Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. Випуск 3. - 2020

Permanent URI for this collection

https://dspace.kntu.kr.ua/handle/123456789/10412

Browse

Now showing 1 - 20 of 42

Architectural and constructive decisions of a triangular reinforced concrete arch with a self-stressed steel brace
(ЦНТУ, 2020) Semko, O.; Hasenkо, А.; Fenkо, A.; J Godwin Emmanuel B. Arch.; Dariienko, V.; Семко, О. В.; Гасенко, А. В.; Фенко, О. Г.; Дж Годвін Еммануель Б. Арх.; Дарієнко, В. В.; Дж Годвин Эммануэль Б. Арх.; Дариенко, В. В.
The article describes the influence of overall dimensions, namely the ratio of lifting height to the span of the triangular reinforced concrete arch of the coating, to the change in internal forces in its cross sections. The change of axial force in steel rods and reinforced concrete half-panels and the change of bending moment in reinforced concrete half-panels depending on the angle of inclination of roof are determined. According to the obtained values of the effort, the required diameters of the working reinforcement and its cost are determined. Метою даної роботи є виявлення впливу ухилу покрівлі на витрати матеріалів для виготовлення залізобетонних ребристих панелей покриття швидкомонтованих будівель стінової конструктивної схеми. У якості панелі покриття прийняти трикутну залізобетонну арку із самонапруженою сталевою затяжкою. Така покрівельна панель складається з двох залізобетонних ребристих комплексних напівпанелей, об'єднаних у трикутну арку за допомогою сталевих затяжок. У статті описаний вплив габаритних розмірів, а саме відношення висоти підйому до прольоту трикутної залізобетонної арки покриття, на зміну внутрішніх зусиль в її перерізах та витрат матеріалів на її виготовлення. Спочатку визначено поздовжню силу розтягу у сталевій затяжці та поздовжню силу стиску у напівпанелях. Потім визначено максимальні прольотні згинаючі моменти, а також згинаючі моменти у гребені покрівельної панелі. По отриманим значенням внутрішніх зусиль визначено необхідні діаметри робочого армування залізобетонних панелей. Підсумком проведеної роботи є визначення сумарної вартості бетону та арматурних стержнів, що необхідні для виготовлення розглядуваної покрівельної панелі. В результаті проведеної роботи визначено, що оптимальним є кут ухилу покрівлі 15 градусів. При такому куті ухилу покрівлі витрати на матеріали (арматурні стержні та бетон), використовуючи які міцність та жорсткість покрівельної панелі є забезпеченою, найменші. Такий ухил покрівлі також є рекомендованим при влаштуванні покрівель з малим ухилом із профільованого настилу чи металевої черепиці. При куті ухилу покрівлі 10-20 градусів на графіку витрат на сталеві стержні армування відмічається впадина, що пояснюється мінімальним згинаючим моментом у гребені покрівельної панелі та відсутності розтягу у верхніх волокнах напівпанелей. При куті ухилу покрівлі більше 40 градусів різко збільшуються витрати на бетон, так як збільшується довжина напівпанелей. Напрямком подальших досліджень є шляхи зменшення прольотного моменту за рахунок виникнення опорних моментів. В статье описано влияние габаритных размеров, а именно отношение высоты подъема к пролету треугольной железобетонной арки покрытия, на изменение внутренних усилий в ее сечениях и расхода материалов на ее изготовление. Определено изменение продольной силы в стальном тяже и железобетонных полупанелях, а также изменение изгибающего момента в железобетонных полупанелях в зависимости от угла наклона кровли. По полученным значениям усилий определены необходимые диаметры рабочего армирования и его стоимость.
Safety Of Drones Flows In Conditions Of Their Mass Use In The City
(ЦНТУ, 2020) Ershov, V.; Nedilko, S.; Izvalov, O.; Nedilko, V.; Єршов, В. В.; Неділько, С. М.; Ізвалов, О. В.; Неділько, В. М.; Ершов, В. В.; Неделько, С. Н.; Извалов, А. В.; Неделько, В. Н.
In the sphere of entertainment, drones have become much more accessible over the past two years and have received a set of serious instruments - cameras, autopilots, etc. Their cost became acceptable, the functionality grew, management became easier. All over the world, rules are being developed and implemented for the use of unmanned aerial vehicles to regulate flights and eliminate potential dangers. Actual is the analysis of the legislative framework for the flight of drones of various countries, as well as the development of the concept of safe flight of a large number of drones in the urban environment. У сфері розваг і цільового призначення за останні два роки безпілотники стали набагато доступнішими і отримали набір серйозних інструментів - камери, автопілоти тощо. Їх вартість стала прийнятною, функціональність зростала, управління стало простішим.У всьому світі розробляються та впроваджуються правила щодо використання безпілотних літальних апаратів для регулювання польотів та усунення потенційних небезпек.Актуальним є аналіз законодавчої бази щодо польоту безпілотників різних країн, а також розробка концепції безпечного польоту великої кількості безпілотників у міському середовищі. В сфере развлечений и целевого использования беспилотники стали намного доступнее за последние два года и получили набор серьезных инструментов - камеры, автопилоты и т. д. Их стоимость стала приемлемой, функциональность выросла, управление стало проще. Во всем мире разрабатываются и применяются правила использования беспилотных летательных аппаратов для регулирования полетов и устранения потенциальных опасностей. Актуальным является анализ законодательной базы для полетов дронов разных стран, а также разработка концепции безопасного полета большого количества беспилотников в городской среде.
Specific Distribution of Thermal Effects of Graphite Forming Reactions in High-strength Cast Iron
(ЦНТУ, 2020) Kropivnyi, V.; Bosyi, M.; Kuzyk, O.; Kropivna, A.; Кропівний, В. М.; Босий, М. В.; Кузик, О. В.; Кропівна, А. В.; Кропивный, В. Н.; Босый, Н. В.; Кузык, А. В.; Кропивная, А. В.
The dependence of thermal effects of reactions in the formation of inclusions of vermicular and globular graphite is substantiated in the article. The calculation of thermal effects according to the heat of formation of reagents in cast iron and their dependence on the temperature factor is given. The distribution of temperatures and carbon content in the eutectic shell is shown, increasing the compact inclusion of graphite due to diffusing carbon from the melt through the austenitic shell. Питання механізму формування кулястого графіту все ще залишаються дискусійним та не дає досягнути загальноприйнятного теоретичного пояснення протікаючих явищ. Розкриття механізму процесів формування кулястого графіту сприятиме відкриттю широких можливостей управління структурою і властивостями високоміцного чавуну. Таким чином, метою даної роботи є уточнення ролі теплових ефектів реакцій в процесі кристалізації аустеніту і формуванні включень графітну у модифікованому високоміцному чавуні. Дослідження мікроструктури показало, що розміщенні включення кулястого графіту навіть безпосередньо біля внутрішньої поверхні кірки знаходяться в оточенні феритної оболонки. Включення вермикулярного графіту виходять на поверхню розділу торцями, які оточені феритом лише по бокам. Це свідчить, що торці включень компактного та вермикулярного графіту в окремі періоди процесу кристалізації мали контакт з розплавом. Таким чином, після формування зародка кулястого графіту відбувається повне оточення його аустенітною оболонкою, а при формуванні вермикулярного графіту лише часткове. Згідно з методикою розрахунку теплових ефектів реакцій за теплотою утворення реагентів в чавуні, кількість теплоти, яка виділяється при кристалізації аустенітної фази по межі поділу "розплав – аустеніт" становить 76,69 кДж на 1кг розплаву. Відповідно, кількість тепла, яке виділяється на межі "аустеніт - компактне графітне включення" складає 15,39 кДж на 1 кг розплаву. Тобто, оточуюча включення компактного графіту тверда аустенітна фаза буде мати суттєво вищу температуру ніж оточуючий її розплав. Особливі теплофізичні умови формування аустенітних оболонок приводить до підвищеного вмісту у них кремнію та пониженого марганцю, наслідком чого є формування феритних оболонок навколо включень компактного графіту. Обґрунтовано залежність теплових ефектів реакцій у формуванні включень вермикулярного та кулястого графіту. Наведено розрахунок теплових ефектів за теплотою утворення реагентів в чавуні та встановлено їх залежність від температурного фактору. Показано розподіл температур та вмісту вуглецю в евтектичній оболонці, ростучого компактного включення графіту за рахунок дифузії вуглецю з розплаву через аустенітну оболонку. В статье приведен расчет тепловых эффектов с теплотой образования реагентов в чугуне и установлено их зависимость от температурного фактора. Обоснована роль теплофизических процессов в формировании включений вермикулярного и шаровидного графита, с обеспечением их роста за счет диффузии углерода из расплава через аустенитную оболочку.
