Введение. Производство железобетонных изделий, будучи основой современного индустриального строительства, является весьма существенным источником пылевых выбросов. Традиционные методы очистки зачастую неспособны обеспечить соблюдение требований к качеству воздушной среды, а замена их более современными требует значительных капитальных и эксплуатационных затрат. Одним из наиболее перспективных путей решения проблемы является применение нового класса инерционных пылеуловителей со встречными закрученными потоками, сочетающими конструктивную простоту и низкие эксплуатационные затраты с достаточно высокой эффективностью работы.

   Целью работы был анализ факторов, оказывающих влияние на величину коэффициента проскока мелкодисперсных пылевых частиц, а также разработка конструктивных решений, направленных на его снижение.

   Материалы и методы. Проведен аналитический обзор технических решений, направленных на снижение величины проскока, на основании которых разработаны конструкции нижнего ввода пылеуловителей со
встречными закрученными потоками. Для подтверждения эффективности разработанных конструкций применялись методы вычислительного эксперимента и натурные замеры.

   Результаты исследования. Посредством проведения численных экспериментов получены сведения об аэродинамической картине течения в сепарационной камере пылеуловителя ВЗП, а также произведена оценка величины проскока пылевых частиц. Разработаны решения по конструктивному оформлению нижнего коаксиального ввода закрученного потока пылеуловителей на встречных закрученных потоках, учитывающие особенности пылевых загрязнений, образующихся при работе технологического оборудования железобетонного производства.

   Обсуждение и заключение. Было установлено наличие смещения оси вторичного закрученного потока от оси симметрии сепарационной камеры. Следствием этого является некоаксиальность первичного и вторичного потоков, приводящая к снижению интенсивности закрутки, образованию паразитных вихрей, и, как следствие, увеличению значения коэффициента проскока. Особенно сильно данный эффект проявляется при большой доле мелкодисперсных пылевых частиц, характерной для пылевых загрязнений, образующихся при производстве железобетонных изделий. Предложенная конструкция коаксиального ввода вторичного закрученного потока снижает величину данного эксцентриситета, что позволяет достигать существенного снижения величины проскока мелкодисперсных частиц, характерных для пылевых выбросов железобетонных производств. Полученные результаты могут быть эффективно использованы как в производстве железобетонных изделий, так и в других отраслях строительного производства, для которого характерно интенсивное образование мелкодисперсных пылевых выбросов.

   Введение. В современных условиях активного развития городских территорий проблемы в области обеспечения экологической безопасности приобретают все большую актуальность. Они не могут быть решены без глубокого анализа факторов, нарушающих экологическое равновесие и вызывающих негативные последствия для компонентов окружающей среды. При этом одним из главных элементов хозяйственно-экономической деятельности человека, формирующей техногенные нагрузки, выступает строительная отрасль. Это связано в том числе с тем, что, в отличие от некоторых других сфер, темпы строительных работ за последний год значительно возросли. Так, на март 2023 года в Российской Федерации зарегистрировано 2460 организаций-застройщиков, что на 14 % больше предыдущего периода, то есть скорость и масштаб строительных работ в настоящее время больше всего затрагивают население городов с социально-экономической стороны. Но при этом нельзя забывать и об экологической стороне вопроса. Многолетний опыт исследований в этой сфере показал отсутствие структурированного подхода к оценке экологической безопасности городских территорий, включающего в себя подбор оптимального перечня природоохранных мероприятий. При этом научные подходы, основанные на экологической характеристике совокупности природных условий, определении предельно допустимых техногенных нагрузок, выявлении экологически значимых параметров окружающей среды, таких как количество кислорода в атмосферном воздухе или наличие естественных водных ресурсов, требуют значительных временных и трудовых затрат, и они, как правило, не привязаны к конкретным объектам городской среды. Однако градостроительные пространства в зависимости от функционального назначения содержат типовые антропогенные объекты, среди которых преобладают объекты капитального строительства и благоустройства территорий. Характер негативного воздействия на окружающую среду таких объектов, очевидно, является тоже типовым.

   В связи с этим целью данного исследования является систематизация и унификация многочисленных негативных факторов, воздействующих на те или иные территории объекта капитального строительства и благоустройства, в зависимости от функционального назначения и территории, и расположенных на ней объектов.

