По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.43.06 DOI:10.33920/pro-05-2306-03

Использование технологии цифровых двойников в испытательных лабораториях лесных машин*

Чураков А.В. Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова, кафедра математических методов в управлении
Шушков П.Н. Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова, кафедра математических методов в управлении
Должиков И.С. Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, кафедра безопасности производств, e-mail: idolzhikov222@mail.ru
Михайлова Л.М. Арктический государственный агротехнологический университет, кафедра технологии и оборудования лесного комплекса

Одной из важных проблем экологии является ущерб, который наносят окружающей среде отработанные газы двигателей внутреннего сгорания. Они содержат как нетоксичные (азот, диоксид углерода), так и токсичные (оксид углерода, углеводороды, альдегиды, бензапирен) химические вещества, которые оказывают негативное влияние и на человека, и на природу. Выхлопные газы возникают при ежедневной эксплуатации лесозаготовительной техники, а также и при лабораторных испытаниях двигателей внутреннего сгорания. Чтобы минимизировать количество выхлопных газов при исследовании и испытании двигателей внутреннего сгорания лесного транспорта, в статье предложен вариант цифрового двойника: посредством проведения нескольких испытаний настоящего образца можно будет смоделировать другие возможные варианты, но уже с его электронной копией.

Литература:

1. Куницкая О.А., Макуев В.А., Стородубцева Т.Н., Калита Г.А., Ревяко С.И., Тимохов Р.С. Проблемы повышения качества отечественного лесного машиностроения // Системы. Методы. Технологии. — 2022. — № 4 (56). — С. 57–63.

2. Григорьева О.И., Макуев В.А., Барышникова Е.В., Бурмистрова О.Н., Швецова В.В., Григорьев И.В., Иванов В.А. Перспективы импортозамещения систем машин для искусственного лесовосстановления // Системы. Методы. Технологии. — 2022. — № 3 (55). — С. 78–84.

3. Григорьева О.И., Давтян А.Б., Гринько О.И., Войнаш С.А. Концепция универсальной машины для выполнения лесохозяйственных работ и тушения лесных пожаров // Машиностроение: новые концепции и технологии. Всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых. — Красноярск, 2020. — С. 45–49.

4. Григорьева О.И., Давтян А.Б., Гринько О.И. Перспективы импортозамещения в производстве лесохозяйственных и лесопожарных машин в России // Лесоэксплуатация и комплексное использование древесины. Сборник статей Всероссийской научно-практической конференции. — Красноярск, 2020. — С. 66–69.

5. Мануковский А.Ю., Зорин М.В., Григорьева О.И., Давтян А.Б., Куницкая О.А., Григорьев И.В. Перспективная лесохозяйственная машина // Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности. Сборник научных статей по итогам Шестой международной научной конференции. — Казань, 2020. — С. 141–143.

6. Рудов С.Е., Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Куницкая О.А., Григорьева О.И. Математическое моделирование процесса уплотнения мерзлого почвогрунта под воздействием лесных машин и трелевочных систем // Системы. Методы. Технологии. — 2018. — № 3 (39). — С. 73–78.

7. Герц Э.Ф., Куницкая О.А., Макуев В.А., Дмитриев А.С., Тихонов Е.А., Григорьева О.И. Средощадящие технологии разработки лесосек в условиях Свердловской области // Деревообрабатывающая промышленность. — 2023. — № 1. — С. 52–63.

8. Рябухин П.Б., Куницкая О.А., Друзьянова В.П., Должиков И.С., Тихонов Е.А., Григорьева О.И. Повышение экологической эффективности лесозаготовительного производства в Дальневосточном федеральном округе // Деревообрабатывающая промышленность. — 2023. — № 1. — С. 28–43.

9. Калистратов А.В., Григорьева О.И., Григорьев Г.В., Дмитриева И.Н. О важности исследований экологической эффективности процесса трелевки // Наука, образование, инновации в приграничном регионе. Материалы республиканской научно-практической конференции. — Петрозаводский государственный университет, 2015. — С. 7–9.

10. Григорьев И.В., Тихонов И.И., Григорьева О.И., Рудов М.Е. Поиск новых технических решений для повышения экологической совместимости лесных машин с лесной средой // Интенсификация формирования и охраны интеллектуальной собственности. Материалы республиканской научно-практической конференции, посвященной 75-летию ПетрГУ. — Петрозаводский государственный университет, 2015. — С. 9–11.