Surface Subsidence Ground During Tunnel Construction
(ЦНТУ, 2020) Karpiuk, І.; Karpiuk, V.; Карпюк, І. А.; Карпюк, В. M.; Карпюк, И. А.
The cross-sectional area of the tunnel, fortified with a rim, is always smaller than the excavation area in the ground. Exact methods are still very arbitrary and need to be improved. The article presents the results of calculating the internal force factors of a monolithic reinforced concrete frame of a vaulted tunnel. The data obtained in the calculation of the PC "PLAXIS-8". При будівництві підземної споруди - тунелю глибокого розташування в ґрунтах середньої міцності здійснюється виймання ґрунту прохідницьким комбайном та влаштування, слідом за цим, оправи тунелю. Досвід показує, що площа поперечного перерізу тунелю, підкріпленого оправою, завжди є меншою від площі зробленої виїмки в ґрунті. І хоча будівельниками приймаються заходи щодо заповнення цих шпарин, все ж не вдається уникнути перерозподілу напружень і деформацій ґрунту в ході його будівництва. З метою уникнення негативних наслідків, пошкоджень існуючих будівель і фундаментів на поверхні землі необхідно, з одного боку, визначати природні, додаткові і загальні осідання окремих її точок, прогнозувати ці ефекти і визначати внутрішні зусилля в оправах тунелів, а з іншого боку, приймати відповідні ефективні заходи. Точні методи носять поки що досить умовний характер і потребують вдосконалення. В статі наведені результати розрахунку внутрішніх силових факторів монолітної залізобетонної оправи склепінчастого тунелю. Такий аналіз було виконано за допомогою програмного комплексу PLAXIS-8. Числові експерименти по дослідженню взаємодії ґрунтів основи пальових фундаментів та фундаментної плити будівлі зі склепінчастою оправою тунелів виконані із застосуванням математичної теорії планування експерименту. На підставі аналізу наявної апріорної інформації з літературних джерел і з урахуванням реальних нашарувань ґрунтів основи південного регіону України в якості дослідних обрані фактори: номінальний проліт склепінчастої оправи тунелю, рівень підземних вод, наведений тип ґрунтових умов характерного для південного регіону України нашарування, який інтегрально ураховує вплив питомої ваги ґрунту, коефіцієнтів горизонтальної та вертикальної фільтрації (проникності), модуля Юнга, коефіцієнта Пуассона, зчеплення, кута внутрішнього тертя і ділатансії ґрунту, а також коефіцієнта його пружного відпору. На основі розрахунків, представлені адекватні математичні моделі. Математичні моделі зручно використовувати для оцінки впливу того чи іншого чинника, зокрема і у взаємодії один з одним, на сумарні і додаткові осідання (зрушення) земної поверхні в характерних точках, а також для вирішення завдань оптимізації в які досить математично обгрунтовані стохастическими залежностями параметрів, розглянутих із зазначених факторів дослідження. Запропонована методика дозволяє швидко визначати основні і додаткові осідання земної поверхні без виконання громіздких розрахунків в грунтових умовах південного регіону України, а також прогнозувати можливі негативні наслідки в процесі влаштування тунелів. Площадь поперечного сечения тоннеля, подкрепленного оправой, всегда меньше площади выемки в почве. Точные методы носят пока весьма условный характер и нуждаются в совершенствовании. В статье приведены результаты расчета внутренних силовых факторов монолитной железобетонной оправы сводчатого тоннеля. Данные получены при расчете ПК «PLAXIS-8».
Автоматизація порційної розливки розплаву чавуну в кокіль при виробництві виливків деталей машин гірничорудної промисловості
(ЦНТУ, 2020) Ломакін, В. М.; Пукалов, В. В.; Дубодєлов, В. І.; Горюк, М. С.; Lomakin, V.; Pukalov, V.; Dubodelov, V.; Goryuk, M.; Ломакин, В. Н.; Дубоделов, В. И.
Виконано аналіз основних параметрів дозування розплаву чавуну в металеві форми за допомогою магнітодинамічної установки МДН-6Ч. Розроблено принципову схему управління електромагнітними системами агрегату. Відпрацьовано технологію дозування і заливки металу в кокіль при виготовленні чавунних куль діаметром 40 і 120 мм. The analysis of the basic parameters of the dosage of molten iron in metal forms using the magnetodynamic installation MDN-6CH. A schematic diagram has been developed for controlling the electromagnetic systems of the unit. The technology of dosing and pouring metal into the chill mold has been developed in the manufacture of cast iron balls with a diameter of 40 and 120 mm. At the optimal casting temperature, the electrical parameters of the inductor (voltage Ui, current Ii, power Ri) were in the range Ui = 250-300 V, Ii = 480-520 A, Ri = 140-160 kW. When reducing the mass of metal in the crucible MDN-6CH using a control scheme made switching inductor from a voltage of 300 V to 250 V. The power was reduced by 15-20 kW, and the temperature of the metal remained within the tolerance of the technology of metal casting. Using the adopted dosing scheme, it became possible to cast metal at constant parameters of the electromagnetic system and the time of pouring. The technology of dispensing and pouring metal into the mold for the production of cast iron balls with a diameter of 40 and 120 mm was carried out at an inductor voltage of 300 V, and the electromagnet - 220 V. The initial level of metal on the drain socket was equal to 20 mm. The molding time of molds in the manufacture of balls with a diameter of 40 mm was 7.3 s, and balls with a diameter of 120 mm - 16.2 s. The operating time of the electromechanical actuator was set in the manufacture of balls with a diameter of 40 mm - 0.35 s, and balls with a diameter of 120 mm - 0.75s. The consumption of metal in the manufacture of balls with a diameter of 40 and 120 mm was in the range of 0.7-0.75 kg / s and 1.65-1.70 kg / s, respectively. The metal casting was carried out at temperatures of 1320-1340 ° C and 1360-1380 ° C. The dosage accuracy was determined by weighing the metal of the poured balls and the molding system of the mold. Mathematical processing of the results of the dosing showed that in the manufacture of balls with a diameter of 40 mm at a temperature of 1320 °C the error of dosing is 10-11%. With increasing iron temperature, the dosage error decreases and at a metal temperature of 1370 °C is 5-6%. In the manufacture of balls with a diameter of 120 mm at a temperature of iron 1330, the dosage error is 7-8%, and at a temperature of 1360 ° C - 3-4%. The study of the characteristics of the casting and dosing process of cast iron in the chill mold allowed us to develop the technology of casting cast iron melts, which provided the required metering accuracy and high productivity of the conveyor production of grinding bodies. Проведен анализ основных параметров дозирования расплава чугуна в металлические формы с помощью магнитодинамической установки МДН-6Ч. Разработана принципиальная схема управлення электромагнитными системами агрегата. Отработана технология дозирования и заливки металла в кокиль при изготовлении чугунных шаров диаметром 40 и 120 мм.
Автоматизація процесів технічного обслуговування та ремонту річкових суден з використанням методів виробничої логістики
(ЦНТУ, 2020) Дакі, О. А.; Daki, O.; Даки, Е. А.
У статті розглянуто роль виробничої логістики у рішенні завдання технічного обслуговування та ремонту суден. Розроблено моделі автоматизації процесів технічного обслуговування та ремонту річкових суден з використанням методів виробничої логістики. Комплексна автоматизація виробничих процесів веде до підвищення ефективності діяльності підприємства, особливо це позначається на етапі планування і визначення потреб у матеріалах, вузлах, агрегатах як власного виробництва, так і покупних.The article is devoted to the development of models for automation of maintenance and repair of river vessels using the methods of production logistics, as well as to determine the role of production logistics in solving the problem of maintenance and repair of vessels. Achieving this goal contributes to solving a number of problems of modern enterprise management. The research presented in the article is based on the work of domestic and foreign researchers. The production process is a set of interdependent actions of people, means of production and nature, necessary for the manufacture of products. The main component of the production process is the technological process - a set of actions to change and determine the state of the object of labor. Various production processes are carried out at the enterprises. Flow production is a highly efficient method of organizing the production process. Under the conditions of the flow, the production process is carried out in maximum accordance with the principles of its rational organization. In the conditions of crisis phenomena in the domestic economy, the fall of industrial production for ship repair enterprises, the question of replacing scarce and expensive materials for the organization of production, as well as rationing and careful use of existing materials became acute. Comprehensive automation of production processes leads to increased efficiency of the enterprise, especially at the stage of planning and determining the needs for materials, components, units, both own production and purchased. The application of production planning principles is very important for solving a number of problems related to the maintenance and repair of river vessels. Ways to solve this problem lie in the planes: reorientation of procurement in the domestic market; planning own production of scarce and expensive products for production needs; use of scientific methods of material flow organization using the principles of production logistics. В статье рассматривается роль производственной логистики в решении задания технического обслуживания и ремонта судов. Разработаны модели автоматизации процессов технического обслуживания и ремонта речных судов с использованием методов производственной логистики. Комплексная автоматизация производственных процессов ведет к повышению эффективности деятельности предприятия, особенно это отображается на этапе планирования и определения потребностей в материалах, узлах, агрегатах как собственного производства, так и покупных.