   Такие преобразования авторы предлагают производить автоматизировано в рамках разработанной онлайн-платформы.

   Материалы и методы. Для оценки негативного воздействия на окружающую городскую среду негативных факторов предлагается использовать методический подход, основанный на концепции функционального зонирования территории. Согласно ГрК РФ, для каждой функциональной зоны характерно наличие определенных объектов капитального строительства и благоустройства. Для достижения поставленной в исследовании цели использованы методы сопоставительного и системного анализа и обобщения. Авторами получены и систематизированы результаты, которые показали схожесть негативных воздействий от одних и тех же типов объектов капитального строительства и благоустройства территорий.

   Результаты исследования. Оценка негативного воздействия на окружающую среду объектов капитального строительства и благоустройства территорий является частью научно-исследовательской работы, подготовленной в рамках государственной программы «Приоритет-2030». Системный подход к исследованию негативных факторов городской среды позволит структурировать имеющуюся информацию, значительно ускорить ее анализ и принятие на ее основе соответствующих решений за счет установленных авторами взаимосвязей между параметрами негативных факторов, типами объектов и функциональными зонами, в которых они расположены. Предлагаемый подход реализуется в рамках разрабатываемой авторами онлайн-платформы. При этом для обеспечения экологической безопасности территории они руководствуются основным принципом, заключающимся в ускоренном проведении автоматизированной оценки негативных факторов, исходящих от объекта капитального строительства или благоустройства городской среды.

   Обсуждение и заключение. Полученные результаты исследований, включающие в себя систематизацию негативных факторов воздействия на окружающую среду территорий объектов капитального строительства и благоустройства в зависимости от функциональных зон их расположения, являются основой для дальнейшей разработки методики обеспечения экологической безопасности городской среды. Максимально полное выявление всех экологически опасных факторов обеспечит возможность всесторонней оценки негативного воздействия на окружающую среду объектов капитального строительства и благоустройства городских территорий.

   Введение. Системы противопожарного водоснабжения играют первостепенную роль в обеспечении эффективного тушения пожаров. Требования к противопожарному водоснабжению и проблемные вопросы в этой области рассматривались многими исследователями как в нашей стране, так и за рубежом. В то же время для актуализации требований к противопожарному водоснабжению необходимо изучение фактического расхода воды на пожарах с учетом особенностей объектов пожара.

   Целью настоящего исследования является анализ расхода воды на наружное пожаротушение в зависимости от характеристик объекта пожара и сравнение фактического расхода воды с требованиями  нормативных документов по пожарной безопасности.

   Методы и материалы. Использованы статистические данные о пожарах в Российской Федерации за 2019–2021 годы, содержащиеся в федеральной государственной информационной системе «Федеральный банк данных «Пожары». Для определения фактического расхода воды на наружное пожаротушение в зависимости от класса функциональной пожарной опасности объекта пожара использованы методы статистического анализа данных и классификации статистических данных. Визуализация полученных результатов выполнена методом графического представления данных в виде гистограмм и круговых диаграмм.

   Результаты исследования. Проведенный анализ показал, что наибольший средний расход воды требуется для объектов класса функциональной пожарной опасности Ф1.2 «гостиницы, общежития (за исключением общежитий квартирного типа), спальные корпуса санаториев и домов отдыха общего типа, кемпингов» — 10,7 л/с. Для многоквартирных жилых домов наибольший средний расход воды требуется для тушения пожаров, возникших на чердаке — 10 л/с и в мансарде — 9,2 л/с.

   Обсуждение и заключение. Результаты проведенного анализа могут быть использованы для уточнения требований к расходу воды на наружное пожаротушение в зависимости от класса функциональной пожарной опасности объекта и этажности зданий. Для выполнения данных требований необходим регулярный контроль систем противопожарного водоснабжения, а также своевременное обслуживание и ремонт наружных и внутренних водопроводов противопожарного водоснабжения.

   Введение. Необходимость повышения уровня комплексной безопасности, снижения показателей аварийности и травматизма, минимизации риска отказов, аварий и катастроф предопределяют актуальность исследований взаимосвязи элементов системы «человек – машина – среда» («Ч–М–С») при проведении открытых горных работ. Одним из наиболее эффективных механизмов исследования функциональных характеристик системы «Ч–М–С» угольного разреза является проведение имитационного моделирования с целью выявления проблемных ситуаций, являющихся триггерами аварий с катастрофическими последствиями и травмированием персонала.  Имитационное моделирование технологического процесса предполагает конструирование модели реальной системы и постановку вычислительных экспериментов для описания поведения системы и оценки различных стратегий, обеспечивающих её функционирование.