11. Мануковский А.Ю., Зорин М.В., Рудов С. Е., Куницкая О.А., Григорьев И.В. Программные комплексы современных лесных машин // Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности. Сборник научных статей по итогам Шестой международной научной конференции. — Казань, 2020. — С. 57–59.

12. Куницкая О.А. Проактивный сервис для лесных машин // Повышение эффективности лесного комплекса. Материалы Шестой всероссийской национальной научно-практической конференции с международным участием. — Петрозаводск, 2020. — С. 86–87.

13. Григорьев И.В., Зорин М.В. Современный программный комплекс для повышения безопасности, надёжности и энергоэффективности автолесовозов // Вестник АГАТУ. — 2021. — № 4 (4). — С. 65–72.

14. ГОСТ 14846–2020. Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний [Текст]. Введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июня 2021 г.: Стандартинформ. — 83 с.

15. ГОСТ Р ИСО 16183–2013. Высоконагруженные двигатели. Измерение выбросов газообразных вредных веществ в неразбавленных отработавших газах и выбросов частиц с использованием системы разбавления части потока при проведении испытаний на быстропеременных режимах [Текст]. Введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июня 2014 г. — Стандартинформ. — 54 с.

16. Промтекс / Испытательный стенд на базе гидротормозов серии 50Х. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.prom-tex.org/catalog/ispytatelnye-stendy/motory-i-dvigateli/ ispytatelnye-stendy-na-baze-gidrotormozov-serii-50kh/ (дата обращения: 04.10.2023).

17. Цифровые двойники в промышленности / Ключевые технологии цифровых двойников [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/346058825_Cifrovye_ dvojniki_v_promyslennosti_genezis_sostav_ terminologia_tehnologii_platformy_perspektivy_ (дата обращения: 04.10.2023).

18. Новости / Что такое цифровой двойник и как его создать [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://maff.io/media/digital_twins/ (дата обращения: 04.10.2023).

* Часть материалов данной статьи получена за счет гранта Российского научного фонда № 23-16-00092, https://rscf.ru/project/23-16-00092/.

Повышение конкурентоспособности отечественного лесного машиностроения, прежде всего выпуска качественных тракторов для лесного хозяйства и лесозаготовительного производства, является крайне актуальной задачей, особенно после начала санкционной войны с нашей страной [1–5]. При оценке качества продукции лесного машиностроения, помимо эксплуатационной эффективности, принято давать оценку экологической эффективности. Для трелевочных тракторов ее прежде всего оценивают по степени негативного воздействия на почвогрунты лесосек, а для лесовозных автопоездов — по токсичности и количеству отработанных выхлопных газов [6–10]. Впрочем, нельзя не учитывать, что современные экологические требования по токсичности выбросов предъявляются и к двигателям тракторов лесных.

В настоящее время технологию цифрового двойника используют в сферах строительства, ритейла, транспорта и логистики, сферах обслуживания, производства, медицины, лесного и сельского хозяйства [11–13]. В данной работе предлагается рассмотреть возможность внедрения данной технологии в сферу испытания двигателей внутреннего сгорания.

Целью данной работы является снижение вредного экологического воздействия от двигателей внутреннего сгорания путем использования при проектировании и испытаниях технологии цифровых двойников digital twin, подбором оптимального оборудования и средств исследования для лаборатории испытаний двигателя внутреннего сгорания.

ГОСТ 14846–2020 Двигатели автомобильные. Метод стендовых испытаний предназначен для применения государственными, коммерческими, общественными, научными организациями, а также органами по сертификации и технической экспертизы транспортных средств, уполномоченными в соответствии с национальными законодательствами [14].

ГОСТ Р ИСО 16183–2013 Высоконагруженные двигатели применимы к высоконагруженным двигателям, предназначенным прежде всего для движения по дорогам общего пользования, но могут быть также применены к двигателям легковых автомобилей и внедорожной техники. Испытательное оборудование, определенное в настоящем стандарте, может быть также использовано при проведении испытаний по циклам на установившихся режимах [15].

Для Цитирования:
Чураков А.В., Шушков П.Н., Должиков И.С., Михайлова Л.М., Использование технологии цифровых двойников в испытательных лабораториях лесных машин*. Безопасность и охрана труда в лесозаготовительном и деревообрабатывающем производствах. 2023;6.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: