривошипной головке шатуна при сжатии	Рис. 2. Зависимость силовых факторов в среднем сечении нижней крышки кривошипной головки шатуна от угла φз заделки при действии силы инерции

Библиографический список

1. 
   Кинематика и динамика кривошипно-шатунного механизма поршневых двигателей: учеб. пособие / А.Н. Гоц ; Владим. гос. ун-т. – Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2006. - 104 с.
   
2. 
   Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие для вузов/А.И. Колчин, В.П. Демидов. – 4-е., стер. – М.: Высш. шк., 2008. – 496 с.
   
3. 
   Расчеты на прочность деталей и ДВС при напряжениях, переменных во времени: учебное пособие/ А.Н. Гоц. – 3-е изд., испр. и доп. – М.:ФОРУМ;инфра-м, 2013.-208с.- (Высшее образание. Бакалавриат).
   

УДК 621.43 Бекетова Т.Н., группа Д-110, ВлГУ

Научный руководитель профессор Гоц А.Н.
РАСЧЁТ КОРЕННОЙ ШЕЙКИ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ
Не смотря на то, что расчёт коренных шеек приводится во многих учебниках, предлагаемый расчёт отличается по следующим параметрам:

- коэффициент концентрации напряжений выбираем по реальному радиусу галтели;

- коэффициент влияния среднего напряжения на предел выносливости _ для всех машиностроительных материалов рассчитывается по формуле А.Н. Гоца и приведён в таблицах.

Для расчёта коренной шейки требуются следующие данные: диаметр коренной шейки d_кш=51мм, радиус галтели в сопряжении шеек со щекой r=2мм. Коленчатый вал изготовлен из чугуна ВЧ40 с пределом выносливости при симметричном цикле при кручении t_-1 =198 МПа.

Расчёт считается на двух режимах и выбирается наиболее нагруженный вал.

Максимальный и минимальный крутящие моменты на основе динамического расчёта (расчёт не приведён) [1]:

Коренная шейка рассчитывается только на кручение в двух сечениях:

- сечение I-I – по прилеганию к щеке;

- сечение II-II – по центру отверстия для смазки.

Максимальное и минимальное касательные напряжения:

где м³ – момент сопротивления коренной шейки при кручении.

Тогда:

Мпа; МПа.

Определим амплитудное и среднее напряжения:

Запас прочности n_τ коренной шейки от действия переменного крутящего момента находим по формуле [2]:

Здесь приняты при r/d_шш=0,0392 (K_τ)_Д=4,04 – эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении;

Учет влияния крутильных колебаний производится приближенно: в запас прочности вводится коэффициент динамического усиления λ_д. Для четырехцилиндрового двигателя λ_д=1,21 [2].

Запас прочности с учетом коэффициента динамического усиления[2]: .

Таким образом, действительный запас прочности равен

Аналогично проводим расчёт для сечения II-II.

1. Кинематика и динамика кривошипно-шатунного механизма поршневых двигателей : учеб.пособие / А.Н. Гоц ; Владим. гос. ун-т. – Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2006. - 104 с.

2. Расчеты на прочность деталей и ДВС при напряжениях, переменных во времени: учебное пособие /А.Н.Гоц.—3-е изд., испр. и доп.—М.:ФОРУМ;ИНФРА-М, 2013.-208с.-(Высшее образование. Бакалавриат).

УДК 621.43 Эйдель П.И.., аспирант кафедры ТД и ЭУ, ВлГУ

Селиванов Н.М., студент гр. Д –110,ВлГУ

Научный руководитель д.т.н., профессор Драгомиров С.Г.

Рис. 1 Внешний вид опытного образца фильтра охлаждающей жидкости

На основе анализа патентной и научно-технической литературы предложен оригинальный вариант конструкции фильтра, в котором частицы загрязнений отбрасываются на периферию за счет создания закрутки потока и действия центробежных сил, где попадают в специальную щель для сбора загрязнений, и далее – в полость для их удержания.

Фильтр для охлаждающей жидкости, позволяет удалять из жидкости загрязнения размером более 40 мкм с эффективностью 60…95% (в зависимости от размера частиц), что повышает надежность и технические характеристики системы охлаждения поршневого двигателя. Конструкция фильтра аналогов в России и за рубежом не имеет.
Библиографический список

1. 
   R.D. Hudgens. SAE Technical Paper Series. Filtration of Coolants for Heavy Duty Engines/ Fleetguard Inc. – 2010. – 17 pp.
   
2. 
   Map Controlled Cooling System. – Проспект фирмы Behr Thermotronik. – 2009. - 5 с.
   

УДК 621.43 Селиванов Н.М., группа Д-110, ВлГУ

Научный руководитель д.т.н. профессор Драгомиров С.Г.
ПРИМЕНЕНИЕ USB-МИКРОСКОПА ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕМЕНТОВ АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
В последние годы при проведении научных исследований появилась возможность использования специализированного высокоточного оборудования и приборов высоких технологий. В число таких приборов входит и USB-микроскоп. Он представляет собой миниатюрную видеокамеру, размещенную на специальном штативе и подключенную к компьютеру через USB-порт. Такой микроскоп позволяет вести фото и видеосъемку микрообъектов.