   Целью данного исследования является адаптация технологий имитационного моделирования для решения проблемы комплексной безопасности при проведении открытых горных работ.

   В рамках исследования поставлена задача определения элементов, вносящих наибольший вклад в реализацию рисков в системе «Ч–М–С» при проведении вскрышных работ на угольном разрезе. В качестве моделируемых подсистем выступают «человек», «машина», «среда», «погодные условия».

   Материалы и методы. Процесс вскрышных работ рассмотрен в методологии ARIS eEPC (extended Event Driven Process Chain) как бизнес-процесс, связывающий совокупность подпроцессов и/или бизнес-операций. Для построения имитационной модели в программной среде AnyLogic бизнес-процесс вскрышных работ в нотации ARIS eEPC описан графом, представляющим структуру, состоящую из объектов и связей между ними. Данный подход позволяет структурировать последовательность событий и операций и определить альтернативные исходы, возникающие в процессе выполнения вскрышных работ.

   Результаты исследования. В рамках исследования разработан метод трансляции формальной модели бизнес-процесса вскрышных работ в нотации ARIS eEPC в комбинированную имитационную модель AnyLogic. На основе разработанного метода проведена серия машинных экспериментов, определены элементы, оказывающие влияние на реализацию риска аварий в системе «Ч–М–С» угольного разреза.

   Обсуждение и заключение. Технологии имитационного моделирования впервые в отечественной практике исследований системы «Ч–М–С» получили приложение для анализа показателей комплексной безопасности при проведении открытых горных работ. По результатам имитационного эксперимента установлено, что основное влияние на снижение надежности подсистемы «машина» оказывает человеческий фактор, который в совокупности с психофизиологическими свойствами человека усиливает развитие эффекта домино при реализации рисков различных типов. Представленные результаты и опытная апробация технологии имитационного моделирования могут иметь расширенное использование при анализе безопасности сложных технических систем с учетом влияния человеческого и техногенного факторов.

   Введение. Значимую часть мировой и государственной экономики составляют добыча и поставка углеводородного сырья. Актуальность вопросов безопасности в этой сфере сохранится в течение ближайших десятилетий. Проблема активно обсуждается в профессиональном и научном сообществе. Публикуются теоретические и прикладные работы. Просчитываются и внедряются локальные, точечные методы, которые позволяют предсказывать и предупреждать аварийные ситуации в определенных узлах рассматриваемых объектов. При этом нет достаточно обоснованных и воспроизводимых системных решений, способных учитывать состояние, например, нефтяного или газового промысла как единого комплекса и выступать индикаторами не только обычных локальных аварий, но и системных аварий — катастроф. Такое научно и экспериментально обоснованное решение описано в представленной статье. Подход предложен в рамках формирования комплексной научно-технической программы (КНТП) обеспечения безопасности природно-техногенных объектов (ПТО).

   Цель работы — описать практику его применения в условиях конкретных газовых промыслов и обосновать отказ от ориентации на решения, учитывающие только минимальный практически приемлемый риск, то есть построенные по принципу ALARP (англ. as low as reasonably practicable).

   Материалы и методы. Исходными для статьи стали результаты проведенных с участием авторов натурных испытаний природно-техногенных объектов (ПТО) нефтегазового комплекса — Южно-Русского месторождения ОАО «Севернефтегазпром» (СНГП), ООО «Газпром добыча Ямбург» («ГДЯ») и газоперекачивающей станции (ГПА) «Орловка-2» (Украина). Значимые результаты получены и доказательно физически интерпретированы при приемо-сдаточных испытаниях сертифицированного на взрывобезопасность, созданного под руководством авторов прототипа системы противодействия развитию катастроф (СПРК) на установке комплексной подготовки газа (УКПГ) в ООО «ГДЯ в 2006 году. При этом впервые в мировой практике был актирован факт раннего обнаружения и парирования без последствий средствами СПРК на УКПГ-2 развития масштабной общепромысловой катастрофы. В виде графиков визуализированы выявленные закономерности ПТО, позволившие сформировать предвестники развития аварий и катастроф на ПТО ООО «ГДЯ», СНГП и ГПС «Орловка-2». Представлена информация о высокой экспериментальной воспроизводимости полученных результатов. Отработана технология раннего обнаружения и парирования всех типов потенциально опасных самовозбуждающихся системных явлений на реальных ПТО инфраструктуры — автоколебаний. Представлены три случая их возбуждения на реальных газовых промыслах.

