| Обратная связьРассылка
Для того, чтобы получать уведомления о новых номерах журнала, оставьте свой E-mail адрес.
Содержание 3 номера
за 2024 год
Взаимодействие пневматической шины катка с уплотняемым слоем земляного полотна лесовозных автомобильных дорог
В статье проведен анализ взаимодействия пневматических шин катка с уплотняемым слоем, результаты которого показывают наличие большого количества различных расчетных схем. Эти схемы учитывают в большей или меньшей степени свойства как пневматических шин, так и уплотняемого слоя. Основные исследования в данном направлении посвящены детальному рассмотрению взаимодействия пневматических шин с жесткой поверхностью и включают изучение различных расчетных схем, которые лежат в основе определения параметров процесса уплотнения грунтов. Эти схемы систематизированы с учетом механических характеристик, контактирующих тел. В результате проведенного исследования было выявлено, что пневматические колеса транспортных и уплотняющих машин передвигаются по слоям грунта неравномерно. Это связано с особенностями технологических схем, различными скоростями передвижения и другими факторами, влияющими на процесс уплотнения. Таким образом, возникают дополнительные сложности, которые необходимо учитывать при анализе. Это приводит к необходимости более детального анализа процессов формирования физико-механических свойств грунтов, чтобы учесть все возможные вариации и обеспечить максимальную эффективность уплотнения.
Ключевые слова: пневматическая шина, расчетная схема, земляное полотно, уплотняемый слой.
Повышение транспортно-эксплуатационного состояния снежных дорожных покрытий зимних лесных дорог
Рассмотрена проблема повышения транспортно-эксплуатационного состояния снежных дорожных покрытийзимних лесных автомобильных дорог, эксплуатирующихся в уплотненном снежном покрове. Зимние лесные дороги позволяют обеспечить транспортное освоение лесосырьевых баз в зимний период года и проводить мероприятия по обеспечению устойчивого управления лесами. В настоящее время при транспортном освоении лесов, в качестве дорожного покрытия для зимних дорог используетсяуплотненный снежный покров или снежно-ледяные отложения. Использование снега или снего-льда в качестве дорожно-строительного материала вызывает значительные сложности при эксплуатации зимних лесных дорог. Возникает проблема обеспечения безопасности дорожного движения из-за незначительного коэффициента сцепления колес лесовозных автомобилей с покрытием. Таким образом, решить проблему повышения транспортно-эксплуатационного состояния снежных дорожных покрытий зимних лесных дорог позволит методика повышения сцепных свойств снежных покрытий, что и определило цель настоящей работы. Целью исследований была разработка метода повышения транспортно-эксплуатационного состояния снежных покрытий зимних лесных дорогза счет повышения коэффициента сцепленияна основе интеллектуальной системы, представленной в виде нейронечеткой сети.В задачи исследований входили:оценка физико-механических свойств снежных дорожных покрытий зимних лесных дорог; обоснование перечня входных и выходных параметров транспортно-эксплуатационного состояния дорожных покрытий из уплотненного снега;формирование обучающих выборок для настройки нейронной сети повышения транспортно-эксплуатационного состояния снежных покрытий зимних лесных дорог; разработка нейронечеткой сети в среде MATLAB; обучение нейронечеткой сети по тестовым примерам.Коэффициент сцепления снежного дорожного покрытия измерялся с помощью прибора ППКА - МАДИ. Было определено, что для обеспечения нормативных значенийтранспортно-эксплуатационных показателей, необходимо применять каменные фрикционные материалы. Для каменного материала фр. 5-10 норма посыпки должна составлять не менее 4,5 кг/ м2, при этом коэффициент сцепления имел значения от 0,4 до 0,6. Учитывая достаточную адекватность полученных данных, они могут быть рекомендована для использования в практике эксплуатации зимних лесных дорог.
Ключевые слова: зимние лесные дороги, снежное дорожное покрытие, коэффициент сцепления, каменные фрикционные материалы, нейронечеткая сеть.
