2379

Сведения об авторах

Сергеев Алексей Андреевич – студент, кафедра «Автомобили

итехнологические машины», Пермский национальный исследователь-

ский политехнический университет, е-mail: alekssergandreev@mail.ru.

Мисюров Михаил Николаевич – студент, кафедра «Автомобили

итехнологические машины», Пермский национальный исследовательскийполитехническийуниверситет, е-mail: Providenceone@mail.ru.

Кычкин Владимир Иванович – кандидат технических наук, доцент кафедры «Автомобили и технологические машины», Пермский национальный исследовательский политехнический университет,

е-mail: adf@pstu.ru.

361

УДК 629.33.043

Ю.И. Аверьянов, Д.В. Смирнов

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НОРМАЛИЗАЦИИ МИКРОКЛИМАТА САЛОНА

ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Предложено устройство для нормализации микроклимата салона транспортного средства. Рассмотрена конструкция и принцип работы предлагаемого устройства.

Ключевые слова: микроклимат, транспортное средство, обогрев, кондиционирование.

Yu.I. Averjanov, D.V. Smirnov

THE DEVICE FOR MICROCLIMATE NORALIZATION

OF VEHICLE CABIN

The device for microclimate normalization of vehicle cabin is offered. The design and the principle of operation of the offered device is considered.

Keywords: microclimate, vehicle, heating, conditioning.

В настоящее время большинство современных транспортных средств оснащены системами климат-контроля. Системы климатконтроля объединяют климатическую установку и систему управления. В свою очередь, климатическая установка включает конструктивные элементы систем отопления, вентиляции и кондиционирования, в том числе радиатор отопителя, вентилятор приточного воздуха

икондиционер, состоящий из испарителя, компрессора, конденсатора

иресивера [1, 4].

Используемые системы климат-контроля являются энергозатратными (повышенный расход топлива), сложными в техническом обслуживании, дорогостоящими и имеют низкую надежность при повышенной вибрации и ударных воздействиях, которые возникают при эксплуатации транспортных средств в условиях бездорожья и пересеченной местности [2].

362

Таким образом, налицо проблема, связанная, с одной стороны, с необходимостью обеспечения транспортного средства системами климат-контроля – для улучшения термокомфортности оператора, с другой – с необходимостью совершенствования конструкций систем климат-контроля – для снижения их энергозатрат и повышения надежности при эксплуатации в условиях бездорожья и пересеченной местности [3].

Решению проблемы снижения энергозатрат и повышения надежности эксплуатации систем климат-контроля традиционными методами и средствами нормализации микроклимата посвящены многочисленные исследования. Однако предлагаемые методы и средства решения данной проблемы обладают рядом недостатков, устранение которых сдерживается объективными причинами: несовершенством и низкой надежностью отдельных элементов конструкций; высокой энергопотребляемостью; возможностью вредного воздействия на организм оператора.

Эти методы не позволяют избавиться и от принципиального недостатка – низкой надежности средств нормализации микроклимата при эксплуатации в условиях бездорожья и пересеченной местности.

В то же время в области разработки холодильной техники, а именно абсорбционно-диффузионных агрегатов, имеется значительный прогресс, в частности, предложены схемы и обоснованы параметры для систем кондиционирования производственных помещений.

Таким образом, из вышесказанного следует необходимость разработки новых устройств с низкой энергопотребляемостью и высокой надежностью для обеспечения термокомфортности оператора в салоне транспортного средства. Одним из таких средств является устройство для нормализации микроклимата в салоне транспортного средства.

С учетом вышесказанного предлагается для кабин мобильных машин применять устройства нормализации микроклимата на основе использования вторичных энергетических ресурсов, например такого устройства, которое состоит из абсорбционно-диффузионного агрегата, содержащего абсорбционную, испарительную, конденсационную, десорбционную камеры, соединенные каналами [5]. Преимущество данного агрегата заключается в отсутствии подвижных частей, что способствует надежности конструкции, а также в возможности использования вторичных тепловых ресурсов и за счет этого снижении

363

эксплуатационных затрат. Предлагается интегрировать данную конструкцию с системой охлаждения двигателя. Так, испарительная и десорбционные камеры размещаются в теплоизолированных емкостях, заполненных циркулирующим теплоносителем, причем емкость с испарительной камерой через насос и систему вентилей соединена с теплообменным устройством, которое и оказывает влияние на микроклимат салона транспортного средства, а емкость с десорбционной камерой соединена с системой охлаждения двигателя.