   Результаты исследования. Показана фрагментарность и локальность систем аварийной защиты ПТО, базирующихся на принципе ALARP. Следствием этого стала его полная непригодность для раннего обнаружения и противодействия самоорганизованно возбуждающимся наиболее масштабным и затратным системным авариям — катастрофам, представляющим собой процессы многофакторные, ни один из факторов в которых не является определяющим. Предложенное авторами и доведенное до рабочего состояния альтернативное комплексное решение проблемы базируется на адаптированном к ПТО нефтегазового комплекса системном подходе. Обработаны и проанализированы измеряемые параметры разных ПТО инфраструктуры — промыслов ООО «ГДЯ» и СНГП в моменты развития на них автоколебательных режимов, обусловленных самоподдерживающимися нелинейными механизмами взаимодействия элементов ПТО с постоянными (не колебательными) источниками восполнения энергии. Проиллюстрировано три таких режима самовозбуждения. Наиболее информативными при этом оказались переходные режимы работы оборудования. По экспериментально отработанным авторами технологиям были проанализированы области критических режимов работы оборудования с выраженными потенциально опасными точками бифуркации. Представлен результат наложения обработок измеряемых параметров восьми натурных испытаний ПТО — графиков безразмерных амплитудно-частотных характеристик взаимосвязей реальной динамической системы: «вход — корпус охлаждения газа» → «выход — трубная обвязка корпуса» на частоте автоколебаний.

   Обсуждение и заключение. Возможности ALARP не отвечают задачам системного мониторинга возникновения и развития опасных инцидентов на газовых месторождениях. Этот вывод можно отнести ко всем типоразмерам ПТО инфраструктуры России. Для обеспечения комплексной наблюдаемости, управляемости, безопасности и защищенности ПТО следует задействовать принципиально иные решения. Рекомендована комплексная научно-техническая программа: «Инновационные программно-аппаратные средства и технологии в обеспечение наблюдаемости, управляемости, безопасности ПТО инфраструктуры России».

   Введение. Обеспечение производственной безопасности (ПБ) является одной из приоритетных целей любой компании. Очевидно, что достижение ее высокого уровня невозможно без формирования культуры безопасности у работников, так как их неправильные действия могут повлечь создание аварийных ситуаций и гибель людей на опасных производственных объектах. Понятие культуры производственной безопасности (КПБ) трактуется по-разному, однако все определения объединяет необходимость осознания работниками того факта, что производственная безопасность должна стать их главной целью и внутренней потребностью. На сегодняшний день существует немало методик для определения степени развития КПБ. Они активно и успешно применяются на многих предприятиях. Вместе с тем следует отметить, что в российском законодательстве отсутствует, в частности, методика количественной оценки культуры производственной безопасности конкретно на предприятиях нефтегазового комплекса, имеющих свои особенности и специфику. Поэтому внедрение нового количественного подхода к оценке эффективности управления культурой производственной безопасности имеет важное научное и практическое значение в отраслевой повестке дня.

   Целью данной работы в связи с этим является разработка механизмов для повышения уровня КПБ на одном из газотранспортных предприятий страны, предпринятая по результатам анализа анкетирования его работников.

   Материалы и методы. Для анализа использовались результаты трехуровневого анкетирования, проведенного в 2021 и в 2022 годах, которое включало в себя социально-биографические характеристики работников, их оценки по специально разработанным 16 компонентам
производственной безопасности, а также интервьюирование фокус-групп на предмет шести выделенных компонентов ПБ.

   Результаты исследования. В ходе проведенного анализа анкет было установлено повышение уровня культуры производственной безопасности с прогнозируемого (третьего уровня) до проактивного (четвертого уровня) согласно пятиуровневой классификации Международной ассоциации производителей нефти и газа (IOGP).

