Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. Випуск 51. - 2021

Permanent URI for this collectionhttps://dspace.kntu.kr.ua/handle/123456789/11876

Browse

Now showing 1 - 20 of 28

Метод шифрування трафіку квадрокоптерів через аналоговий тракт впродовж моніторингу сільськогосподарських наземних об’єктів
(ЦНТУ, 2021) Мелешко, Є. В.; Майданик, О. О.; Собінов, О. Г.; Минайленко, Р. М.; Meleshko, Ye.; Maidanyk, O.; Sobinov, O.; Mynailenko, R.
Метою даної роботи є розробка методу шифрування трафіку квадрокоптерів через аналоговий тракт під час моніторингу стану сільськогосподарських наземних об’єктів. Використання безпілотних літальних пристроїв квадрокоптерного типу для моніторингу наземних об’єктів у сільському господарстві стає все більш поширеною практикою та дозволяє ефективно вирішувати велике коло задач, зокрема, використовуючи аерофотозйомку відеозйомку, тепловізійну зйомку, лазерне сканування тощо. В той же час квадрокоптери дуже вразливі до різних кібератак, що зумовлює необхідність розробки дієвих методів їх інформаційного захисту. У цій роботі для захисту даних, якими дрон обмінюється з іншими пристроями, запропоновано використовувати шифр Вернама та генерацію ключів шифрування на основі математичного більярду Сіная. Було розроблено відповідні алгоритми та програмне забезпечення для шифрування даних, а також створені робочі макети пристроїв для проведення експериментів. Для створення макету обрано модуль на основі мікроконтролера STM32F103C8T6, дані між пристроями передавалися через радіомодуль. The purpose of this work to developed a method for encrypting the traffic of quadcopters through an analog path throughout the monitoring of agricultural ground objects. The use of unmanned aerial vehicles of a quadrocopter type for monitoring ground objects in agriculture is becoming more and more common practice and allows you to effectively solve a wide range of tasks. Technologically equipped drones in agriculture are capable of performing various monitoring operations, in particular: aerial photography, video filming, thermal filming, laser scanning, etc. Such monitoring makes it possible to assess the quality of crops and identify the fact of damage or death of crops, identify crop defects and problem areas, analyze the effectiveness of plant protection measures, check compliance with crop rotation plans, identify deviations and violations in the process of agrotechnical work, analyze the relief and create maps, conduct audit and inventory of land, carry out security measures and collect information for the security service, etc. At the same time, drones are vulnerable to information attacks, which can be carried out for different purposes, in particular, to steal a drone, use it in a network of bots to attack other devices, or to intercept information that it collects for a device operator. All this necessitates the development of effective methods of information protection of drones from cyberattacks. In this work, the Vernam cipher was used to encrypt the data, and a pseudo-random sequence generated using the Sinai mathematical billiard was used as the encryption key. Thus, an improved mathematical model for generating encryption keys based on the Sinai billiards has been proposed. On the basis of the proposed mathematical model, software was developed and working models of devices for conducting experiments were created. To create a layout, a module based on the STM32F103C8T6 microcontroller was selected, data between devices was transmitted via a radio module.
Оцінка рівномірності розподілу та засміченості зерна при його багаторівневому введенні в пневмосепаруючий канал
(ЦНТУ, 2021) Нестеренко, О. В.; Лещенко, С. М.; Васильковський, О. М.; Петренко, Д. І.; Nesterenko, O.; Leshchenko, S.; Vasylkovskyi, O.; Petrenko, D.
Одним із важливих показників ефективності роботи пневмосепаруючих каналів є рівномірність поля швидкостей повітряного потоку, яка в свою чергу залежить від розподілу зернового матеріалу в робочій зоні сепарації. В статті приведені результати розподілу зернового матеріалу при багаторівневому способі введення зерна, а також його вплив на засміченість легкими домішками по висоті пневмосепаруючого каналу. В результаті досліджень отримано залежності засміченості очищеного зерна легкими домішками від кількості задіяних рівнів живильного пристрою. The uniformity of grain distribution in a pneumatic separation channel is an important factor and it significantly affects the quality of grain cleaning. Indeed, with uneven feeding, impurities entering the pneumatic separating channel, to a large extent, are located in the middle or lower layers of grain flow, which impairs the possibility of their release into the settling chamber. Feeders are used to create a more uniform distribution of grain in the operating area of the pneumatic separating channel. They provide conditions under which grain material is fed into the air stream by a thin layer of directed jet. This feeding can significantly improve the interaction of the components of the input grain material with air, increasing the likelihood of their release, as well as minimize the contact of particles of the grain mixture, which significantly increases the efficiency of air flow. Based on the review and analysis of feeder designs, we have proposed a feeder for multi-level grain introduction. The use of such a feeder can significantly improve the quality of pneumo-separation, but there is a possibility of light impurities in the upper grain layers, which can affect the completeness of the separation of the purified grain. Experimental studies were conducted to determine the effect of multilevel introduction on the content of light impurities in the purified grain along the height of the pneumatic separation channel, as well as to analyze the distribution of grain mixture in the operating separation area. As a result of the conducted research it is determined that the number of involved levels of introduction of the feeding device influences the degree of clogging of the cleared grain, thus, uniformity of distribution of grain improves at increase in quantity of levels. In particular, when using up to 4 levels of the feeder under load qbi = 350 kg/dm·h at each level, the amount of light impurities entering the purified grain is not more than 3% of their total weight in the source material.
Аналіз якості структуроутворення виливків корпусних деталей з сірого чавуну
(ЦНТУ, 2021) Аветісян, В. К.; Колпаченко, Н. М.; Маніло, В. Л.; Ащаулов, Д. П.; Сайчук, О. В.; Біловод, О. І.; Скоряк, Ю. Б.; Avetisyan, V.; Kolpachenko, N.; Manilo, V.; Ashchaulov, D.; Saichuk, O.; Bilovod, O.; Skoriak, Yu.
Виконано статистичний аналіз якості корпусних деталей в умовах виробництва. У якості критерію використовували магнітний метод неруйнівного контролю якості за коерцитивною силою. Статистичну оцінку проводили на двох типах деталей: корпусах роздавальної коробки передач і корпусах коробки зміни передач які виготовлені із чавунів СЧ15, СЧ18 і СЧ20 відповідно. Обидва типи деталей характеризуються близькою товщиною стінок. The purpose of this article is to carry out a statistical analysis quality of structure formation of castings of body parts made of gray cast iron. The magnetic method of non-destructive quality control of the coercive force was used as a criterion for the analysis of the quality under production conditions was carried out. The evaluation was carried out on two types of parts: transfer case housings and gear change housings made of SCH15, SCH18 and SCH20 cast irons, respectively. Both types of parts have similar wall thickness. The observed phenomenon is associated with deviations in the method of injection the modifier (silicomanganese) and its uneven assimilation throughout the mass of the metal. Thus, according to local X-ray spectral analysis, the distribution concentration of these elements is especially inhomogeneous in castings with a higher level of coercive force (0,07...2.09% Si and 0,04...2.15% Mn). The shape of the inclusions is the same for different Hc. Despite the close concentration in the distribution of the main components over the cross-section of the castings, we found that the reason for the difference between multiple readings obtained when measuring the coercive force is an increased proportion of graphite inclusions, oxides and sulfides. The use of such a nondestructive control method will make it possible to identify zones in products with deviations in structure and to more thoroughly analyze the possibility of defect formation (pore and crack formation).
Дослідження впливу схеми розташування ножів котка-подрібнювача на показники якості подрібнення стебел соняшнику
(ЦНТУ, 2021) Шейченко, В. О.; Черновол, М. І.; Вольський, В. А.; Коцюбанський, Р. В.; Sheichenko, V.; Chernovol, M.; Volskyi, V.; Kotsiubanskyi, R.
Роботу присвячено удосконаленню технологічного процесу подрібнення стебел соняшнику завдяки дослідженню впливу схеми розташування ножів котка-подрібнювача на показники якості подрібнення. Розроблено та виготовлено дослідний зразок котка-подріюнювача, ріжучі ножі у якого розміщено по всій ширині захвату у шаховому порядку з можливістю змінювати кут нахилу до осі обертання барабана в діапазоні 5…20°. Дoслiджено вплив рoзтaшування рiжучoї крoмки пoдрiбнюючoго нoжa кoтка нa пoказники якocті викoнання опeрацiй пoдрібнeння і зaгортaння стeбeл coняшнику. The study of the arrangement of the blades of the roller-grinder on the quality of grinding. It is The work is devoted to the improvement of the technological process of grinding sunflower stalks due to the study of the influence of the arrangement of the blades of the roller-grinder on the quality of grinding. in the range of 5… 20 °. It is noted that under 800 kg by loading the roller with the right location of the chopping knives, the lowest value of mathematical expectations of the distribution of crushed stem particles is set at 18.6 km / h. This value is 14%, 30%, 40% and 20% less than the speed , respectively, 7.45 km/h, 10.08, 13.6, 22 km/h. Exceedance of values of mathematical expectations of distributions of particles of stalks at a roller-shredder with the left scheme of an arrangement of knives over the right, for loading of 800 kg, at all speeds investigated is established. The lowest value of mathematical expectation for the right layout of the knives was set at a speed of 18.6 km / h, and for the left - at a speed of 13.6 km / h. The highest value of the mathematical expectation of the distribution of parts of sunflower stalks at the left location of the knives is set at a speed of 10.08 km/h, and for the right scheme - at a speed of 13.6 km/h. Exceeding the lowest value of mathematical expectation over the highest within one scheme of placement of knives was - on the left 48%, on the right 41%. In the roller with the left location of the cutting edge of the knives, with a load of 600 kg in the range of 51–100 mm, the percentage of crushed particles of sunflower stalks exceeded the corresponding values with a load of 800 kg. At speeds of 10.08 km/h, 13.6, 18.6 and 22 km/h, this excess was 1.9 times, 1.44, 1.96 and 1.99 times, respectively.
Теоретичні дослідження руху компонентів зернового матеріалу із штучно сформованим розподілом швидкості повітря в поперечному перетині каналу
(ЦНТУ, 2021) Котов, Б. І.; Степаненко, С. П.; Kotov, B.; Stepanenko, S.
В статті розглядаються дослідження поділу зернових матеріалів у пневматичних каналах із штучно сформованим розподілом швидкості повітря в поперечному перетині каналу, для визначення раціональної форми та параметрів подачі матеріалу та варіантів поділу зернового матеріалу на фракції. Теоретично досліджено та встановлено закономірності руху зернівки у вигляді математичних моделей динаміки руху твердої частки в потоці повітря, які відрізняється від відомих тим, що враховують дію бокових сил, концентрацію матеріалу, а застосування степеневого закону та штучно сформованого експоненціального закону розподілу повітря дало можливість підвищити розходження (розщеплення) траєкторій руху зернівок на 20%. Розв’язок системи нелінійних диференційних рівнянь із початковими умовами виконано в програмному середовищі MathCad у вигляді траєкторій руху зернівки в повітряному потоці, що дозволяє розраховувати їх траєкторії руху, які різняться коефіцієнтами парусності та визначити раціональні значення параметрів пневмогравітаційних та пневмоінерційних сепараторів. Використовуючи отримані залежності для розробки повітряних сепараторів, можна визначити початкову швидкість введення і напрямок входження зернівок у повітряний потік, а також визначити траєкторії руху матеріалу в повітряних каналах з нижнім вивантаженням матеріалу. The purpose of research to formulate a mathematical description of the movement of components of grain material in pneumatic channels with artificially formed distribution of air velocity in the cross section of the channel to improve the quality of separation (trajectory divergence) of grain material components. The article considers studies of grain separation in pneumatic channels with artificially formed air velocity distribution in the cross section of the channel, to determine the rational form and parameters of material supply and options for separation of grain material into fractions. The regularities of grain motion in the form of mathematical models of the dynamics of solid particle motion in air flow are theoretically investigated and established, which differ from those known in that they take into account the action of lateral forces, material concentration, and the application of power law and artificially formed exponential air distribution law) trajectories. The solution of the system of nonlinear differential equations with initial conditions is made in the MathCad software environment in the form of grain motion trajectories in air flow, allows to calculate their motion trajectories that differ in sailing coefficients and determine rational values of pneumogravity and pneumoinertia parameters. Using the obtained dependences for the development of air separators, it is possible to determine the initial velocity of entry and direction of entry of grains into the air stream, as well as to determine the trajectories of the material in the air ducts with lower material unloading. Conclusions: 1. Theories of grain motion are theoretically investigated and established in the form of mathematical models of solid grain motion dynamics in air flow, which differ from those known in that they take into account the action of lateral forces, material concentration, and the application of power and artificial exponential law (splitting) of grain movement trajectories by 20%. 2. The solution of the system of nonlinear differential equations with initial conditions is made in the MathCad software environment in the form of grain motion trajectories in the air stream, which allows to calculate their motion trajectories differing in sailing coefficients and determine rational values of pneumogravity and pneumoinertial separators.
Математична модель теплонасосної системи охолодження матеріалу після сушіння і термообробки
(ЦНТУ, 2021) Котов, Б. І.; Калініченко, Р. А.; Панцир, Ю. І.; Герасимчук, І. Д.; Грищенко, В. О.; Kotov, B.; Kalinichenko, R.; Pantsir, Yu.; Gerasimchuk, I.; Hryshchenko, V.
В статті розглядається питання підвищення ефективності функціонування охолоджувачів нагрітого в процесі сушіння матеріалу шляхом використання теплонасосної установки для вироблення штучного холоду. Запропоновано схему використання теплового нассу в комплексі із сушильною установкою і виносним охолоджувачем матеріалу. Сформульовано математичний опис стаціонарних режимів функціонування сушильної установки, охолоджувача матеріалу та елементів теплового насосу на основі парокомпресорної холодильної установки. The article considers the issue of increasing the efficiency of coolers of the material heated during drying by using a heat pump unit to produce artificial cold. The scheme of use of a thermal pump in a complex with the drying installation and the portable cooler of material is offered. A mathematical description of the stationary modes of operation of the drying unit, material cooler and heat pump elements on the basis of a steam compressor refrigeration unit is formulated. At creation of physical and mathematical models of heat and mass transfer in the course of drying and cooling of material (grain) the following conditions are accepted simplifying the mathematical description, but without changing real process: moisture from the material is removed according to Dalton's evaporation law, while the moisture in the material evaporates and is removed simultaneously; moisture content and temperature in the volume of the material are evenly distributed, heat and mass transfer occurs only between the surface of the material and the drying agent; the effects of radiation and contact heat transfer are taken into account by heat transfer coefficients; stationary fields of temperature and moisture content are assumed to be one-dimensional, which vary according to the coordinate calculated in the direction of movement of the material; when cooling the moisture removal material is not taken into account for low residual moisture; the size of the surface of the material in the process of drying and cooling does not change; the heat exchange equipment of the heat pump is an object with concentrated parameters. Using the obtained mathematical dependences, graphical dependences of changes in grain and air temperature are constructed, which allow to evaluate the expediency of using a heat pump. The formulated mathematical model of stationary modes of the heat pump drying unit with artificial cooling of the dried material can be used to evaluate the feasibility and energy efficiency of the used refrigeration machines for grain cooling, especially after high-temperature processing. The obtained analytical dependences in the form of a closed system of equations can be used to optimize the parameters of the heat pump drying unit by the criterion of minimizing energy consumption.
Витягування циліндричних деталей із не суцільного матеріалу
(ЦНТУ, 2021) Боков, В. М.; Сіса, О. Ф.; Павленко, І. І.; Bokov, V.; Sisa, O.; Pavlenko, I.
Запропоновано, розроблено та досліджено новий спосіб витягування циліндричних деталей із плоскої металевої сітки з квадратним вічком. В даному способі витягування здійснюють із квадратної заготовки, сторони якої паралельні діагоналям вічка сітки. Використання способу, що пропонується, порівняно з відомим, створює такі умови витягування, при яких нерівномірність висоти циліндричної частини деталі суттєво зменшується, що дозволяє на 35-40 % знизити собівартість штампування циліндричних деталей із плоскої металевої сітки з квадратним вічком. Запропоновано та експериментально випробувано новий спосіб витягування деталей з притиском фланцю плоскої листової заготовки, який відрізняється тим, що заготовку попередньо перфорують; перфорацію заготовки виконують тільки в області фланцю, внутрішній діаметр якої дорівнює середньому діаметру dс отриманої циліндричної деталі; перфорацію заготовки виконують так, щоб сума  усіх перемичок за шириною аі на кожному концентричному колі розташування отворів перфорації дорівнювала довжини кола за середнім діаметром dс отриманої циліндричної деталі, тобто є справедливим вираз: . Використання способу, що пропонується, порівняно з відомим, створює такі умови витягування, при яких граничний коефіцієнт витягування значно зменшується (< 0,46), що дозволяє реалізувати більш глибоке витягування деталей за один хід пресу. A new method for drawing cylindrical parts from a flat metal mesh netting with square openings has been proposed, developed and investigated. According to this method, drawing is carried out from a square workpiece, whose sides are parallel to the diagonals of the netting mesh. A new method of drawing parts with flange clamping of a sheet workpiece has been proposed and experimentally tested, which differs in that the workpiece is pre-perforated; perforation of the workpiece is performed only in the flange area, whose inner diameter is equal to the average diameter dc of the cylindrical part obtained; perforation of the workpiece is performed so that the sum  of all jumpers by the width ai on each concentric circle of the location of the perforation holes is equal to the circumference at the average diameter dc of the cylindrical part obtained, i.e. formula is valid. The use of the proposed method, in comparison with the known one, creates such conditions for drawing, under which the limiting drawing ratio becomes significantly lower (< 0,46), which makes it possible to conduct a deeper drawing of parts in one press run. The scientific novelty of this research is as follows. Usually, when manufacturing parts such as caps or box shapes, stamping is used in several runs to avoid the phenomenon of tearing- off of the bottoОдержаноm. However, the use of stamping in several runs leads to a complication of the process equipment and an increase in the cost of the product, which is justified only for cases of obtaining a high-quality product and provided that the integrity of the part is intact at a considerable depth. When trying to draw parts of considerable depth, objective difficulties arise associated with breaking-off of the bottom, which are due to exceeding by the tensile stresses in the critical section of the workpiece (between the bottom and lateral surfaces) of the ultimate tensile strength в of the latter. As part of the research described in this article, a way to overcome those difficulties has been proposed. It is based on the fact that when implementing the stamping process at lower values of the drawing ratio than the critical one, a metal mesh netting or perforated workpiece is used, and tearing-off of the bottom is therefore no longer observed. This method made it possible to obtain an integral shape of the part while using a significant depth of drawing due to the prior perforation of the workpiece, which significantly reduces the cost of the product. That means that the obtained scientific result in the form of a proposed kinetic description of the stamping process compared to the known one creates such drawing conditions, under which the unevenness of the height of the cylindrical portion of the part is significantly reduced, which in turn reduces by 35-40% the cost of stamping cylindrical parts from a flat metal mesh netting with square openings. This result is interesting from a theoretical point of view. As far as the practical point of view is concerned, a mechanism of transition of plastic bending of netting meshes into cold volumetric expanding of its constituent wires has been revealed, which makes it possible to determine the conditions for using the process of manufacturing parts from metal mesh netting or perforated workpieces. Consequently, an applied aspect of using the scientific result obtained is the possibility of improving the typical technological process of stamping, where the stamping force will be significantly reduced and hence the stress in the critical section, which will make it possible to reduce significantly the limiting drawing ratio and increase the depth of stamping. This constitutes prerequisites for the transfer of the obtained technological solutions of the process of drawing from a metal mesh netting or a perforated workpiece.
Дослідження умов різання стебел із ковзанням
(ЦНТУ, 2021) Шейченко, В. О.; Дудніков, І. А.; Шевчук, В. В.; Шевчук, В. Г.; Sheichenko, V.; Dudnikov, I.; Shevchuk, Vitaliy; Shevchuk, Viktor
В статті досліджено підвищення ефективності функціонування ріжучих апаратів сільськогосподарських машин завдяки удосконаленню режимів різання стебел із ковзанням. Завдяки цьому уможливлюються умови різання із меншими значеннями нормального тиску, ніж за умов різання без ковзання. За стандартних значень показників жниварки з ріжучим апаратом та якісному різанні стебел рослин із ковзанням збільшення продуктивності складає до 17 %. Features of cutting of a stalk by a blade with sliding are analytically investigated. The conditions of cutting with sliding of a horizontally located stalk with a knife are substantiated, according to which the blade must press on the stalk perpendicular to it and move at an angle ξ to the normal. The marked angle must be greater than the friction angle φ. The limits of change of values of the angle ξ at which cutting of stalks with sliding is possible are analyzed and defined. It is noted that to ensure cutting of the stem with sliding, as well as to simultaneously and rationally reduce the sliding time of the blade on the stem, it is advisable to perform the operation of cutting stems at an angle ξ less than 90 °. The dependence determined by the conditions of observance by the angle ξp of the zone of the desired action of the velocity point of the blade point to ensure cutting of the stems with sliding is established. The theoretical dependence for determining the sliding coefficient is established, which allows to numerically estimate the degree of sliding. It is noted that cutting with sliding requires less force N, less normal pressure than non-slip cutting. Under such conditions, an increase in the angle ξ leads to a corresponding decrease in the force N. The implementation of the results of the study in the cutting machines of harvesters, forage machines, as well as segmental cutters of reciprocating movement of harvesters, will allow due to the quality of the technological process of cutting plant stems with sliding increase in productivity up to 17%.
Підвищення довговічності турбокомпресора в внаслідок ремонтного впливу
(ЦНТУ, 2021) Кулєшков, Ю. В.; Черновол, М. І.; Красота, М. В.; Руденко, Т. В.; Солових, Є. К.; Осін, Р. А.; Kuleshkov, Yu.; Chernovol, M.; Rudenko, T.; Krasota, M.; Solovykh, Ye.; Osin, R.
Для відновлення деталей машин можуть застосовуватися різноманітні способи відновлення і зміцнення. Однак далеко не всі способи можуть забезпечити необхідний ресурс для відновлення і зміцнення деталей, що працюють в абразивному та корозійному середовищі середовищах. Одним із сучасних напрямків підвищення зносостійкості та іншими властивостями відновлювальних покриттів є використання композиційних матеріалів. В цій статті представлені результати досліджень щодо розробки нового способу відновлення і зміцнення деталей композиційними матеріалами заснованими на використанні хімічного парофазного осадженням металів CVD - методу (Chemicikal Vapor Deposition) шляхом розкладання металоорганічних сполук. Показано, що розроблений композит матеріал, отриманий CVD – методом розкладання металоорганічних забезпечує підвищення зносостійкості не менше ніж в 2,0…2,2 раз в порівняні з новими деталями. A turbocharger is a unit of modern internal combustion engines designed to boost it. Since a drive of the turbocharger is most often carried out from the energy of the exhaust gases, the conditions of its operation can not be called favorable: the temperature of the exhaust gases sometimes reaches 7000C, high chemical activity of the exhaust gases, high speed of rotation of the turbine. The consequence of difficult operating conditions is the wear of its elements. One of the main causes of wear of the active elements of the turbocharger is abrasive wear. Various methods of restoration and strengthening can be used to restore machine parts. However, not all methods can provide the necessary resource for the restoration and strengthening of parts working in abrasive and corrosive environments. One of the modern directions of increasing the wear resistance and other properties of reducing coatings is the use of composite materials. This article presents the results of research on the development of a new method for restoring and strengthening parts with composite materials based on the use of chemical vapor deposition of metals CVD - method (Chemicikal Vapor Deposition) by decomposition of organometallic compounds. It is shown that the developed composite material obtained by the CVD-method of decomposition of organometallic compounds provides an increase in wear resistance of at least 2.0...2.2 times in comparison with new parts composite material. Vapor-phase deposition of metals, Chemicikal Vapor Deposition-method, decomposition of organometallic compounds.
Теоретичні аспекти розділення зерна на решеті інерційно-гравітаційного сепаратора
(ЦНТУ, 2021) Лузан, П. Г.; Кісільов, Р. В.; Лузан, О. Р.; Кислун, О. А.; Luzan, P.; Kisilyov, R.; Luzan, O.; Kyslun, O.
Виконано обґрунтування технологічної схеми решета інерційно-гравітаційного сепаратора з щілинами, що розширюються в напрямку руху оброблюваного матеріалу та встановлено вплив його основних параметрів на ефективність сепарації зернових сумішей. Встановлено закономірності руху зернової суміші по поверхні решета, коли створюються сприятливі умови для проходження крізь щілини часток, які можуть пройти крізь нього. Запропоновано методику розрахунку основних геометричних та кінематичних параметрів решета. The aim of the article is to substantiate the design, derivation and approbation by calculations of formulas for determining the parameters of the sieve with slits that expand in the direction of movement of the processed material. It is established that grain cleaning machines, which currently work on agricultural and processing enterprises with flat sieves, have been used for many years, are well studied and improved, their technical and economic indicators have reached maximum values. The problem is that to ensure the proper operation of existing grain cleaning machines with traditional flat sieves, a large amount of energy costs are spent on additional operations that are not directly related to the separation process, but without them the normal operation of the machine is impossible. This is directly the transportation of grain and cleaning the sieves from grains that are stuck in the cracks and degrade the quality of their work. The substantiation of the technological scheme of the inertial-gravity separator sieve with slits expanding in the direction of movement of the processed material is performed and the influence of its main parameters on the efficiency of separation of grain mixtures is established. The regularities of the movement of the grain mixture on the surface of the sieve are determined, when favorable conditions are created for the passage through the slits of particles that can pass through it. The method of calculation of the basic geometrical and kinematic parameters of a sieve is offered. To implement the proposed calculation method developed software that allows you to convert blocks developed in analytical form of the calculation method in a form that meets the requirements of the architecture of mathematical models and implements the numerical methods of Runge-Kutt and Nelder-Mead. Tests have shown that the quality of separation of wheat grain on the proposed sieve increases by 12- 14% compared to existing ones. When implementing the sieves of the proposed design, the issue of influencing the quality of separation of the magnitude of the bar deflection in the end part and their limits for different crops remains unresolved.
Аналіз неізотермічних процесів в дегазаторах ресорбційних холодильних машин
(ЦНТУ, 2021) Ошовський, В. Я.; Oshovskyі, V.
Розроблено методику аналізу залежності температури киплячого розчину в дегазаторі від отриманого тепла. На прикладі аналізу кипіння в дегазаторі водоаміачного розчину при різних його вихідних параметрах побудовано графіки залежностей і показано, що на їх характер суттєво впливає початкова концентрація розчину. Запропоновано при проектуванні ресорбційних машин використовуючи дану методику аналізу вибирати початкову концентрацію розчину для наближення до еквідистантності змін температури розчину і охолоджуваної речовини з метою зменшення енергетичних втрат. The aim of the article is to develop a method of calculations and analysis of the non-isothermal process of boiling the solution in countercurrent degassers of resorption refrigeration machines (RCM) at different variants of solution concentrations and vapor sampling temperatures. The concentration and properties of the solution change in the degasser in contrast to the flow of liquid or gas being cooled. Therefore, the results of the analysis predict the ability to choose the parameters of the solution and steam to equalize the temperature pressure between the cooling solution and the cooled stream, which will increase the thermodynamic efficiency of the RHM. According to the presented method, the analysis of the temperature dependence on the received heat for the solution of ammonia in water at boiling in the set temperature range is carried out. According to the constructed graphs, it is proved that this dependence is not proportional. The deviation from proportionality depends on the initial concentration of the solution. The largest deviation from proportionality corresponds to a high concentration of the solution. As the concentration of the solution decreases to the average value, the deviation from proportionality decreases. This is due to the fact that due to the unlimited solubility of ammonia in water and the different heat of vaporization of water and ammonia, the thermal properties of the solution change from a more ammonia-saturated solution to a less saturated one. Thus, to approximate the equidistance of the boiling solution to the stream being cooled, it is necessary to choose the initial concentration of the solution based on the analysis of this method. In addition, whenever possible, the components of the solution for RHM with similar thermal properties should be selected. The equidistance of the temperatures of the boiling solution to the cooled stream will increase the thermodynamic efficiency of the RHM. Thus, the developed technique allows analyzing the relationship between temperature and heat of the solution, the properties of which change during boiling. It is proved by the example of boiling a solution of ammonia in water that this dependence is disproportionate due to the change in the concentration of the solution. The deviation from proportionality is affected by the initial concentration of the solution, which must be chosen so as to approach the equidistance of changes in temperature of the cooling stream of the solution and the cooled stream of liquid or gas. This will increase the efficiency of RСM for their use in energy-saving technologies.
Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. Вип. 51
(ЦНТУ, 2021)
В збірнику викладені питання конструювання, розрахунку, удосконалення, створення і дослідження нових робочих органів сільськогосподарських машин, засобів механізації, електрифікації та автоматизації сільськогосподарського виробництва. Наведені результати досліджень в галузі технологій виробництва і експлуатації машин та забезпечення їх надійності і довговічності. Викладені практичні рекомендації по використанню результатів досліджень і дослідно-конструкторських розробок в сільськогосподарській і інших галузях машинобудування Збірник розрахований на наукових та інженерно-технічних працівників науково-дослідних установ, ВНЗ, конструкторських організацій та промислових підприємств.
Технічне забезпечення ін’єкційного зрошення овочевих культур
(ЦНТУ, 2021) Васильковська, К. В.; Ковальов, М. М.; Андрієнко, О. О.; Vasylkovska, K.; Kovalov, M.; Andriienko, O.
В статті запропоновано схему краплинного зрошення ін’єкційного типу для вирощування овочевих культур на присадибній ділянці. В запропонованій конструкції для краплинного зрошення розраховано схему та необхідну кількість розміщення трубок з крапельницями та мікротрубок із кілочками для подачі води в підґрунтовий простір кореневої системи рослин. На ділянці під овочеві культури використано ємність для фертигації – введення рідини в зрошувальну систему для підживлення рослин, задля захисту їх від стресів, покращення розвитку та збільшення врожайності. Проведена серія досліджень із забезпечення вологою ділянки у зоні формування коренів і збереження повітрообміну ґрунту та їх впливу на врожайність томатів. Використання краплинного зрошення ін’єкційного типу дало змогу збільшити врожайність до 40% та при цьому економно витрачати воду. With the change of climatic conditions, both in Ukraine and in the world, there is a need to provide vegetable crops with light, air and water in full, so the use of injectable irrigation for agricultural production is a prerequisite for sustainable future crops and a new challenge for producers of agricultural products. In climate change, irrigation of vegetable crops has a decisive impact on yields, especially in dry and hot summers. The technological process of growing vegetable crops necessarily includes the following components: quality seeds with high genetic potential, irrigation, fertilizers, plant prot ection and mechanization of all stages of the technological process. Combining these main elements of technology with strict adherence to the rules of application and timing of all operations, is the basis for obtaining high and stable yields of vegetable crops. Therefore, drip irrigation is an indispensable component of this technological process, its powerful stabilizing factor. The article proposes a scheme of injectable drip irrigation for growing vegetables in the backyard. In the proposed design for drip irrigation, the scheme and the required number of placement of tubes with droppers and microtubes with pegs for water supply to the subsoil space of the root system of plants are calculated. In the area under vegetable crops, a container for fertigation was used - the introduction of liquid into the irrigation system to feed the plants, to protect them from stress, improve development and increase yields. A series of studies was conducted to provide moisture to the area in the area of root formation and preservation of soil air exchange and their impact on tomato yield. The use of injectable drip irrigation has increased yields by up to 40% while saving water. Thus, with the change of climatic conditions, most of the Kirovohrad region fell into the zone of risky agriculture, due to which there was an urgent need for the use of irrigation systems for agricultural plants. Injection-type drip irrigation is most effective in intensive cultivation of row crops and vegetables, when the condition of the plant largely depends on the accuracy of maintaining the humidity in the root zone and plant nutrition. Drip irrigation of the injection type allows you to increase the yield of vegetable crops while economically using water resources.
Внедорожное транспортное средство на базе импульсно-фрикционного движителя
(ЦНТУ, 2021) Малай, Л. Г.; Попеску, В. С.; Попескул, А.; Валуца, Я. В.
В работе представлено описание результатов экспериментальных исследований условие сборки планетарной трансмиссии с некоторыми сателлитами которые выполняется в предположении, что все cкоростные передачи нулевые, без перемещения инструмента. Это условие сильно ограничивает кинематические возможности передачи. Предлагается способ сборки спутников с произвольным передаточным числом планетарного (или просто соосного) механизма путем изготовления колес со смещенным прибором offset. Проблема решена как для сателлитов с одной, так и с двумя коронками. The paper considers the issues of improving the driving performance of ground vehicles, which are designed for conditions of wet and rough terrain. The analysis of existing propellers is carried out and their most promising type is proposed - a vibration exciter of directional oscillations. The connection of the proposed impulse-friction propulsion unit with the machine is implemented by means of elastic elements with a soft characteristic. A description of the results of experimental studies of the assembly condition of a planetary transmission with some satellites is presented, which is performed on the assumption that all speed gears are zero, without moving the tool. This condition severely limits the kinematic possibilities of the transmission. A method is proposed for assembling satellites with an arbitrary gear ratio of a planetary (or simply coaxial) mechanism by manufacturing wheels with a displaced offset device. The problem has been solved for both satellites with one and two crowns. Thus, the proposed all-terrain vehicle interacts with the road at an acute angle, which eliminates slipping, regardless of the humidity of the supporting surface. At the same time, the machine rests on four wheels and is separated from the impulse mover by a soft elastic element, as a result of which it moves smoothly and does not experience vibration effects. The proposed device has a simple transmission and high efficiency, since the mass of the propeller is significantly less than the total mass of the machine.
Зносостійкість оксидних шарів сформованих методом твердого анодування (hard anodic coatings) при зміцненні деталей агропромислової техніки
(ЦНТУ, 2021) Студент, М. М.; Маркович, С. І.; Гвоздецький, В. М.; Задорожна, Х. Р.; Ковальчук, І. С.; Дзьоба, Ю. В.; Student, M.; Markovych, S.; Hvozdetskii, V.; Zadorozhna, K.; Kovalchuk, I.; Dzjoba, Yu.
Синтез анодованого шару на сплаві алюмінію виконували у 20 % розчині сірчаної кислоти за температури -8…- оС. Під час анодування густина струму становила 5 A/дм2. Час анодування становив 60, 120 та 180 хв. Проводили металографічні дослідження та фазовий аналіз анодованих шарів. Зменшення вмісту вологи проводили за температури 400 оС впродовж 60 хв. Встановлено, що оксидний шар (Al2O3H2O) під час твердого анодування на алюмінієвих сплавах формують не лише йони кисню, які утворюються внаслідок розкладу води, а також його нейтральні атоми, які формуються з розчину. Виявлено, із збільшенням часу анодування зростає мікротвердість та товщина шару. Після термічної обробки кількість молекул води зменшується і мікротвердість зростає. Підвищення мікротвердості сприяє зростанню опору абразивному зношуванню. In the last years in an agroindustrial production there is a tendency on replacement of cast-iron details on a detail from aluminium alloys at execution on поверхю of strengthening layer. An ironmaking is accompanied the extrass of plenty of carbon dioxide in an atmosphere. Substituting of cast-iron details by aluminium will decrease the amount of extrass of carbon dioxide in an atmosphere, and substantially will decrease weight of constructions. Hard anodization is used practically in all of industries of industry: avsup and motor-car industry; hydraulics; electronics; heater platforms and tiles; medical devices. This method will allow to promote mechanical descriptions of aluminium alloys the method of forming of the anodized layers on their surface. The synthesis of the anodized layer on an aluminum alloy was performed in a 20% solution of sulfuric acid at a temperature of (-8…-2 °C). During anodizing, the current density was 5 A / dm2. The anodizing times were 60, 120 and 180 minutes. Conducted metallographic studies and phase analysis of the layers. Reduction of moisture content was performed at a temperature of 400°C for 60 minutes. It was found that the oxide layer (Al2O3 · H2O) during hard anodizing on aluminum alloys forms not only oxygen ions, which are formed due to the decomposition of water, but also its neutral atoms, which are formed from the solution. It was found that the microhardness and layer thickness increase with increasing anodizing time. After heat treatment, the number of water molecules decreases and the microhardness increases. Increasing the microhardness increases the resistance to abrasive wear. Conclusions: The layer of oxide in the composition contains to three molecules of water, which reduce a microhardness, and and wearproofness of the anodized layer substantially. The layers of oxide on aluminium alloys are formed the method of cold anodization at low temperatures -8…-4 °C to 6 time promote abrasive wearproofness of aluminium alloy of D16. Heat treatment for the temperatures of 400°C during 2 hours promotes abrasive wearproofness of aluminium alloy on an order.
