09. Чепелев Ю. Г., Ермоленко Д. В., Юферев Л. Ю., Рощин О. А. Исследование индукционного нагрева скользящих металлоконструкций на повышенной частоте

Печать

DOI: 10.15507/2658-4123.034.202404.668-682

УДК 621.365.5:621.86.078.62

Исследование индукционного нагрева скользящих металлоконструкций на повышенной частоте

Чепелев Юрий Григорьевич
кандидат технических наук, заместитель начальника отдела электротехнических испытаний Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (129626, Российская Федерация, г. Москва, ул. 3-я Мытищинская, д. 10), ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9175-1501, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Ермоленко Дмитрий Владимирович
доктор технических наук, профессор кафедры электроэнергетики транспорта Российского университета транспорта (127994, Российская Федерация, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7379-0635, Researcher ID: LSJ-6009-2024, Scopus ID: 57205073360, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Юферев Леонид Юрьевич
доктор технических наук, доцент, главный научный сотрудник Федерального научного агроинженерного центра ВИМ (109428, Российская Федерация, г. Москва, 1-й Институтский проезд, д. 5), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2751-3247, Researcher ID: AAG-1315-2021, Scopus ID: 57201922939, SPIN-код: 9586-6852, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Рощин Олег Алексеевич
кандидат технических наук, старший научный сотрудник Федерального научного агроинженерного центра ВИМ (109428, Российская Федерация, г. Москва, 1-й Институтский проезд, д. 5), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9115-6312, SPIN-код: 5689-9725, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация
Введение. Одним из условий безотказной работы движущихся и трущихся металлоконструкций в зимний период является отсутствие скоплений наледи и снега в зонах работы подвижных узлов и деталей. То же касается и движущихся сельскохозяйственных конструкций, у которых, например, существует вероятность примерзания к поверхности за пределами помещения для содержания животных. В статье на основе исследования стрелочного перевода предложена разработка инновационного, более экономичного и дешевого способа нагрева подвижных деталей.
Цель исследования. Создание технологии обогрева скользящих металлических поверхностей; обоснование параметров, разработка и упрощение конструкции оборудования.
Материалы и методы С помощью системного подхода, методов математического анализа и энергетического баланса рассмотрены основные закономерности тепловых процессов в зоне контакта скользящих металлоконструкций. При рассмотрении указанных процессов приняты некоторые допущения: не учитывались теплопроводность грунта, скорость воздушного потока и другие физические процессы, поскольку они не оказывают существенного влияния на конечные результаты. Данные упрощения значительно облегчают тепловой расчет и получение необходимых аналитических выражений для определения параметров элементов индукционного нагрева.
Результаты исследования. Предложен и апробирован способ индукционного нагрева движущихся и трущихся металлоконструкций в зимний период, выявлены основные закономерности и определены технические характеристики. Доказана высокая эффективность и удобство индукционного нагрева по сравнению с другими способами электрического нагрева. Получены числовые значения параметров элементов индукционного нагрева, которые согласуются с экспериментальными данными.
Обсуждение и заключение. На основе разработанной схемы индукционного нагрева изготовлена экспериментальная модель мощностью до 1 000 Вт с частотой 10 кГц. Изготовленную экспериментальную модель исследовали в лабораторных и производственных условиях. Расчетная мощность нагрева детали составила 334 Вт, измеренная мощность составила 351 Вт. При этом деталь массой 20 кг нагрелась на 60 °C за 40 мин. При производственных испытаниях деталь нагрелась за 40 мин на 50 °C. Результаты исследований авторов могут быть использованы для проектирования индукционных нагревателей, работающих на повышенной частоте.

Ключевые слова: сельскохозяйственные металлоконструкции, стрелочный перевод, индукционный нагрев, резонансная система передачи электроэнергии, преобразователь электроэнергии

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Исследование индукционного нагрева подвижных металлоконструкций на повышенной частоте / Ю. Г. Чепелев [и др.] // Инженерные технологии и системы. 2024. Т. 34, № 4. С. 668–682. https://doi.org/10.15507/2658-4123.034.202404.668-682

Заявленный вклад авторов:
Ю. Г. Чепелев – определение методологии исследования, формирование выводов, доработка текста.
Д. В. Ермоленко – формирование основной концепции исследования, формулирование выводов.
Л. Ю. Юферев – проведение экспериментальных исследований, обработка результатов эксперимента, подготовка начального варианта текста, визуализация и редактирование.
О. А. Рощин – литературный и патентный анализ, проведение экспериментов.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила в редакцию 23.08.2024;
поступила после рецензирования 06.09.2024;
принята к публикации 13.09.2024

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Басовский Д. А., Говоров В. В., Козлов И. С. Новое решение системы обогрева железнодорожных стрелочных переводов путей необщего пользования // Бюллетень результатов научных исследований. 2019. № 3. С. 38–45. URL: https://clck.ru/3EbcYZ (дата обращения: 25.05.2024).

2. Ким К. К. Оптимизация энергопотребления системы электрообогрева железнодорожных стрелочных переводов // Бюллетень результатов научных исследований. 2021. № 1. С. 50–60. https://doi.org/10.20295/2223-9987-2021-1-50-60

3. Андреев В. Е., Лисицын А. И. Комплексная система электрообогрева и лубрикации стрелочных переводов // Путь и путевое хозяйство. 2020. № 2. URL: https://pph-magazine.ru/abstract/article_post/annotacii-statej-no-02-2020-g (дата обращения: 25.05.2024).

4. Зацаринная И. А., Кучеренко Д. Е., Кучеренко Р. Е. Повышение надежности асинхронного двигателя сельскохозяйственного назначения эксплуатируемого во влажной среде // Проблемы научной мысли. 2022. Т. 7, № 1. С. 158–161. EDN: TVAEYY

5. Мазуха А. П. Вариант защиты навозоуборочного транспортера от обрыва при примерзании скребков и различных перегрузках // Воронежский научно-технический вестник. 2015. Т. 4, № 3. С. 63–66. URL: http://vestnikvglta.ru/gallery/elibrary_24353762_76034371.pdf (дата обращения: 25.05.2024).

6. Мазуха А. П., Мазуха Н. А. Защита навозоуборочных транспортеров коровников от повреждения в зимнее время и при возможных перегрузках // Воронежский научно-технический вестник. 2017. Т. 1, № 1. С. 54–57. URL: http://vestnikvglta.ru/gallery/elibrary_29029219_53541238.pdf (дата обращения: 25.05.2024).

7. Ершов М. С., Максютов С. Г. Контроль температурного режима и ресурса изоляции обмоток электрооборудования в процессе эксплуатации // Промышленная энергетика. 2009. № 4. С. 20–22. URL: https://npa.transform.ru/articles/html/06exploitation/expl000107.html (дата обращения: 25.05.2024).

8. Система tripleS для обогрева стрелочных переводов // Железные дороги мира. 2011. № 4. С. 69–72. URL: https://zdmira.com/images/pdf/_dm2011-04_69-72.pdf (дата обращения: 25.05.2024).

9. Королёв В. В., Шишкина И. В., Колосков Д. С. Системы обеспечения безотказной работы стрелочных переводов зимой // Путь и путевое хозяйство. 2020. № 11. С. 13–16. URL: https://pph-magazine.ru/abstract/article_post/annotacii-statej-no-11-2020-g (дата обращения: 25.05.2024).

10. Колисниченко Е. А. Исследование влияния инфракрасного излучателя на удаление снега с подвижных частей стрелочного перевода // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2016. № 1 (61). С. 107–112. EDN: VTFJPZ

11. Ермоленко Д. В., Юферев Л. Ю., Рощин О. А. Результаты испытаний резонансной однопроводной системы передачи электроэнергии для индукционного нагрева рельсов стрелочного перевода // Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. 2019. Т. 78, № 1. С. 48–53. EDN: ZIKXBJ

12. Устройство для индукционного нагрева стрелочного перевода : патент 142522 Российская Федерация / Ермоленко Д. В. [и др.]. № 2014110730/11 ; заявл. 21.03.2014 ; опубл. 27.06.2014.

13. Научно-технические основы разработки установки с индукционным нагревом для пастеризации молока / Е. Н. Неверов [и др.] // Инженерные технологии и системы. 2024. Т. 34, № 1. С. 128–144. https://doi.org/10.15507/2658-4123.034.202401.128-144

14. Ermolenko D., Uferev L., Roshchin О. Electrical Supply of Railway Transport Infrastructure Objects at High Frequency // VIII International Scientific Siberian Transport Forum. 2019. P. 730–736. https://doi.org/10.1007/978-3-030-37916-2_71

15. Ермоленко Д. В., Юферев Л. Ю., Рощин О. А. Результаты испытаний резонансной однопроводной системы передачи электроэнергии на объекты и инфраструктуры ОАО «РЖД» // Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. 2018. Т. 77, № 5. С. 295–300. EDN: YMLZJZ

16. Юферев Л. Ю., Рощин О. А., Александров Д. В. Математическое моделирование работы резонансной системы передачи электроэнергии // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2023. Т. 70, № 2. С. 37–41.

17. Юферев Л. Ю. Особенности работы однопроводных электросетей повышенной частоты // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. № 4. С. 14–19. EDN: ZEHDYL

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.