   Обсуждение и заключение. Сравнительный анализ продемонстрировал положительную динамику результатов оценки уровня КПБ работниками газотранспортного предприятия. Повышение его на данном предприятии достигнуто благодаря внедрению и реализации проактивных мероприятий, таких как разработка личных обязательств работников в области безопасности, их максимальная вовлеченность в процесс развития компетенций в области производственной безопасности, обеспечение открытости / прозрачности коммуникаций по вопросам безопасности, формирование позитивного отношения работников к изменениям в этой сфере.

   Введение. Современная научная и прикладная литература довольно обстоятельно рассматривает проблемы функционирования канатных дорог. В первую очередь речь идет о вопросах обеспечения надежности и безопасности движения — как во время эксплуатации, так и в процессе разработки проекта. Кроме того, рассматривается взаимосвязь канатных дорог с окружающей средой, выясняется уровень экологической нагрузки от данного вида транспорта. Хорошим решением могло бы стать использование математических моделей, способных учитывать комплекс параметров и критериев, характеризующих канатную дорогу как систему. Этот же подход был бы полезен для оптимизации технических характеристик объекта. Однако в литературе не представлено описание такого решения. Данный пробел отчасти восполняет представленная работа.

   Ее цель — создание модели многопараметрической оптимизации технических характеристик канатной дороги для транспортировки твердых бытовых отходов (ТБО).

   Материалы и методы. Для уточнения теоретической базы изучена литература, в целом описывающая проблемы канатных дорог и их решения. Математические расчеты обоснованы объемной подборкой уравнений, доказавших адекватность при определении полезной транспортной работы, нагрузки, корректировки времени и скорости перемещения грузов и других значимых параметров исследуемой системы. При формировании модели исходили из принципов Л. С. Понтрягина (игольчатая вариация) и Гамильтона — Остроградского (кинематика определенного отрезка дороги). Текстовые данные об особенностях элементов системы и их взаимодействии сведены в таблицы. Итоги главных расчетов визуализированы в виде графиков.

   Результаты исследования. Представлено решение задачи оптимального управления канатной дорогой, по которой перемещают ТБО. Вектор управления движением показан как вектор оптимизируемых технических параметров системы: скорость движения, натяжение каната, число и вес контейнеров. Воспроизводится известное решение задачи оптимизации в общем виде, которое предполагает определение вектор-функции управления и соответствующей ему траектории с достижением минимума целевого функционала. Отмечено слабое место системы дифференциальных уравнений для реализации целей данной научной работы. В этой связи предложено рассматривать исследуемый участок канатной дороги как динамическую систему с распределенными параметрами. Детально описана постановка задачи многокритериальной оптимизации. Перечислены преимущества сокращения количества учитываемых критериев и обосновано применение метода редукции, который базируется на иерархической структуризации системы частных критериев оптимальности. Рассмотрены во взаимосвязи четыре главных элемента системы транспортировки твердых бытовых отходов (ТБО). Это – канатная дорога, транспортно-логистический пункт, транспортно-логистический терминал и среда, которая генерирует ТБО. В рамках данной работы речь идет об урбанизированной среде. Перечислены подэлементы названных элементов и показаны 12 направлений их взаимодействий. Детально, в рамках трехуровневой иерархии, описаны четыре главных комплексных показателя сложности изучаемой системы: среда, дорога, пункт и терминал. Показано решение многокритериальной задачи оптимизации, выполнены расчеты по оптимизируемым параметрам — характеристика сложности дороги и характеристика местности. Результаты расчетов представлены в виде графиков. Таким образом проиллюстрированы зависимости оптимизируемых параметров от массы загруженного контейнера, длины и скорости канатной дороги.

   Обсуждение и заключение. Основной итог исследования — сформировано представление о возможности математического решения многопараметрической и многокритериальной задачи оптимизации двух  характеристик канатной дороги (сложность и особенность местности). Предложенный подход позволяет менять иерархию в комплексе показателей. Результаты данной научной работы можно использовать при необходимости интеграции проекта дороги с нейросетевыми моделями, в работе с нечеткими лингвистическими показателями, для решения прикладных задач.