Аналіз та гармонізація національних до міжнародних стандартів якісних показників чавунів з вермикулярним графітом
(ЦНТУ, 2020) Кропівна, А. В.; Кузик, О. В.; Kropivna, A.; Kuzyk, O.; Кропивная, А. В.; Кузык, А. В.
В статті розглянуто національні та міжнародні стандарти якісних показників чавуну з вермикулярним графітом. Дано аналіз діючим стандартам в Україні ДСТУ на чавун з вермикулярним графітом а також регламентовані його механічні властивості та рекомендований хімічний склад. Проаналізовано властивості аналогічних міжнародних та європейських стандартів на чавун з вермикулярним графітом згідно стандартизації ISO, SAE, CEN, VDG, ASTM, JIS, GB, STAS, а також наведено перехресні посилання на стандарт ISO 16112 до інших стандартних марок ЧВГ. З’ясована відповідність марок матеріалів, в залежності від їх хімічного складу та механічних властивостей, наведених в ГОСТах, міжнародних та європейських показників. Ensuring and coordination of high quality indicators of materials in the foundry industry is necessary in the development of Ukraine's economy. High quality products need to be enshrined in new national standards, harmonized with international and European standards. Thus, the purpose of this work is to analyze national and international standards for quality indicators of vermicular graphite iron and their harmonization with each other. The foundry industry of Ukraine has developed mainly with the use of interstate standards - GOST, which differ significantly from European and international and requires coordination and other approaches to the development of new standards. Today there are a number of international standards: ISO, SAE, CEN, VDG, ASTM, JIS, GB, STAS, which regulate the properties of cast iron with vermicular graphite. Most standards define the range of permissible content of spherical graphite (0… 20%) in the structure of cast iron with vermicular graphite, as well as determine the shape of samples to determine the properties and provide for the determination of graphite on surfaces formed after machining castings. In accordance with the needs of the automotive industry, the Society of Automotive Engineers (SAE) has created the standard SAEJ1887 JUL2002 for cast iron with vermicular graphite. The DSTU standard in force in Ukraine regulates only the temporary resistance to tensile and elongation laid down in the brand designation. Thus, the improvement, provision and harmonization of the national standard at the vermicular graphite iron by achieving high quality indicators of materials in the foundry industry, will ensure the stability of the technological production process, and further entry into international and European markets and a qualitatively new level of domestic engineering. An analysis of the current standards in Ukraine DSTU for cast iron with vermicular graphite is given, as well as its regulated mechanical properties and recommended chemical composition. The properties of similar international and European standards for cast iron with vermicular graphite according to ISO, SAE, CEN, VDG, ASTM, JIS, GB, STAS standardization are analyzed, as well as cross-references to ISO 16112 to other standard brands of the vermicular graphite iron. The conformity of brands of materials, depending on their chemical composition and mechanical properties given in GOST, international and European indicators is found out. В статье рассмотрены национальные и международные стандарты качественных показателей чугуна с вермикулярным графитом. Дан анализ действующим стандартам в Украине ДСТУ на чугун с вермикулярным графитом а также регламентированы его механические свойства и рекомендован химический состав. Проанализированы свойства аналогичных международных и европейских стандартов на чугун с вермикулярным графитом согласно стандартизации ISO, SAE, CEN, VDG, ASTM, JIS, GB, STAS, а также приведены перекрестные ссылки на стандарт ISO 16112 к другим стандартных марок ЧВГ. Выяснено соответствие марок материалов, в зависимости от их химического состава и механических свойств, приведенных в ГОСТах, международных и европейских показателей.
Архітектура контролера вузла адаптивної мобільної мережі з аморфною топологією
(ЦНТУ, 2020) Смірнов, В. В.; Смірнова, Н. В.; Smirnov, V.; Smirnova, N.; Смирнов, В. В.; Смирнова, Н. В.
Наведений опис архітектури контролера вузла адаптивної мобільної мережі з аморфною топологією. Описана концепція роботи мобільної мережі. Мобільна мережа є адаптивною, що самоорганізується і здатна працювати автономно. Представлений стек протоколів мобільної мережі складається з протоколу управління, протоколу обміну даними і протоколу конфігурації. Взаємодія контролерів вузлів мережі здійснюється за допомогою декількох трансиверів, що дозволило розподілити службовий трафік, трафік даних і трафік управління по різних каналах. Мобільна мережа призначена для управління роєм об'єктів, якими можуть бути БПЛА, робототехнічні об'єкти і системи управління різними технологічними процесами. The purpose of the article is to develop an adaptive mobile network node architecture with an amorphous topology. The article describes the host controller architecture. The concept of a mobile network is described. The mobile network is adaptive, self-organizing, and able to operate autonomously. The presented mobile network node controller architecture is the object swarm control system basis. A stack of mobile network protocols is presented, consisting of a control protocol, a data exchange protocol and a configuration protocol. The nodes of the network controllers interaction is carried out using several transceivers. The use of multiple transceivers made it possible to distribute data traffic, configuration traffic, and management traffic over different channels, which made it possible to carry out information exchange at the same time. The protocol stack is minimized. The functionality of the host and the network object (swarm) is completely separated. The topology of the mobile network is not deterministic, amorphous and changes when the network objects move in space. In this case, some connections are lost and others arise. The routing tables are constantly updated. The network in accordance with the laid down algorithm, is able to build the necessary topology and organize the necessary connections in order to complete the task with a swarm of objects. The network is capable of building packet retransmission chains for remote network objects. Thus, the implementation of a mobile network at its low cost allows solving a certain range of problems. The performer can be either a separate object associated with the operator through a swarm of repeaters, or a swarm of objects. In order to increase the efficiency of the formation of routing tables and minimize the cluster structures in a mobile network, it is advisable to use optimization algorithms based on set theory. The mobile network is designed to control a swarm of objects, which can be UAVs, robotic objects and control systems for various technological processes. Приведено описание архитектуры контроллера узла адаптивной мобильной сети с аморфной топологией. Описана концепция работы мобильной сети. Мобильная сеть является адаптивной, самоорганизующейся и способна работать автономно. Представлен стек протоколов мобильной сети состоящий из протокола управления, протокола обмена данными и протокола конфигурации. Взаимодействие контроллеров узлов сети осуществляется с помощью нескольких трансиверов, что позволило распределить служебный трафик, трафик данных и трафик управления по разным каналам. Мобильная сеть предназначена для управления роем объектов, которыми могут быть БПЛА, робототехнические объекты и системы управления различными технологическими процессами.
Вплив діаметра електродних порошкових дротів на механічні характеристики електродугових покриттів
(ЦНТУ, 2020) Студент, М. М.; Головчук, М. Я.; Чумало, Г. В.; Гвоздецький, В. М.; Маркович, С. І.; Похмурська, Г. В.; Student, M.; Golovchuk, M.; Chumalo, H.; Hvozdetskii, V.; Markovych, S.; Pohkmurska, H.; Гвоздецкий, В. М.; Маркович, С. И.; Похмурская, Г. В.
В роботі проведено впливу діаметра електродних порошкових дротів на механічні характеристики електродугових покриттів. Покриття отримували на оригінальному обладнанні, застосовуючи для напилювання модельні порошкові дроти базових систем легування Fe–Cr–C та Fe–Cr–B діаметром 1,6 та 2,4 мм. Досліджено вплив діаметра порошкових дротів на структуру, електродугових покриттів різного діаметра. Встановлено залежність поруватості, мікротвердості, адгезії до сталевої основи, абразивної зносостійкості електродугових покриттів, напилених з порошкових дротів з різною кількістю шихти, від товщини ламелей у структурі покриттів. Визначено вплив товщини ламелей у структурі покриттів, напилених з порошкових дротів з різною кількістю шихти (залежно від їх діаметра 1,6 та 2,4 мм), на їх абразивну зносостійкість. Встановлено, що товщина ламелей у покриттях усіх проаналізованих систем легування зростала зі збільшенням об'єму розплавленого металу. Показано, що кількість оксидної фази у структурі покриттів зростає вдвічі зі збільшенням дистанції розпилювання порошкових дротів від 80 до 120 мм. Більше оксидної фази (на 40…100%) виявили у покриттях, сформованих із ПД діаметром 2,4 мм з вищим коефіцієнтом заповнення його оболонки шихтою порівняно із покриттями, сформованими із порошкових дротів діаметром 1,6 мм з нижчим заповненням. Встановлено, що поруватість, та мікротвердість покриттів із розроблених порошкових дротів зростає із збільшенням товщини ламелей в їх структурі та, відповідно, діаметру. Встановлено, шо із збільшенням товщини ламелей у структурі покриттів з порошкових дротів 250Х21ВФГС та порошкових дротів 50ХН2Р5ГС їх адгезія до сталевої основи дещо зменшилася, що зумовлено виникненням в покриттях напружень розтягу, які спричиняють появу мікротріщин або мережі тріщин у їх структурі. Водночас адгезія покриттів із порошкових дротів 50Х6МГ2С до сталі зросла, що зв’язали з більшим вмістом вуглецю у крупних ламелях та сприятливими умовами для формування в них високовуглецевого мартенситу, який має найменший коефіцієнт термічного розширення та спричиняє найменші залишкові напруження розтягу у покриттях. Встановлено, що абразивна та газоабразивна зносостійкість покриттів із ПД 250Х21ВФГС знизилася, а із ПД50ХН2Р5ГС підвищилася внаслідок збільшення товщини ламелей у їх структурі за використання порошкових дротів більшого діаметра. The influence of the diameter of the electrode flux-cored wires on the mechanical characteristics of the electric arc coatings is carried out in the work. Electric arc coatings were obtained on the original equipment, developed and manufactured at the Institute of Physics and Mechanics. GV Karpenko NAS of Ukraine. For spraying, model flux-cored wires of basic doping systems Fe – Cr – C and Fe – Cr – B with a diameter of 1.6 and 2.4 mm were used. The influence of the diameter of flux - cored wires on the structure, electric arc coatings from model flux - cored wires of different diameters is investigated. The dependence of porosity, microhardness, adhesion to the steel base, abrasive wear resistance of electric arc coatings sprayed from flux-cored wires with different amounts of charge on the thickness of the lamellae in the coating structure has been established. The influence of the thickness of the lamellae in the structure of coatings sprayed from flux-cored wires with different amounts of charge (depending on their diameter 1.6 and 2.4 mm) on their abrasive wear resistance was determined. It was found that the thickness of the lamellae in the coatings of all analyzed alloying systems increased with increasing volume of molten metal at the ends of flux-cored wires with the corresponding formation of droplets of larger diameter during its dispersion by air jet. shell charge and high arc current. It is shown that the amount of oxide phase in the structure of coatings doubles with increasing spray distance of flux-cored wires from 80 to 120 mm. More oxide phase (40… 100%) was found in coatings formed of flux-cored wires with a diameter of 2.4 mm with a higher filling factor of its shell charge compared to coatings formed of flux-cored wires with a diameter of 1.6 mm with lower filling. This is due to the larger volume of the charge in the powder wires of larger diameter, the cavities between the powders in which are filled with air, which intensively oxidizes the melt droplets inside the powder wires and at their ends during spraying. It is established that the porosity and microhardness of coatings from the developed flux-cored wires increase with the increase of the thickness of the lamellae in their structure and, accordingly, the diameter of the flux-cored wires. The increase in micro hardness is due to less evaporation and burnout of alloying elements from the droplets forming the coating, and the increase in porosity is caused by intensive spraying of droplets when hitting the sprayed surface, which contributes to micro cavities between the lamellae of the coating. It was found that with increasing the thickness of the lamellae in the structure of coatings of flux-cored wires 250H21VFGS and flux-cored wires 50HN2R5GS their adhesion to the steel base decreased slightly due to the occurrence of tensile stresses in coatings, which cause micro cracks or cracks. At the same time, the adhesion of 50X6MG2C flux-cored wire coatings to steel increased due to the higher carbon content of large lamellae and favorable conditions for the formation of high-carbon martensite, which has the lowest coefficient of thermal expansion and causes the lowest residual tensile stresses. It was found that the abrasive and gas-abrasive wear resistance of coatings from flux-cored wires 250Х21ВФГС decreased, and from flux-cored wires 50ХН2Р5ГС increased due to the increase in the thickness of the lamellae in their structure using a larger diameter. В работе проведено исследование влияния диаметра электродных порошковых проволок на механические характеристики електродугових покрытий. Покрытия получали на оригинальном оборудовании, применяя для напиливания модельные порошковые провода базовых систем легирования Fe–Cr–C и Fe–Cr–B діаметром 1,6 и 2,4 мм. Исследовано влияние диаметра порошковых проволок разного диаметра на структуру електродугових покрытий. Установлена зависимость пористости, микротвердости, адгезии к стальной основе, абразивной износостойкости електродугових покрытий, напыленных из порошковых проводов с разным количеством шихты, от толщины ламелей в структуре покрытий. Определенно влияние толщины ламелей в структуре покрытий, напиленных из порошковых проводов с разным количеством шихты (в зависимости от их диаметра 1,6 и 2,4 мм), на их абразивную износостойкость. Установлено, что толщина ламелей в покрытиях всех проанализированных систем легирования росла с увеличением объема расплавленного металла. Показано, что количество оксидной фазы в структуре покрытий растет вдвое с увеличением дистанции распыливания порошковых проволок от 80 до 120 мм Больше оксидной фазы (на 40-100%) обнаружили в покрытиях, сформированных из порошковых проволок диаметром 2,4 мм с высшим коэффициентом заполнения его оболочки шихтой сравнительно с покрытиями, сформированными из порошковых проводов діаметром 1,6 мм с низшим заполнением. Установлено, что пористость и микротвердость покрытий из разработанных порошковых проволок растет с увеличением толщины ламелей в их структуре и, соответственно, диаметру. Установлено, что с увеличением толщины ламелей в структуре покрытий из порошковых проволок 250Х21ВФГС и порошковых проводов 50ХН2Р5ГС их адгезия к стальной основе несколько уменьшилась, что предопределено возникновением в покрытиях растягивающих напряжений, которые влекут появление микротрещин или сети трещин в их структуре. В то же время адгезия покрытий из порошковых проводов 50Х6МГ2С к стали выросла, что связали с большим содержанием углерода в крупных ламелях и благоприятными условиями для формирования в них высокоуглеродистого мартенсита, который имеет наименьший коэффициент термического расширения и влечет наименьшие остаточные напряжения в покрытиях. Установлено, что абразивная и газоабразивная износостойкость покрытий из ПД 250Х21ВФГС снизилась, а из ПД50ХН2Р5ГС повысилась в результате увеличения толщины ламелей в их структуре за использование порошковых проводов большего диаметра.
Вплив процесів, що відбуваються в рухомих спряженнях деталей транспортних машин під дією компонентів геомодифікатора, на ефективність триботехнологій припрацювання і відновлення
(ЦНТУ, 2020) Аулін, В. В.; Лисенко, С. В.; Гриньків, А. В.; Чернай, А. Є.; Слонь, В. В.; Лукашук, А. П.; Aulin, V.; Lysenko, S.; Grinkiv, A.; Chernai, A.; Slon, V.; Lukashuk, A.; Аулин, В. В.; Лысенко, С. В.; Гринькив, А. В.; Чернай, А. Е.
Показано, що ефективність реалізації триботехнологій припрацювання і відновлення систем і агрегатів транспортних машин залежить від підготовки робочого середовища в якому відбувається припрацювання трибоспряжень деталей. Розглянуто властивості основних компонентів геомодифікатора КГМТ-1: SiO2, MgO, Al2O3, Fe2O3. Обґрунтована їх активізація при подрібненні та подачі в зону тертя, реалізацію станів і процесів самоорганізації. З'ясовано умови формування захисних покриттів на робочих поверхнях деталей. Виявлено, що для матеріалів компонентів геомодифікатора КГМТ-1 з сильно гомеополярними зв'язками, таких як SiO2, SiC та алюмосилікатний мінерал каолініт, спостерігається процес аморфізації, фазового перетворення α-Si-k-Si. Показано як фізичні процеси обумовлюють протікання трибохімічних реакцій і формування захисних покриттів. It is shown that the effectiveness of the implementation of tribotechnologies for running-in and restoration of systems and assemblies of transport machines depends on the preparation of the working environment in which the running-in of tribocouplings of parts takes place. When using a geomodifier to add to engine and transmission oil, it is important to refine the particles of its components and obtain special properties of their surfaces. The properties of the main components of the KGMT-1 geomodifier: SiO2, MgO, Al2O3, Fe2O3 are considered. Their activation during grinding and feeding into the friction zone is substantiated. The change in the size of the particles of the components of the geomodifier on the duration of the test under various operating conditions and within the limits of the strength intervals was investigated. The course of various physical processes according to nonequilibrium thermodynamics and the realization of states and processes of self-organization are considered. It was found that, depending on the degree of fragmentation, the particles of the components exhibit different activity, and therefore, different conditions for the formation of protective coatings on the working surfaces of parts and tribomechanical and tribophysical effects on particles are realized. It is shown that the latter manifests itself during the formation of defects, specific surface area, and duration of mechanical activation. It was revealed that for the materials of the KGMT-1 geomodifier components with strongly homeopolar bonds, such as SiO2, SiC, and the aluminosilicate mineral kaolinite, an amorphization process is observed. The influence of the α-Si-k-Si phase transformation in the materials of the KGMT-1 additive on the efficiency of the implementation of tribotechnologies has been determined. It is shown how physical processes in a composite oil cause tribochemical reactions and formation of coatings on the working surfaces of interfaces of parts of systems and aggregates of transport machines. Показано, что эффективность реализации триботехнологий приработки и восстановления систем и агрегатов транспортных машин зависит от подготовки рабочей среды в котором происходит приработка трибосопряжений деталей. Рассмотрены свойства основных компонентов геомодификатора КГМТ-1: SiO2, MgO, Al2O3, Fe2O3. Обоснован их активизация при измельчении и подачи в зону трения, реализацию состояний и процессов самоорганизации. Выяснены условия формирования защитных покрытий на рабочих поверхностях деталей. Выявлено, что для материалов компонентов геомодификатора КГМТ-1 с сильно гомеополярными связями, таких как SiO2, SiC и алюмосиликатный минерал каолинит, наблюдается процесс аморфизации, фазового превращения α-Si-k-Si. Показано как физические процессы обуславливают протекание трибохимических реакций и формирования защитных покрытий.
Вплив рослинних решток на інтенсивність абразивного зношування робочих органів ґрунтообробних машин
(ЦНТУ, 2020) Борак, К. В.; Borak, K.
Абразивний знос один з найпоширеніших видів зношування, на його долю припадає до 50% всіх відмов деталей машин. Дослідження закономірностей процесу абразивного зношування є безумовно актуальною задачею. В роботі розглянуто вплив хімічного фактору, а саме наявність рослинних решток в абразивній масі, на інтенсивність зношування робочих органів ґрунтообробних машин. Лабораторні дослідження проводили за методом «крильчатки», а експлуатаційні – на універсальному дисковому агрегаті УДА 4,5 в умовах Овруцького району Житомирської області (ґрунти супіщані). В результаті проведення досліджень з’ясовано, що при виділені соків (патоки) підвищується інтенсивність абразивного зношування в лабораторних умовах на 13,5…21,5%, а в експлуатаційних умовах – на 8%. Абразивне зношування робочих органів ґрунтообробних машин є доволі складним процесом і не може розглядатися тільки механічної точки зору. Abrasive wear is one of the most common types of wear accounting for up to 50% of all failures of machine parts. The study of laws governing the process of abrasive wear process is undoubtedly a critical task. The paper is dedicated to the effect that the chemical factor, in particular the presence of plant remains in the abrasive mass, has on the tilling machine movable operating parts abrasive wear rate. Laboratory researches were performed with the Impeller technique, while the field tests – with a multipurpose disk tiller UDA-4.5 in the conditions of the Ovruch district of Zhytomyr region (sandy loam soil). As follows from the study, the ooze of the sap (syrup) leads to an increase of the abrasive wear rate by 13,5…21,5% in the laboratory conditions. As a result, it was found that the rate of mass wear of the disk working bodies (multipurpose disk tiller UDA-4.5) on the field after corn was increased by 8% compared to the rate of wear of the disk working bodies on the field without plant residues. Results of the field tests confirm those of the laboratory studies, although the latter have demonstrated an increase in the wear rate, which is by 13,5% greater than got upon the field tests. Such a deviation is conditioned by a higher concentration of the corn crop remains in the abrasive mass during laboratory testing. Abrasive wear of the tilling machine movable operating parts may not be identified as a simple mechanical process, as the working surface wear rate may be significantly increased by the chemical factor when subject to wear in the real soil. Абразивный износ один из самых распространенных видов износа, на его долю приходится до 50% всех отказов деталей машин. Исследование закономерностей процесса абразивного износа является, актуальной задачей. В работе рассмотрено влияние химического фактора, а именно наличие растительных остатков в абразивной массе, на интенсивность износа рабочих органов почвообрабатывающих машин. Лабораторные исследования проводили по методу «крыльчатки», а эксплуатационные – на универсальном дисковом агрегате УДА 4,5 в условиях Овруцкого района Житомирской области (почвы супесчаные). В результате проведения исследований установлено, что при выделении соков (патоки) повышается интенсивность абразивного износа в лабораторных условиях на 13,5...21,5%, а в эксплуатационных условиях – на 8%. Абразивный износ рабочих органов почвообрабатывающих машин это очень сложный процесс и не может рассматриваться только механической точки зрения.
Динамічне проектування оптимальної системи стохастичної стабілізації потужності різання для стрічкопилкового верстата
(ЦНТУ, 2020) Березюк, І. А.; Голик, О. П.; Солдатенко, В. П.; Bereziuk, I.; Holyk, O.; Soldatenko, V.; Березюк, И. А.; Голик, Е. П.
Запропоновано методологічні основи створення оптимальної системи стохастичної стабілізації потужності різання для стрічкопилкового верстата на основі динамічного проектування. Використання новітніх методів структурної ідентифікації для визначення моделей динаміки «системи деревообробний верстат – процес різання» та діючого збурення, методів оптимального синтезу дозволяють забезпечити максимальну якість керування обробкою деревини на зазначеному верстаті при мінімальних затратах та заданих характеристиках оброблюваної поверхні. The article is devoted to the development of methodological foundations for constructing an optimal system of stochastic stabilization of cutting power based on the results of structural identification of models of the dynamics of the system ''woodworking machine-cutting process'' and uncontrolled disturbance. In order to solve the problem of structural identification of the ''woodworking machine-cutting process" system and the disturbance acting in the process of wood-cutting, the article proposes a special technology, the use of which made it possible to determine the transfer function of the ''woodworking machine-cutting process'' and estimate the spectral density of the disturbance acting during the processing. It has been established that when the physical and mechanical properties of wood and the state of the cutting tool change, the structure of the transfer function and spectral density does not change, but only the parameters change. As a result of solving the synthesis problem, the structure and parameters of the optimal controller are determined, which ensures the specified quality of the processed surface with minimal energy consumption. To assess the quality of control, it is proposed to use a quadratic criterion, which is the sum of two weighted variances of the stator current deviation of the main motion motor (characterizes energy costs) and the variance of the feed drive speed control signal.Studies of the robust stability of the optimal system with the obtained controller under the influence of unstructured disturbances made it possible to determine the class and estimate the maximum norms of unstructured disturbances at which the system maintains stability and a given control quality. The use of the proposed approach to the construction of an optimal system of stochastic stabilization of cutting power makes it possible to achieve a reduction in energy costs by 12% for a given quality of the processed surface by increasing the stabilization accuracy by two orders of magnitude. Предложены методологические основы построения оптимальной системы стохастической стабилизации мощности резания для ленточнопильного станка на основе динамического проетирования Использование новых методов структурной идентификации для определения моделей динамики системы «деревообрабатывающий станок-процесс резания» и действующего возмущения, методов оптимального синтеза позволяют обеспечить максимальное качество управления обработкой древесины на данном станке при минимальных затратах и заданных характеристиках обрабатываемой поверхности.
Дослідження впливу конструкції шлаковловлювача на ефективність затримки шлаку в середовищі параметричного моделювання SolidWorks Flow Simulation
(ЦНТУ, 2020) Конончук, С. В.; Скрипник, О. В.; Свяцький, В. В.; Пукалов, В. В.; Kononchuk, S.; Skrypnyk, O.; Sviatskyi, V.; Pukalov, V.; Свяцкий, В. В.
В статті досліджено вплив конструкції шлаковловлювача на ефективність затримки шлаку. В САЕ-модулі параметричного моделювання SolidWorks Flow Simulation підтверджено можливість зменшення швидкості руху розплаву за рахунок використання шлаковловлювача з гальмуючими ребрами. Запропоновано оригінальну конструкцію ребристого шлаковловлювача, яка забезпечує вловлювання шлаків та плавне заповнення форми сплавом за рахунок зниження швидкості руху розплаву без додаткових витрат металу. Встановлено, що швидкість потоку по висоті перерізу запропонованого ребристого шлаковловлювача менша на 0,028 м/с або 14,5 % у порівнянні з традиційним. З використанням надрукованого на 3D принтері ребристого шлаковловлювача була виготовлена ливарна форма, яка показала задовільну формувальну здатність. SolidWorks Flow Simulation Parametric Modeling Environment The most common technology for the manufacture of metal parts and work pieces is casting. High-tech branches of mechanical engineering require the production of high-quality castings of complex configuration from modern alloys with a given chemical composition and mechanical properties. The analysis of the causes of slag inclusions and ways to prevent them showed that in addition to technological means related to quality preparation of metal before pouring, a significant role is played by quiet continuous pouring of metal and properly designed foundry system, including slag trap. However, the use of the most common foundry systems (braking, throttle, with centrifugal slag traps, rain, siphon) to increase the efficiency of slag retention is associated with increased metal consumption, and as a consequence, leads to an increase in the cost of casting. Conducting experimental research by varying the design of the slag trap leads to an increase in the number of field experiments, given their complexity, limited by great difficulties. On the other hand, computer flow modeling allows to study the influence of slag trap design on the flow rate of the melt at the design stage and significantly reduce the cost of introduction of new castings. In order to reliably capture slag and reduce the speed of movement of the melt in the foundries, which provides a smooth filling of the form with an alloy, but without additional costs of metal, the original design of the ribbed slag catcher is proposed. The results of parametric modeling of the melt flow in the channel of the ribbed slag trap showed a decrease in the flow rate along the cross-sectional height of the slag trap compared to traditional by 0.028 m / s or 14.5%. This allowed to reduce the length of the slag trap to the first feeder. The expected metal savings are 0.26%. The form made using a 3D model of the slag trap showed satisfactory molding ability. But the obtained research results are of a recommendatory nature and require practical verification in the production environment. In addition, by varying parameters such as the height of the ribs, the distance between them, the angle of inclination, we can obtain similar results for different castings of different alloys. Given all this, there is a need for further study of the impact of the design of the slag trap on the efficiency of slag retention. В статье исследовано влияние конструкции шлакоуловителя на эффективность задержки шлака. В САЕ-модуле параметрического моделирования SolidWorks Flow Simulation подтверждена возможность уменьшения скорости движения расплава за счет использования шлакоуловителя с тормозящими ребрами. Предложена оригинальная конструкция ребристого шлакоуловителя, которая обеспечивает улавливание шлаков и плавное заполнение формы сплавом за счет снижения скорости движения расплава без дополнительных затрат металла. Установлено, что скорость потока по высоте сечения предложенного ребристого шлакоуловителя меньше на 0,028 м/с или 14,5 % по сравнению с традиционным. С использованием напечатанного на 3D принтере ребристого шлакоуловителя была изготовлена литейная форма, которая показала удовлетворительную формовочную способность.
Дослідження кутових переміщень платформи МПС із ріжучим інструментом
(ЦНТУ, 2020) Павленко, I. I.; Годунко, М. О.; Кислун, О. А.; Костюк, Є. С.; Pavlenko, I.; Hodunko, M.; Kyslun, O.; Kostyuk, E.; Павленко, И. И.; Костюк, Е. С.
В статті виконано аналітичний розрахунок величини переміщення виконавчого органу верстата з механізмом паралельної структури (МПС) по лініям в поперечному напрямку під кутом. Досліджено вплив конструктивних параметрів МПС на значення цих переміщень виконавчого органу. For the manufacture of parts of complex shapes, it becomes necessary to move the cutting tool along the line at a certain angle. For this, machines equipped with mechanisms of parallel structure are used. Only a study of the movable capabilities of these mechanisms makes it possible to introduce them into production. The studies focus on the transverse movement of the center of the moving platform of the parallel structure mechanism for a hexapod machine, as a material point moving along a line depending on the angle of contact of the tool and the perpendicular to the plane of the work surface (axis of symmetry of the mechanism). To determine the possible positions of the center of the moving platform, we consider a generalized scheme of the parallel structure mechanism. Given the restrictions on movement, the area of possible positions is divided into zones: Zrp - without a cutting tool; Zri - the zone of positions of the top of the instrument. The part that is being processed is installed on the technological device, which is placed on the basis of a parallel structure mechanism. Parameters of a machine with a parallel structure mechanism: a, b - distance between the supports of the stationary carrier system and the executive body, respectively; Lmax is the maximum length of the kinematic links; lmin is the minimum length of the kinematic links; li is the current length of the kinematic links; l is the magnitude of the transverse movement; φ is the angle of inclination of the executive body; hi is the current position of the executive body of the mechanism of the parallel structure in height. The assessment of motor capabilities is determined by the displacement index, which is the ratio of the actual displacement value l to the theoretically possible one (taken equal to the maximum rod length Lmax). From the above dependencies it is seen that the influence of the motor capabilities of the rods on the relative displacement provides an increase in the displacement index in the indicator section from 0.45 to 0.65, then the section that is affected by the slope of the displacement line, with a decrease in which the displacement in the area of0.8 up to 1 movement decreases again, this is due to the complex geometry of the service area ofthe working space of the machine with a parallel structure mechanism. On the effect of the ratio of the sizes of the movable to the fixed platform on the relative displacement, we have that with an increase in the indicator, the initial indicator of the relative displacement also increases, with a value of the exponent n starting from 0.6 its value decreases in all cases. The influence of the ratio of the maximum displacement of the rods to the size of the fixed platform, on the relative displacement has the opposite of the previous character. With an increase in the indicator m, the relative displacement indicator increases, with a further increase in the indicator m, it can be seen that significantly decreases the displacement indicator and with a value less than 0.6. В статье выполнен аналитический расчет величины перемещения исполнительного органа станка с механизмом параллельной структуры (МПС), по линиям в поперечном направлении под углом. Исследовано влияние конструктивных параметров МПС на значение этих перемещений исполнительного органа.
Дослідження процесу гальмування вивішених коліс автомобіля з гідравлічним приводом гальм
(ЦНТУ, 2020) Солових, Є. К.; Дубовик, В. О.; Солових, А. Є.; Катеринич, С. Є.; Ішов, М. І.; Solovykh, Ye.; Dubovyk, V.; Solovykh, A.; Katerynych, S.; Ishov, M.; Соловых, Е. К.; Дубовик, В. А.; Соловых, А. Е.; Катеринич, С. Е.; Ишов, М. И.
При експлуатації контроль гальмівних систем автомобілів здійснюється як в дорожніх, так і в стендових умовах. Найбільше розповсюдження отримали стендові методи, причому на силових стендах з біговими барабанами. Основним недоліком цих методів є висока вартість гальмівних стендів, а також значні матеріальні затрати при низькій якості отримання діагностичної інформації. Тому перспективним є метод діагностування гальмівних систем по зміні кутової швидкості вивішених коліс. Метод має високу оперативність, не вимагає великих капітальних витрат, що важливо для автотранспортних підприємств і станцій технічного обслуговування. Але цей метод не має достатньо повного теоретичного обґрунтування, особливо для автомобілів з гідравлічним приводом гальм. Тому в роботі обґрунтовано режими діагностування та діагностичні параметри, отримано аналітичні залежності процесу гальмування коліс автомобіля з гідроприводом гальм, які описують зміну кутового уповільнення вивішених коліс по часу на різних ділянках гальмівної діаграми, і часу запізнювання гальмівної системи. Отримані аналітичні залежності дають змогу досліджувати вплив різних чинників технічного стану гальмівних систем на показники процесу гальмування. For diagnosing car braking systems, bench methods have become the most widespread, and on power stands with running drums. The main disadvantage of these methods is the high cost of brake stands with low quality diagnostic information. At the same time the method of diagnosing brake systems on change of angular speed of the hung up wheels is perspective. But the considered method does not have a sufficiently complete theoretical justification, especially for cars with hydraulic brakes and therefore requires research. Therefore, the work substantiates the diagnostic modes and diagnostic parameters, obtained analytical dependences of the process of braking car wheels with hydraulic brakes, which describe the change in the angular deceleration of the suspended wheels over time in different parts of the brake diagram and the delay time of the brake system. The mathematical model is based on the differential equation of motion of the braked wheel when braking a car with a connected transmission (with clutch engaged) on a straight horizontal section of road. The change in braking torque during braking is determined by the nature of the pressure change in the drive. When braking the wheel, the braking force acts on the radius of the brake drum. The obtained analytical dependences make it possible to study the influence of various factors of the technical condition of brake systems on the performance of the braking process. In order to substantiate the diagnostic modes and diagnostic parameters, analytical dependences of the process of braking car wheels with hydraulic brakes have been developed, describing the change of angular deceleration of suspended wheels in time at different parts of the brake diagram and time delay of the brake system. The obtained analytical dependences make it possible to study the influence of various factors of the technical condition of brake systems on the performance of the braking process. При эксплуатации контроль тормозных систем автомобилей осуществляется как в дорожных, так и в стендовых условиях. Наибольшее распространение получили стендовые методы, причем на силовых стендах с беговыми барабанами. Основным недостатком этих методов является высокая стоимость тормозных стендов, а также значительные материальные затраты при низком качестве получения диагностической информации. Поэтому перспективным является метод диагностирования тормозных систем по изменению угловой скорости вывешенных колес. Метод имеет высокую оперативность, не требует больших капитальных затрат, что важно для автотранспортных предприятий и станций технического обслуживания. Но этот метод не имеет достаточно полного теоретического обоснования, особенно для автомобилей с гидравлическим приводом тормозов. Поэтому в работе обосновано режима диагностики и диагностические параметры, получены аналитические зависимости процесса торможения колес автомобиля с гидроприводом тормозов, описывающие изменение углового замедления вывешенных колес по времени на различных участках тормозной диаграммы, и времени запаздывания тормозной системы. Полученные аналитические зависимости позволяют исследовать влияние различных факторов технического состояния тормозных систем на показатели процесса торможения.
Дослідження процесу теплопередачі в циліндрах двигуна внутрішнього згоряння
(ЦНТУ, 2020) Сиволапов, В. А.; Новицький, А. В.; Хмельовський, В. С.; Бистрий, О. М.; Suvolapov, V.; Novitskiy, A.; Khmelevski, V.; Bustruy, O.; Новицкий, А. В.; Хмелёвский, В. С.; Быстрый, А. Н.
В статі проведено аналіз наукових публікацій і літературних досліджень процесів теплопередачі в циліндрах двигунів внутрішнього згоряння. Представлено дослідження температурних полів в двигунах під час їх роботи на різних режимах з використанням програмного комплексу та розрахункового модуля. Проаналізовано результати моделювання та проведення термометрування в однорідній і пластинуваній гільзах циліндрів двигунів. Приведено графічні залежності та розподіл температури по товщині стінки циліндра під час максимальної і мінімальної температури на поверхні циліндра. На основі досліджень встановлено, що при пластинуванні і запресуванні вставки температурні поля в циліндрі двигуна змінюються, підвищується температура на внутрішній поверхні циліндра при пластинуванні на 6,5 С, а при запресуванні – на 4,5 С. Це пояснюється тим, що контактний шар при пластинуванні знаходиться в зоні нестаціонарного режиму, а при запресуванні контактний шар знаходиться в зоні стаціонару і, таким чином, збільшує товщину циліндра на 2 міліметри. Встановлено, що різниця мінімальної і максимальної температур на внутрішній поверхні циліндра практично залишається такою ж як у однорідного циліндра. The article analyzes scientific publications and literary studies of heat transfer processes in cylinders of internal combustion engines. The research of temperature fields in engines during their operation at different modes with the use of a software package and calculation module is presented. The results of modeling and thermo-metering in homogeneous and laminated engine cylinder liners are analyzed. Graphic dependencies and temperature distribution by cylinder wall thickness at maximum and minimum temperature on cylinder surface are given. On the basis of researches it is established that at laminating and pressing of inserts temperature fields in the engine cylinder change, temperature on an internal surface of the cylinder increases at laminating on 6,5 °С, and at pressing - on 4,5 °С. This is explained by the fact that the contact layer during plastification is in the zone of non-stationary mode, and when pressing the contact layer is in the zone of stationary mode and thus increases the thickness of the cylinder by 2 millimeters. It is established that the difference of minimum and maximum temperatures on the inner surface of the cylinder practically remains the same as that of a homogeneous cylinder. Thus, modeling becomes the most effective scientific tool in the development and implementation of long-term evaluation of options for improving ICE. В статье проведен анализ научных публикаций и литературных исследований процессов теплопередачи в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания. Представлены исследования температурных полей в двигателях во время их работы на различных режимах с использованием программного комплекса и расчетного модуля. Проанализированы результаты моделирования и проведения термометрирования в однородной и пластинированной гильзах цилиндров двигателей. Приведены графические зависимости и распределение температуры по толщине стенки цилиндра при максимальной и минимальной температуры на поверхности цилиндра. На основании исследований установлено, что при пластинировании и запрессовке вставки температурные поля в цилиндре двигателя меняются, повышается температура на внутренней поверхности цилиндра при пластинировании на 6,5 °С, а при запрессовке – на 4,5 °С. Это объясняется тем, что контактный слой при пластинировании находится в зоне нестационарного режима, а при запрессовке контактный слой находится в зоне стационара и, таким образом, увеличивает толщину цилиндра на 2 миллиметра. Установлено, что разница минимальной и максимальной температур на внутренней поверхности цилиндра практически остается такой же как у однородного цилиндра.
Дослідження структури та властивостей зносостійких покриттів отриманих методом наплавлення порошковими електродами на основі системи Fe-Ti-B-C
(ЦНТУ, 2020) Іванов, О. О.; Ivanov, O.; Иванов, А. А.
Проаналізовані сучасні та класичні публікації щодо зносостійких покриттів на основі карбідо- та боридоутворюючих перехідних металів IV-VI груп періодичної системи хімічних елементів. Розглянуто та проаналізовано передумови формування фаз дослідженої системи та мікроструктуру зносостійких покриттів. Запропонована система забезпечує дрібнозернисту структуру з рівномірно розподіленими карбідами та боридами разом з високою твердістю 67-69 HRC. In this study the main purpose was to provide “in situ” synthesis while flux cored arc welding (FCAW) for obtaining hardfacing with fine structure with uniformly distributed titanium borides and carbides in the Fe-Ti-B-C system. Also, Fe-Ti-Mo-B-C with equimolar content of Me/B4C was researched. Powders electrodes was manufactured with using of pure metal powders to provide “in situ” synthesis. Initial components were powders of Ti, Mo and B4C. It was investigated that the offered harfacings are characterized by high hardness and fine-grained structure. Addition of Ti to Fe-Mo-B-C system leads to elimination of the ferrite-boride eutectics, that exist in Fe-Mo-B-C. Also, the structure of hardfacing of Fe-Ti-Mo-B-C is characterized with absence of defects and pores that exist in case of using Fe-Ti-B-C hardfacing. Analysis was carried out using scanning electron microscopy (SEM) and electron backscatter diffraction (BSD). Hardness was measured by Rockwell method. According to the analysis of literature and experimental researches, a systems of powder electrode materials was manufactured by FCAW method with high content of hard borides and carbides. The obtained value of the hardness of Fe-Ti-B-C system is 67 HRC and for Fe-Ti-Mo-B-C system is 69 HRC. Проанализированы современные и классические публикации о износостойких покрытиях на основе карбидо- и боридоформирующих переходных металлов IV-VI групп периодической системы химических элементов. Рассмотрены и проанализированы предпосылки формирования фаз рассматриваемой системы и микроструктуру износостойких покрытий. Предложенная система обеспечивает мелкозернистую структуру с равномерно распределенными карбидами и боридами вместе с высокой твердостью.
Ефективність циклу теплового насоса для теплопостачання
(ЦНТУ, 2020) Босий, М. В.; Кузик, О. В.; Bosiy, M.; Kuzyk, O.; Босый, Н. В.; Кузык, А. В.
В статті проведено аналіз ефективності застосування теплового насоса в системах теплопостачання при використанні різних джерел теплової енергії. Представлено результати дослідження ефективності застосування теплового насоса при використанні природних вод як джерела низькопотенційної теплової енергії. Виконано енергетичний і ексергетичний аналіз показників ефективності теплового насоса, робочим тілом якого є фреон R134a. Енергетичну ефективність циклу теплового насоса оцінювали коефіцієнтом перетворення теплового насоса. Термодинамічну ефективність теплового насоса в системах теплопостачання розглядали за допомогою ексергетичного ККД, який є одним із основних показників ефективності процесів і циклів теплового насоса. Наведено розрахунок ексергетичного коефіцієнта корисної дії для діапазону температури навколишнього середовища від +10 до -10 0 С. The aim of the article is to analyze the literature and scientific publications on the effectiveness of the heat pump in heat supply systems and to study the efficiency of using the steam compression cycle of a heat pump in a heat supply system. Тo conduct energy and exergy analysis of heat pump efficiency indicators, the working fluid of which is freon R134a, when using natural waters as a source of low-potential thermal energy. The article analyzes the literature sources and scientific publications on the effectiveness of the heat pump in heat supply systems. The results of research of efficiency of application of the heat pump in systems of heat supply at use of natural waters as a source of low-potential thermal energy are presented. Energy and exergy analysis of heat pump efficiency indicators, the working fluid of which is R134a freon, was performed. The energy efficiency of the heat pump cycle was determined by the conversion factor of the heat pump. The thermodynamic efficiency of the heat pump in heat supply systems was evaluated using exergetic efficiency, which is one of the main indicators of the efficiency of heat pump processes and cycles. The calculation of energy indicators of the heat pump, such as: specific heat load in the evaporator and condenser, as well as the conversion factor of the heat pump. The calculation of exergetic efficiency for ambient temperature from +10 to -10 ºC. Thus, the energy and exergy analysis of the efficiency of the heat pump, the working fluid of which is Freon R134a with a conversion factor = 4.8. This indicates that the heat pump is a reliable, highly efficient, environmentally friendly source of energy for use in heating systems. A heat pump heating system will always consume less primary energy than traditional heating systems if natural water is used as a low-temperature heat source for the heat pump. The efficiency of the steam compression cycle of the heat pump largely depends on the temperature of low-potential heat sources. The use of HV in heating systems reduces greenhouse gas emissions compared to conventional types of heat supply, which is relevant to the ecological state of the environment. В статье проведен анализ эффективности применения теплового насоса в системах теплоснабжения при использовании различных источников тепловой энергии. Представлены результаты исследования эффективности применения теплового насоса при использовании природных вод как источника низкопотенциальной тепловой энергии. Выполнен энергетический и эксергетический анализ показателей эффективности теплового насоса, рабочим телом которого является фреон R134a. Энергетическую эффективность цикла теплового насоса определяли коэффициентом преобразования теплового насоса. Термодинамическую эффективность теплового насоса в системах теплоснабжения оценивали с помощью эксергетического КПД, который является одним из основных показателей эффективности процессов и циклов теплового насоса. Приведен расчет эксергетического коэффициента полезного действия для диапазона температуры окружающей среды от +10 до -10 0 С.