Морозостойкость укрепленного грунта лесовозных автомобильных дорог
На укрепленные грунты при эксплуатации лесовозных автомобильных дорог воздействуют многочисленные факторы, влияющие различным образом на свойства материалов.В процессе попеременного замораживания и оттаивания грунтов, укрепленных шлакосиликатным вяжущим, в них будут происходить процесс упрочнения и процесс разрушения структуры. Процессы упрочнения будут происходить за счет способности шлакосиликатного вяжущего твердеть при отрицательных температурах. Эта способность обуславливается свойствами вяжущего, а точнее, одного из его компонентов – жидкого стекла, которое в зависимости от удельного веса и кремнеземнистого модуля замерзает при отрицательных температурах, а после оттаивания сохраняет те же свойства, что и до замерзания. Эта особенность жидкого стекла и обуславливает процессы твердения шлакосиликатного вяжущего, и как следствие процессы упрочнения грунтов. В статье представлены результаты испытаний на морозостойкость. Образцы в процессе испытаний насыщали водой, после подвергались нескольким циклам замораживания-оттаивания (15, 25, 50 циклов). После окончания установленных циклов испытаний проверяли образцы на прочность, фиксировали предел прочности при сжатии и вычисляли коэффициент снижения прочности после соответствующего числа циклов. В каждом испытании увеличивали возраст образцов до 28, 90, 180, 360 суток. На основании проведенных испытаний были сделаны следующие выводы: увеличение морозостойкости происходит в первые 3-6 месяцев, когда происходит интенсивное твердение образцов, затем с увеличением возраста до 6-12 месяцев нарастание морозостойкости прекращается, когда деструктивные процессы начинают преобладать над структурообразующими. В целом проведенные исследования показали, что грунты, укрепленные шлакосиликатным вяжущим, обладают достаточной высокой морозостойкостью, позволяющей использовать данный материал в основаниях на лесовозных автомобильных дорогах. Кроме того, проведенные исследования указывают на возможность продления строительного сезона вплоть до наступления нулевых температур, так как при испытании образцов из укрепленного грунта на замораживание и оттаивание наблюдается продолжение процесса набора прочности образцами.
Ключевые слова: грунт, морозостойкость, шлакосиликатные вяжущие, лесовозные автомобильные дороги, отрицательные температуры, жидкое стекло.
Обоснование транспортно-эксплуатационных показателей снежных покрытий зимних лесных дорог по критерию коэффициента сцепления
Рассмотрена проблема обоснования транспортно-эксплуатационного состояния зимних дорожных покрытий лесных автомобильных дорогпо критерию коэффициента сцепления.Как показывает практика освоения лесосырьевых баз, в качестве дорожных покрытий в зимний период года, чаще всего используется уплотненный снежный покров или снежно – ледяные отложения. Использование снега илильда в качестве дорожно-строительного материала вызывает значительные трудности при эксплуатации зимних лесных дорог. Возникает проблема обеспечения безопасности дорожного движения из-за незначительного коэффициента сцепления колес лесовозных автомобилей с покрытием. Решить эту проблему позволяет впервые разработанная методика оценки транспортно-эксплуатационного состояния зимнего дорожного покрытияпо критерию коэффициента сцепления, что и определило цель настоящей работы. Целью исследований былообоснование транспортно-эксплуатационных показателей зимних дорожных покрытий лесных дорог по критерию коэффициента сцепления.В задачи исследований входили:общая оценка транспортно-эксплуатационного состояния зимних дорожных покрытий лесных дорог; обоснование транспортно-эксплуатационных показателей снежных дорожных покрытий зимних лесных дорог по критерию коэффициента сцепления; обоснование рациональных составов каменных фрикционных материалов для обработки зимних дорожных покрытий.Коэффициент сцепления снежного дорожного покрытия измерялся с помощью прибора ППКА - МАДИ. Проведенный комплекс исследований показал, что коэффициент сцепления зимнего дорожного покрытия могут быть выбраны в качестве критерия обобщенного показателя.Было определено, что оптимальное значение коэффициента при использовании каменного материала фр. 10-15 мм, с плотностью распределения 6 кг/м2может составить 0,445.Рациональными значениями, при обработке зимних дорожных покрытий фрикционными каменными материалами следует считать: для фр. 5-10 мм при плотности распределения не мене 6,5 кг/м2; для фр. 10-15 мм с плотностью распределения не мене 6,0 кг/м2 ,при значении обобщенного показателя не менее 0,605. Учитывая достаточную адекватность полученных данных, они могут быть рекомендованы для оценки транспортно-эксплуатационных показателей зимних дорожных покрытий лесных дорог и разработке оптимальных планов по зимнему содержанию лесотранспортной инфраструктуры.