   Введение. Получение высокочувствительных сенсоров газа является актуальной задачей, решение которой позволит точно и быстро оценивать изменения в воздушно-газовом составе заданной среды. К наиболее дешевым и экологичным газочувствительным материалам, отличающимся быстрым откликом, относятся сенсоры газов на основе металлсодержащих пиролизованных полиакрилонитрилов (Ме-пПАН). Одним из видов сенсорных материалов, входящих в перечень Ме-пПАН, является пиролизованный полиакрилонитрил (пПАН), модифицированный молекулой оксида хрома (III). Причины селективной адсорбции у пПАН и у Ме-пПАН к газам-поллютантам, которые позволили бы управлять данным процессом и получать сенсорные материалы с повышенной чувствительностью к газам, в настоящее время не изучены.

   Поэтому целью данной работы было установление основных причин селективной адсорбции полупроводниковых электропроводящих пленок методами моделирования в рамках молекулярной и квантовой механики.

   Материалы и методы. Использовались методы моделирования в рамках молекулярной и квантовой механики (ММ2), метод теории функционала плотности (COSMO) и полуэмпирический PM7-метод в программном пакете MOPAC.

   Результаты исследования. Методами ММ2 и PM7 получены модели адсорбционных комплексов систем «Cr-пПАН — газ-загрязнитель». Рассчитаны термодинамические параметры системы для стандартных условий окружающей среды. Установлена зависимость адсорбции газов-загрязнителей на поверхности Cr-пПАН от температуры.

   Обсуждение и заключение. В результате расчета термодинамических показателей систем «газ-загрязнителель — пПАН/Ме-пПАН» и получения положительных значений величин энергий Гиббса данных систем подтверждено, что адсорбция газов-загрязнителей на поверхности Cr-пПАН не является спонтанным и самопроизвольным явлением и эффективна при высоких температурах. Учитывая, что при внедрении оксида хрома (III) в матрицу пПАН, происходит увеличение заряда на атомах азота, можно сделать вывод о положительном влиянии молекулы оксида хрома (III) на полупроводниковые свойства пПАН. Установлено, что на поверхностях пПАН и Cr-пПАН наиболее вероятна адсорбция газов-загрязнителей (SO₂ и NO₂). Результаты, полученные в работе, можно использовать для получения газочувствительных материалов с заданными метрологическими характеристиками.

   Введение. В современных научных публикациях не существует однозначного суждения и аргументированного металлофизического обоснования роли карбидной фазы облучаемых материалов в формировании требуемой структуры и достижении заданной степени упрочнения поверхностных слоев сталей при импульсной лазерной обработке, особенно в зоне лазерной закалки из твердого (аустенитного) состояния. Решение этого вопроса имеет большое значение, так как позволяет обоснованно и целенаправленно конструировать требуемую структуру поверхностных слоев изделий разного функционального назначения с высокими эксплуатационными свойствами. Сложность и недостаточно подробная изученность процесса структурообразования в поверхностных слоях сталей при экстремальном тепловом воздействии импульсного лазерного излучения потребовали проведения серии металлофизических экспериментов по изучению тонкого строения сталей после скоростной высокотемпературной закалки.

   Целью данной статьи явилось получение, количественная оценка и критический анализ массива результатов металлофизических исследований и оценка степени влияния карбидной фазы на формирование структуры и свойств поверхностных слоев сталей в процессе импульсной лазерной закалки на разных режимах, то есть с оплавлением и без оплавления поверхности образцов.

   Материалы и методы. В работе поверхностному лазерному облучению на установке «Квант 16» подвергались углеродистые и легированные инструментальные стали. Плотность мощности излучения составляла 70–200 МВт/м². При проведении металлофизических исследований использовались оптическая, сканирующая зондовая и электронная микроскопия; методы дифрактометрического, спектрального и дюрометрического анализа сталей до и после лазерной обработки.

  Результаты исследования. Показано, что лазерная обработка сталей с плотностью мощности излучения 130–200 МВт/м² приводила к локальному изменению химического состава в лазерно-оплавленных зонах пятна, частичному или полному растворению присутствующих в облучаемом металле карбидов и к увеличению количества остаточного аустенита в оплавленных зонах до 40–60 %. Установлено, что на стали Р6М5 максимально возможная твердость облученных зон достигалась при растворении 30 % карбидов, на сталях 9ХС, ХВГ — 60–70 %. Показано, что при импульсном лазерном облучении с q = 70–125 МВт/м², то есть без оплавления поверхности стали, вокруг включений карбидов под действием термо-деформационных напряжений на границах композиции «карбид – стальная матрица» формировались «белые зоны». Они обладали нетравимостью, дисперсностью строения и повышенной твердостью (10–12 ГПа). Определено, что максимальная твердость лазерно-закаленного металла в зонах лазерной закалки из твердого состояния достигалась в случае, если «белые зоны» занимали 40 % облученной области стали. Установлено, что дисперсность карбидов в этом случае составляла 0,5–1,5 мкм.