В результате предлагаемая конструкция позволяет получить охлажденный хладагент, который, в свою очередь, может использоваться в качестве рабочей жидкости для устройств теплообмена или локального терморегулирования, радиаторов и т.д.

Принцип работы, поясняется схемой устройства для нормализации микроклимата салона транспортного средства (рисунок).

Рис. Схема устройства для нормализации микроклимата салона транспортного средства: 1 – термосифон; 2, 11 – теплоизолированная емкость; 3 – кипятильник; 4 – дефлегматор; 5 – конденсатор; 6 – резервуар для аккумуляции водорода; 7 – испаритель; 8 – газовый теплообменник; 9 – абсорбер; 10 – ресивер; 12 – насос, 13 – теплообменное устройство; 14, 15, 16 – трехходовые вентили, 17 – переключатель; 18 – система охлаждения двигателя; 19 – жидкостный теплообменник

364

При включении устройства для нормализации микроклимата салона транспортного средства в режим «обогрев» при помощи переключателей 17 на панели управления, расположенной в салоне транспортного средства, теплоноситель поступает от системы охлаждения двигателя 18 через открытый трехходовой вентиль 15 к теплообменному устройству 13 и возвращается через открытый трехходовой вентиль 14 в систему охлаждения двигателя 18, при закрытом вентиле 16.

При включении устройства для нормализации микроклимата салона транспортного средства в режим «охлаждение» теплоноситель поступает от системы охлаждения двигателя 18 через открытый вентиль 16 и закрытых трехходовых вентилях 15, 14 в герметичную теплоизолированную емкость 2 с кипятильником 3 и термосифоном 1. Теплоноситель, нагревая расположенную в них смесь абсорбента с рабочим агентом, в качестве которых используются вода и аммиак, возвращается в систему охлаждения двигателя 18 по короткому пути, минуя радиатор охлаждения. Под воздействием высокой температуры теплоносителя кипящий крепкий раствор абсорбента и рабочего агента с помощью термосифона 1 поступает в кипятильник 3. Пар из кипятильника поступает в дефлегматор 4, где очищается от водяного пара. Почти чистые аммиачные пары перемещаются в конденсатор 5 и превращаются в жидкость. Жидкий аммиак далее стекает в испаритель 7, где диффундирует в парогазовую смесь, производя охлаждающее действие на теплоноситель. Следует отметить, что в конструкции дополнительно содержится инертный по отношению к раствору газ (водород) для поддержания во всей конструкции одинакового давления. Через газовый теплообменник 8 смесь с большим содержанием аммиака попадает в абсорбер 9, в котором слабым раствором, поступающим из жидкостного теплообменника 19, абсорбируются аммиачные пары из смеси. Полученный крепкий раствор сливается в ресивер 10 и направляется через жидкостный теплообменник 19 в термосифон 1, а слабая парогазовая смесь через газовый теплообменник возвращается в испаритель 7. Охлажденный теплоноситель из емкости 11 под действием насоса 12 через открытый трехходовой вентиль 15 поступает в теплообменное устройство 13 и возвращается через открытый трехходовой вентиль 14 в емкость 11.

Предлагаемое устройство может работать в двух режимах, как на обогрев, так и на охлаждение кабины мобильной машины. В процессе его эксплуатации используются вторичные тепловые ресурсы от двига-

365

теля внутреннего сгорания, что позволяет снизить эксплуатационные затраты на кондиционирование воздуха. Отсутствие подвижных частей и простота конструкции имеют преимущество по критерию надежности по сравнению с используемыми системами климат-контроля.

Список литературы

1.Аверьянов Ю.И. Улучшение условий труда операторов мобильных сельскохозяйственных машин применением локального терморегулирующего устройства: дис. … канд. техн. наук. – Челябинск, 2000. – 156 с.

2.Аверьянов Ю.И., Смирнов Д.В. Особенности комплектования кабин тракторов устройствами нормализации микроклимата в теплый период года. // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. – 2013. – № 5. – С. 7–10.

3.Аверьянов Ю.И., Смирнов Д.В. Теоретическое исследование теплового баланса унифицированной кабины трактора, оснащенной охлаждающейпанелью// Научноеобозрение. – 2014. – №1. – С. 51–54.

4.Будыко М.И. Климат и жизнь – Л.: Гидрометеоиздат, 1971. –

470 с.