Закономірності формування і розподілу транспортних та пасажирських потоків
(ЦНТУ, 2020) Хітров, І. О.; Кристопчук, М. Є.; Khitrov, I.; Krystopchuk, M.; Хитров, И. А.; Кристопчук, М. Е.
Проведено аналіз результатів досліджень розміщення об’єктів транспортної інфраструктури, зокрема автовокзалів та транспортно-пересадочних вузлів в плані міста, залежно від планувальних особливостей транспортної мережі. Встановлено, що для побудови раціональної маршрутної мережі міст та стійкого зв’язку між об’єктами транспортної інфраструктури необхідне дослідження пасажирських кореспонденцій та розподілу транспортних потоків. Decision-making to improve the functioning of route systems is an extremely necessary, but at the same time difficult task, as it determines the overall socio-economic development of the city, the stability and safety of its transport complex. The purpose of this work is to establish patterns of formation and distribution of passenger flows for the transport network of the city with a description of models of their operation. The traditional approach to determining the concentration of travel is described by "synthetic" models, such as gravity. A practical solution to the problems of transport planning is the modeling of behavioral demand, which is based on the concept of attractiveness function. The load of the transport network is determined by the number of vehicles on it. Download simulation is the distribution of inter-district correspondence along specific paths connecting district pairs. In normative models, the distribution of traffic flows is based on the optimization of some global criterion that characterizes the efficiency of the entire network. The descriptive approach is based on the principle according to which each participant seeks to minimize their own costs. The most effective is the model of finding the equilibrium distribution. One of the variants of which is used to distribute users of one class. In this way, the location of transport interchanges in the transport infrastructure of the city mainly determines their transport structure. The distribution of passenger correspondence between interacting infrastructure objects is described by a gravitational model. The equilibrium distribution search model should be used as a task to optimize the distribution of traffic flows. Проведен анализ результатов исследований размещения объектов транспортной инфраструктуры, в частности автовокзалов и транспортно-пересадочных узлов в плане города, в зависимости от планировочных особенностей транспортной сети. Определено, что для построения рациональной маршрутной сети городов и устойчивой связи между объектами транспортной инфраструктуры необходимо исследование пассажирских корреспонденций и распределений транспортных потоков.
Зведення задачі мінімаксного керування лінійними нестаціонарними системами до H∞ – робастного шляхом динамічної гри
(ЦНТУ, 2020) Лобок, О. П.; Гончаренко, Б. М.; Віхрова, Л. Г.; Lobok, O.; Goncharenko, B.; Vihrova, L.; Лобок, А. П.; Гончаренко, Б. Н.; Вихрова, Л. Г.
В роботі розв’язана задача синтезу мінімаксного керування для динамічних, описаних системою лінійних диференційних рівнянь (з врахуванням стану, керувань, збурень та початкових умов, з наведеним рівнянням спостереження включно)об’єктів,що функціонують у відповідності з інтегрально- квадратичним критерієм якості в умовах невизначенності. Припускалося, що зовнішні збурення, похибки та початкові умови належать певній множині невизначеностей. Задача пошуку оптимального керування у вигляді зворотного по виходу об’єктазв’язку, який мінімізує критерій функціонування, представлена у вигляді мінімаксної задачі оптимального керування за умов невизначеностей. За відсутності готових шляхів розв’язання показане зведення даної задачі до задачі H∞ - керування при найбільш несприятливих збуреннях, а крім того і до динамічної ігрової задачі з нулевою сумою та визначеною ціною гри, та наведена стратегія її розв’язання, щопропонує шлях до нових результатів. Завдання пошуку оптимального керування і початкового стану, які максимізують критерій якості, розглянуто в рамках оптимізаційної задачі, яку розв’язано методом множників Лагранжа після введення допоміжної скалярної функції – гамільтоніана. Показано, що для знаходження максимального значення критерію може бути використана або необхідна умова екстремуму першого роду, що залежить від співвідношення першої варіації критерію та перших варіацій векторів керування і початкового стану або також необхідна умова екстремуму другого роду, що залежить від знаку другої варіації. Приведені для перших та другихваріацій формули, які можуть використовуватися для розрахунків. Запропоновано задачу пошуку керування розв’язувати в два етапи: пошук проміжного розв’язку при фіксованих значеннях векторів керування та похибки і наступний пошук остаточного оптимального керування. Розглянуте також розв’язання H∞ - оптимального керування на нескінченому часі з врахуванням сигналу з виходу компенсатора, а також – розв’язання відповідних матричних алгебраїчних рівнянь типу Рікатті. The problem of synthesis of minimax control for the dynamic, described by the linear system of differential equations (taking into account the state, controls, perturbations and initial conditions, with the given equation of observation inclusive) of objects functioning in accordance with the integral-quadratic quality criterion in uncertainty is solved in the work. External perturbations, errors, and initial conditions were assumed to belong to a number of uncertainties. The task of finding optimal control in the form of a feedback object that minimizes the performance criterion is presented in the form of a minimum maximal uncertainty control problem. In the absence of ready-made solution paths, this problem is reduced to a H∞ - control problem under the most unfavorable disturbances, and in addition to a dynamic game problem with zero sum and a certain price for the game, and a strategy for solving it is proposed that offers a way to new results. The problem of finding the optimal control and the initial state that maximize the quality criterion is considered in the framework of the optimization problem solved by the Lagrange multiplier method after introducing the auxiliary scalar function, the Hamiltonian. It is shown that to find the maximum value of the criterion, either the necessary condition of the extremum of the first kind can be used, which depends on the ratio of the first variation of the criterion and the first variations of the control vectors and the initial state, or also the necessary condition of the extremum of the second kind, which depends on the sign of the second variation. For the first and second variations, formulas are given that can be used for calculations. It is suggested to solve the control search problem in two steps: search for an intermediate solution at fixed values of control vectors and errors, and then search for final optimal control. Consideration is also given to solving H∞ - optimal control for infinite control time with respect to the signal from the compensator output, as well as solving the corresponding Riccati matrix algebraic equations. В работе решена задача синтеза минимаксного управления для динамических, описанных системой линейных дифференциальных уравнений с учетом состояния, управления, возмущений, начальных условий и приведенного уравнения наблюдения включительно, объектов, функционирующих в соответствии с интегрально-квадратичным критерием качества. Предполагалось, что внешние возмущения, погрешности и начальные условия принадлежат некоторому множеству неопределенностей. Задача поиска оптимального управления в виде обратной по выходу связи, которая минимизирует критерий функционирования, представлена в виде минимаксной задачи оптимального управления в условиях неопределенности. При отсутствии готовых путей решения показано сведение данной задачи к задаче H∞ - управления при наиболее неблагоприятных возмущениях, а кроме того, к динамической игровой задаче с нулевого суммой и определенной ценой игры, и приведена стратегия ее решения, предлагающая путь к новым результатам. Задача поиска оптимального управления и начального состояния, которые максимизируют критерий качества, рассмотрена в рамках оптимизационной задачи, решенной методом множителей Лагранжа после введения вспомогательной скалярной функции - гамильтониана. Показано, что для нахождения максимального значения критерия может быть использовано или необходимое условие экстремума первого рода, которое зависит от соотношения первой вариации критерия и первых вариаций векторов управления и начального состояния или также необходимое условие экстремума второго рода, которое зависит от знака второй вариации. Для первых и вторых вариаций приведены формулы, которые могут использоваться для расчетов. Предложено задачу поиска минимаксного управления решать в два этапа: поиск промежуточного решения при фиксированных значениях векторов управления и погрешности и последующий поиск окончательного оптимального управления. Рассмотрено также нахождение H∞ - оптимального управления на бесконечном отрезке времени с учетом сигнала с выхода компенсатора, а также– решения соответствующих матричных уравнений типа Рикатти.

Browse

Browsing Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. Випуск 3. - 2020 by Title

Results Per Page

Sort Options