   Обсуждение и заключение. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что для получения наилучшего сочетания твердости и вязкости облученных зон при лазерной обработке с оплавлением поверхности сталей разного химического состава необходимо растворить разное количество карбидов. Дисперсное строение лазерно-оплавленных зон стали, наряду с достаточно большим содержанием остаточного аустенита, предопределяют возможность повышения эксплуатационных характеристик облученных материалов, особенно в условиях действия внешних ударных нагрузок. Анализ проведенных металлофизических исследований, облученных без оплавления поверхности сталей, позволил сделать вывод, что для получения высокой степени упрочнения необходимо и целесообразно обеспечить присутствие в структуре облучаемой стали определенного объема дисперсных карбидов. Формирующаяся при лазерной обработке без оплавления поверхности стали структурная композиция «белых зон» способствует получению уникального уровня эксплуатационных свойств. Результаты выполненных исследований вносят вклад в теорию структурообразования сталей в условиях экстремального теплового воздействия, а также позволяют осуществлять рациональный выбор режимов поверхностной лазерной обработки изделий и гарантированно обеспечивать их работоспособность.

   Введение. Опорно-поворотный узел обеспечивает связь между поворотной и неповоротной частью машин и механизмов кранов, экскаваторов, автоприцепов, железнодорожных подвижных составов. Применительно к подвижному составу он соединяет грузонесущую часть вагона с тележкой и является одним из наиболее ответственных и быстроизнашивающихся узлов трения. Его техническое состояние влияет на интенсивность и форму износа самих поверхностей, величину сопротивления повороту тележки при движении вагона на криволинейных участках пути, амплитуду боковой раскачки вагона, интенсивность износа гребней колес и, как следствие, на безопасность эксплуатации подвижного состава в целом. До сих пор для данного узла применяется периодическая консистентная смазка, которая даже при небольшом пробеге успевает выдавиться из зон контакта и тем самым создать условия для преобладания сухого трения. До настоящего времени различные предложения по решению этой проблемы не нашли применения в серийном производстве по ряду причин, и поэтому поиск путей снижения износа в опорно-поворотном узле вагонов до сих пор является актуальным. В данном исследовании предлагается решение этой проблемы, не требующее конструктивных изменений самого опорно-поворотного узла.

   Целью данной работы является разработка технологичного антифрикционного покрытия с хорошей адгезией, которое будет нанесено на поверхность сменного диска, устанавливаемого между трущимися поверхностями шкворневого узла во время плановых ремонтов ходовой части вагона.

   Такой подход позволит снизить силу трения и интенсивность износа в узле при наступлении смазочного голодания из-за выдавливания консистентной смазки.

   Материалы и методы. Антифрикционные характеристики разработанного покрытия определялась на машине трения, обеспечивающей нагрузки на исследуемый образец до 5 000 Н и скорости скольжения от 0,13 м/с. Образцы исследовались методом сканирующей электронной микроскопии (микроскоп FEI Quanta 200). СЭМ-изображения получены в режиме регистрации обратно-рассеянных электронов (BSE) с помощью полупроводникового детектора. Для анализа элементного состава образца использовался рентгеновский энерго-дисперсионный спектрометр (EDAX Element EDS System).

   Результаты исследования. Разработано трехслойное функциональное фосфорсодержащее композиционное покрытие поверхностей узла, позволяющее существенно снизить в нем коэффициент трения и, как следствие, интенсивность износа шкворневого узла из-за сухого трения. Определены оптимальные условия получения слоев композиционного покрытия. Изучено влияние толщины каждого слоя и условий его нанесения на функциональные характеристики.

   Обсуждение и заключение. Предложенное решение отличается технологичностью и при соответствующей адаптации может быть использовано для снижения интенсивности износа в любом открытом опорно-поворотном узле без кардинального изменения его конструкции. Методы получения слоев покрытия доступны и технологичны для серийного применения.