5.Галимова Л.В. Абсорбционные холодильные машины и тепловые насосы – Астрахань: Изд-во Астрахан. гос. техн. ун-та, 1997. – 226 с.

Сведения об авторах

Аверьянов Юрий Иванович – доктор технических наук,

профессор кафедры «Безопасность жизнедеятельности», академик МАНЭБ, Челябинская государственная агроинженерная академия, e-mail: awer541710@mail.ru.

Смирнов Дмитрий Васильевич – аспирант кафедры «Безопас-

ность жизнедеятельности», Челябинская государственная агроинже-

нерная академия, e-mail: dima_istorik@mail.ru.

366

УДК 624.164.3

В.Д. Соколова, В.И. Клевеко

ПРИМЕНЕНИЕ АРМИРОВАННОГО ГРУНТА В КОНСТРУКЦИИ УСТОЕВ МОСТА

Представлены результаты расчета армогрунтовой конструкции мостового устоя, выполненного с помощью метода конечных элементов, реализованного в программе PLAXIS.

Ключевые слова: армированный грунт, метод конечных элементов, мостовой устой, геосинтетические материалы, геосетка.

V.D. Sokolova, V.I. Kleveko

REINFORCED SOIL APPLICATION IN THE CONSTRUCTION

OF BRIDGE ABUTMENT

The results of a calculation of the bridge abutment with reinforced soil made using the finite element method, implemented in the program PLAXIS are presented in this article

Keywords: reinforced soil, finite element method, a bridge abutment, geosynthetics, geogrid.

В настоящее время при возведении устоев мостов должны использоваться высококачественные каменные материалы (песок, щебень, ПГС), которые чаще всего являются привозными, что значительно увеличивает стоимость строительства. Использование местных материалов, находящихся в непосредственной близости от строительной площадки, значительно снижает стоимость строительства. Закономерно возникает вопрос об их прочностных и деформационных характеристиках. Зачастую при проведении инженерно-геологических изысканий выясняется, что местные грунты не обладают достаточными прочностными характеристиками. Актуальным решением данной проблемы является увеличение прочности грунтов.

Одним из относительно новых способов улучшения свойств грунтов является применение армированного грунта, который представляет собой комбинацию из грунта и арматуры. Примерно так же

367

работает железобетон: составляющие хорошо дополняют друг друга. Как бетон, так и грунт обладают относительно высокой прочностью на сжатие, однако имеют низкую прочность на растяжение. Арматура же, в свою очередь, имеет высокую прочность на растяжение и отлично компенсирует недостатки бетона или грунта.

Армирующие прослойки чаще всего выполняются в виде георешетки. При уплотнении грунта засыпки часть его проникает сквозь отверстия, обеспечивая тем самым дополнительное сцепление с сеткой

иповышение устойчивости конструкции, что немаловажно при строительстве подпорных стен.

Еще один плюс решетчатой структуры – отличный дренаж, за счет чего влага не скапливается внутри конструкции, что значительно увеличивает срок ее службы.

Кроме того, армирующие прослойки – рулонный материал, а это снижает трудоемкость возведения подпорной стены.

Таким образом, применение армогрунтовых подпорных стенок

иустоев позволяет создавать сравнительно дешевые и долговечные конструкции. История использования геосинтетических материалов на территории Пермского края насчитывает более 20 лет [1, 2].

Изучение свойств и характеристик таких конструкций является обязательным шагом перед их непосредственным использованием в реальных условиях [3–13]. Однако в настоящее время работа армогрунтовых подпорных стен не до конца изучена, а существующие аналитические методы расчета довольно трудоёмки, кроме того, практически отсутствуют нормативные документы по проектированию подобных сооружений. Поэтому в первую очередь необходимо детальное изучение таких конструкций в реальных условиях.

Сэтой целью была разработана конструкция армогрунтового устоя для моста через реку Ирень в Кунгурском районе Пермского края (рис. 1). Были произведены расчеты устоя методом конечных элементов и аналитическими методами, согласно европейским нормам

EBGEO (Recommendations for Design and Analysis of Earth Structures using Geosynthetic Reinforcements. Germany, 2010.) Одним из немногих сертифицированных программных комплексов для расчета армогрунтовых конструкций является PLAXIS 2D, который широко применяется для геотехнических расчетов [3, 5, 7, 8, 11, 14]. Поэтому армогрунтовые конструкции устоя моста были рассчитаны с помощью PLAXIS 2D, в котором реализован метод конечных элементов.

368