Особенностью USB-микроскопа является то, что он удачно подходит для изучения каких-либо предметов на микроскопическом уровне и точного измерения расстояний, площадей, углов и радиусов наблюдаемых объектов (точность ± 1 микрометр) с помощью прилагаемого программного обеспечения. Итакой микроскоп может быть необходим инженеру и исследователю, которые выполняют мелкие и точные ремонтные работы, обнаружение микротрещин, контроль качества работы.

В научных исследованиях микроскоп может применяться для:

- подготовки материалов и образцов;

- анализа поверхности;

- исследования микроструктуры металлов.

В промышленности он позволяет решать следующие задачи:

-создание изображений высокого разрешения;

-снятие микрохарактеристик 2D и 3D;

- проведение динамических экспериментов с материалами.

В области автомобильной техники он может применяться для диагностики отдельных элементов и узлов двигателя. Например, можно исследовать распылители форсунок (бензиновой и дизельной), а также другие элементы форсунок (рис. 1 и 2). Если изучить при достаточном увеличении верхние и нижние резиновые уплотнительные кольца бензиновых форсунок, то можно принять решение о их замене по состоянию поверхностей.

Рис. 1.Внешний вид распылителя форсунки.	Рис. 2. Внешний вид фильтр-сетки форсунки.
Рис. 3. Вид поверхности поршневого кольца

Спектр применения USB-микроскопов очень широк для применения в автомобильной диагностике. Например, кроме описанных применений можно изучать печатные платы котроллеров двигателя, делать сложные анализы поверхностей трущихся деталей и др.

УДК 621.43 Гамаюнов А.Ю., группа Д-109, ВлГУ

Научный руководитель д.т.н. профессор Драгомиров С. Г.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
На сегодняшнем этапе развития двигателестроения к системе жидкостного охлаждения (СЖО) предъявляются следующие требования: - поддержание оптимального температурного состояния на всех режимах работы двигателя, быстрое достижение рабочей температуры после запуска и предотвращение перегрева.

С помощью традиционной СЖО с термомеханическим термостатом, насосом с механическим приводом и вентилятором, достичь решения этих задач практически невозможно из-за органических недостатков элементов такой системы.

Классический термомеханический термостат имеет следующие принципиальные и неустранимые недостатки [1]:

• 
  не позволяет стабильно поддерживать температуру охлаждающей жидкости (ОЖ) на различных режимах его работы;
  
• 
  не дает возможности гибко регулировать температуру ОЖ в зависимости от режимов работы двигателя;
  
• 
  растягивает процесс прогрева холодного двигателя из-за раннего начала открытия клапана и перепуска ОЖ через радиатор еще до полного завершения прогрева.
  

• 
  скорость циркуляции ОЖ является величиной не оптимальной для большинства режимов работы двигателя;
  
• 
  увеличенное время прогрева двигателя после запуска, вследствие чего повышенный расход топлива и выброс ВВ с ОГ;
  
• 
  прекращение циркуляции ОЖ после остановки двигателя, что приводит к возникновению чрезмерной термической нагрузки на детали ДВС;
  

В настоящее время созданы термостаты с электронным управлением, включающие шаговые двигатели для позиционирования запирающего элемента клапана, различные датчики для контроля положения клапана, встроенные средства диагностики и др.

Для адаптивных СЖО разрабатываются жидкостные насосы с электроприводом. Основным преимуществом такого насоса является независимость скорости циркуляции охлаждающей жидкости от частоты вращения коленчатого вала. Привод жидкостного насоса осуществляется при помощи электрического двигателя, частота вращения ротора которого, определяется по команде электронного блока управления.

Таким образом, при использование адаптивной СЖО достигаются следующие результаты:

• 
  поддержание оптимальной температуры ОЖ в зависимости от нагрузки, частоты вращения коленчатого вала;
  
• 
  уменьшение выбросов СО на 5% и СН на 10…15% [1];
  
• 
  разрешается проблема быстрого прогрева двигателя до заданной температуры рабочего тела СЖО;
  
• 
  автоматически поддерживается оптимальное тепловое состояние двигателя на всех скоростных и нагрузочных режимах его работы в диапазоне температур окружающего воздуха от - 50 до + 45°С;
  
• 
  обеспечиваются минимальные затраты энергии на привод агрегатов системы.
  

Библиографический список

1. 
   Журавлев С. А. Оптимизация теплового состояния автомобильного бензинового двигателя на основе применения термостата с электронным управлением: Дисс…канд. техн. наук /Владимир гос. университет – Владимир 2009.
   

УДК 621.43 Будин Д.А., группа Д-109, ВлГУ

Научный руководитель д.т.н. профессор Гаврилов А.А.
О НАДДУВЕ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВИНТОВЫМ НАГНЕТАТЕЛЕМ С ПРИВОДОМ ОТ ТУРБИНЫ
Винтовые нагнетатели часто называют нагнетателями Лейсхольма по фамилии шведского инженера Lysholm, запатентовавшего данный тип нагнетателя. Впервые серийный выпуск винтовых нагнетателей начала швейцарская фирма Sauer в 50-х годах XX столетия. Однако наибольшую известность они получили в 1995 году, когда фирма IHI (Япония) оснастила им двигатель для легкового автомобиля Mazda Xedos 9 (число цилиндров 6v, рабочий объем iV_h = 2,3 дм³, мощность N_e = 155 кВт).

Пример схемы винтового нагнетателя приведен на рисунке 1.

Рис. 1. Пример схемы винтового нагнетателя