Ключевые слова: зимние лесные дороги, зимнее дорожное покрытие, коэффициент сцепления, каменные фрикционные материалы
Исследование воздействия ультрафиолетового облучения на гигроскопичность и смачиваемость древесины
Рассмотрены вопросы возможности повышения эффективности пропитки древесины в зависимости от различных вариантов её предварительной обработки. Проведены экспериментальные исследования для групп древесных образцов: термомодифицированной древесины; древесины, обработанной ультрафиолетом; древесины термомодифицированной с последующей УФ-обработкой и контрольного образца необработанной древесины. Установлено, что дополнительная обработка ультрафиолетом значительно увеличивает пропитывающую способность термически обработанной древесины. Полученные результаты имеют практическое значение для комплексного улучшения технологического процесса повышения эффективности пропитки с целью огнебиозащиты деревянных строительных конструкций, находящихся в эксплуатации.
Ключевые слова: пропитка, древесина, термомодифицирование, ультрафиолетовое облучение, эффективность
Физико-механические свойства фанеры, созданной из древесного шпона, прошедшего двухступенчатую обработку
В работе приводится исследование влияния предварительной термической модификации и последующей высокочастотной низкотемпературной плазменной обработки на физико-механические характеристики фанеры, созданной на основе берёзового шпона. Для выявления оптимальных параметров обработки были выбраны следующие температурные диапазоны 180-240 °С и время плазменной обработки 10 и 20 минут.
Проведенные исследования по определению прочностных характеристик древесного композиционного материала позволили установить наиболее эффективные параметры обработки – термическая предобработка при температуре 210 °С с последующей плазменной обработкой в течение 10 минут. Временной диапазон плазменной обработки был выбран в целях уменьшения энергозатратности предприятия, так как из рисунке 8 видно, что время плазменной обработки не несёт существенного увеличения прочности на изгиб древесного композита.
Установлено, что в результате двухступенчатой обработки снижается краевой угол смачивания поверхности в 2 раза, улучшается в 1,5 раза прочность при сдвиге по клеевому соединению и в 2,5 раза прочность при изгибе.
Полученные результаты повышают потенциал для улучшения адгезии клеев и покрытий к древесине. Как следствие, появляются возможности новых комбинаций материалов, отказ от грунтовок и экономии затрат древесного берёзового шпона в качестве сырья для изготовления термофанеры, ламелей и других востребованных изделий из древесных композитов.
Ключевые слова: термическая модификация, плазменная обработка, КФ-смола, фанера, прочность на изгиб, прочность по клеевому соединению, адгезия, смачивание.
Влияние физико-химической модификации древесного наполнителя на механические свойства биоразлагаемого древесно-полимерного композита
На фоне стремительно ухудшающейся экологической обстановки возникает потребность в разработке и исследовании новых материалов, сочетающих в себе преимущества пластиков наряду с возможностью биодеградации. Одним из наиболее перспективных компонентов для таких биокомпозитов является термопластичный крахмал (ТПК), способный разлагаться в природных условиях. Однако, использование чистого ТПК для изготовления композитов значительно увеличивает стоимость конечного материла. Крахмал имеет отличную биологическую совместимость с древесиной, поэтому снижение стоимости композиционного материала можно добиться путем включения древесного сырья в состав. Однако известно, что введение необработанного древесного наполнителя оказывает негативное влияние на свойства материала [1]. Для получения материалов с улучшенными свойствами необходимо модифицировать древесный наполнитель, входящий в состав композиции. Модификация наполнителя может оказать положительное влияние на прочность и жесткость, а также снизить воздействие свойств и дефектов необработанной древесины на материал.
Основная цель исследования заключается в оценке влияния методов модификации древесной муки на механические характеристики древесно-полимерного композита (ДПК): предел прочности при растяжении, относительное удлинение. По итогам исследований установлено, что применение модификации древесного наполнителя оправдано для улучшения свойств ДПК. Таким образом, полученные результаты подчеркивают важность выбора соответствующего типа модификации наполнителя, исходя из характеристик полимерной матрицы для достижения оптимальных эксплуатационных свойств композитного материала.
Ключевые слова: предел прочности при растяжении, относительное удлинение, модификация древесного наполнителя, термопластичный крахмал, древесно-полимерный композит.
Исследование физико-механических свойств композитов на основе диацетата целлюлозы и шлифовальной пыли березовой фанеры
Березовая фанера является одним из наиболее широко используемых материалов в строительстве и промышленности. Ее производство играет важную роль в мировой экономике, особенно в Российской Федерации, являющейся ведущим производителем этого продукта. По данным UNECE, доля России в мировом производстве березовой фанеры может достигать 73%. Механические процессы обработки фанеры связаны с образованием большого количества отходов в виде мелких частиц. Древесная пыль признается одним из самых вредных факторов в деревообрабатывающей промышленности. Использование в качестве наполнителя для композитов с термопластичными полимерными матрицами – перспективное направление утилизации шлифовальной пыли берёзовой фанеры. В качестве матрицы для получения композитов могут быть использованы различные термопласты. Для получения композитов с высоким потенциалом биодеградации в качестве полимерной матрицы предлагается использовать диацетат целлюлозы. Диацетат целлюлозы получали щелочным гидролизом промышленного триацетата целлюлозы. Была получена серия образцов композитов на основе диацетата целлюлозы с различным содержанием шлифовальной пыли березовой фанеры. Для полученных образцов были определены показатели физико-механических свойств и установлены закономерности из изменения от содержания наполнителя. Установлено, что увеличение при введении шлифовальной пыли березовой фанеры увеличиваются плотность, твердость, жёсткость, а также упругие и гидрофильные свойства материала, в тоже время снижается прочность изгибе и ударная вязкость. В целом рассматриваемые материалы обладают удовлетворительным уровнем физико-механических свойств и могут использоваться в качестве конструкционных. Высокая гидрофильность сигнализирует о потенциале таких материалов к биоразложению.
Ключевые слова: композиты, диацетат целлюлозы, пластификаторы, шлифовальная пыль, березовая фанера, физико-механические свойства
Сравнительный анализ механических показателей древесно-наполненных композитов с полимерными матрицами из полиэтилена и полигидроксибутирата
Необходимость защиты окружающей среды породила в последнее десятилетие конкуренцию на уровне производителей за использование как можно большего количества натуральных материалов, которые являются биоразлагаемыми и компостируемыми. В результате тенденции композитные материалы претерпели впечатляющее развитие в направлении использования натуральных компонентов. В этой связи в работе были созданы и исследованы древесно-наполненные композиционные материалы с двумя типами матриц: на основе биоразлагаемого полимера ПГБ и синтетического связующего – полиэтилена высокой плотности. Были исследованы механические свойства этих композиционных материалов: прочность на разрыв, прочность на изгиб, ударная вязкость,плотность, твердисть по Шору D и водопоглощение. На основании полученных результатов были предложены сферы использования композиционных материалов на основе ПГБ взамен использующихся материалов с полиэтиленовой матрицей.
Ключевые слова: биоразложение, древесно-полимерный композит, полиэтилен (ПЭ), полигидроксибутерат (ПГБ), ударная вязкость, прочность на растяжение, прочность на изгиб, плотность, твердость.
Исследование нитроцеллюлозо-полиуретановой композиции для отделки древесины на основе изменения количественного состава нитроцеллюлозы и полиуретана
В технологии деревообработки часто возникает необходимость прогнозирования свойств клеев и получаемых на их основе клеевых соединений, а также свойств жидких лакокрасочных материалов и на их основе защитно-декоративных покрытий. Сложность заключается в длительности проведения различных вариантов синтеза из предполагаемых компонентов композиционных материалов и большого количества испытаний на получение достоверного результата необходимых свойств клеевых соединений или покрытий. Более быстрое решение прогнозирования свойств, в дальнейшем используемых композитов, предлагается выполнить с помощью разработанной методики, которая прошла апробацию для подобных целей. В основе нее положен принцип определения физических показателей по аддитивным функциям групповых вкладов химических структурных звеньев полимеров, а также применение планирования эксперимента по изменению свойств композиции при выбранных уровнях различных факторных показателей. Факторные показатели, характеризующие исходные компоненты композиционных материалов, при варьировании их значений позволяют изменять выходные величины прогнозируемых эксплуатационно-технологических и физико-технических свойств, что проиллюстрировано на примере получения нитроцеллюлозо-полиуретановой композиции для отделки древесины.
Ключевые слова: полиуретан, нитроцеллюлоза, нитроцеллюлозо-полиуретановая композиция, плотность, поверхностное натяжение, когезия, относительная диэлектрическая проницаемость.