Система автоматичного регулювання співвідношення тверде/рідке в млинах з циркулюючим навантаженням
(ЦНТУ, 2021) Кондратець, В. О.; Сербул, О. М.; Дідик, О. К.; Мацуй, А. М.; Kondratets, V.; Serbul, O.; Didyk, O.; Matsui, A.
В статті приведені проміжні результати розробки і випробування системи автоматичного регулювання співвідношення тверде/рідке в кульових млинах, що працюють зі спіральними механічними класифікаторами в замкнутому циклі. The operation of a ball mill operating in a closed loop with a spiral classifier depends on the vacuum of the pulp in it, which is characterized by a solid / liquid ratio. Supply to the entrance of the ball mill at the same time ore and sand classifier, as well as changes in the circulating load in a wide range greatly complicate the definition of this technological parameter. This situation has led to the fact that the solid / liquid ratio in mills operating in such conditions can not be automatically adjusted, in turn, the deviation of the pulp vacuum from the required value leads to significant losses. The study of the ball mill as a controlled object on the pulp vacuum channel made it possible to describe it using the mathematical expression given in the article. The solution of this expression makes it possible to characterize the change in the mass of the material in the mill over time, provided that a stepwise action is introduced at the entrance - the volume flow of water or ore. A constant value of the mass of material in the mill will clearly characterize the corresponding solid/liquid ratio. It has been found that it is important to study the filtering capabilities of the control object, as control actions on water and disturbing actions on ore can significantly change the vacuum of the pulp in some areas of the mill. The filtering capabilities of the mill can be investigated by its amplitude frequency characteristics, which showed that at low circular frequencies the amplitude frequency characteristics depend on the mode of operation of the mill - the magnitude of the circulating load and the cost of the source ore. Using computer technology, spatial diagrams of the relative oscillations of the mass of material in the mill from the amplitude and frequency of influences at its entrance through the ore and water. In the course of theoretical research it was determined that the only approach to ensure the required accuracy of determining the solid / liquid ratio in these conditions is to filter the signals before applying to the input of the identification unit of the ratio. Thus, the system of automatic control of the solid/liquid ratio at the entrance to the mill is implemented on microprocessor means. Its operation on the laboratory test bench made on the microcontroller showed high accuracy of stabilization of technological parameter, reliability in various conditions of change of characteristics of input signals.
Вплив параметрів барабана для подрібнення рослинних решток на надійність протікання технологічного процесу
(ЦНТУ, 2021) Сало, В. М.; Лещенко, С. М.; Богатирьов, Д. В.; Salo, V.; Leshchenko, S.; Bohatyrov, D.
В роботі проводиться оцінка параметрів барабана для подрібнення рослинних решток на надійність протікання технологічного процесу. Проаналізовано існуючі конструкції котків- подрібнювачів рослинних решток та обґрунтовано взаємозв’язок окремих конструктивних та технологічних параметрів подрібнювачів на якісні показники їх роботи і можливість забивання міжножового простору. Проведені експериментальні дослідження по оцінці впливу кута розхилу між сусідніми ножами та робочої швидкості агрегату на ймовірність забивання міжножового простору. Доведено, що підвищення швидкості руху подрібнювачів та збільшення кута розхилу між ножами сприяють зменшенню забивання міжножового простору рослинно-ґрунтовою масою навіть при підвищеній вологості. The paper presents the assessment of the parameters of a chopping rotor for shredding plant residues for the reliability of the technological process. The general objective of the work is to substantiate the design and experimental identification of rational parameters of crimp-rollers of plant residues based on the condition of preventing clogging of the inter-knife space with plant-soil mass. The existing designs of crimp-rollers of plant residues are analyzed and the interrelation of certain constructive and technological parameters of shredders on qualitative indicators of their operation and possibility of clogging of inter-knife space is substantiated. The design of a large diameter crimp-roller provides simultaneous full contact with soil of two and sometimes three knives, which during the operation of the roller, together with cutting stems, provides them clamping with soil particles between adjacent knives. The probability of clogging between knives with plant and soil mass increases sharply with the humidity level of the material. Experimental studies have been conducted to assess the effect of the angle of inclination between adjacent knives and the operating velocity of the unit on the probability of clogging the inter-knife space. It is proved that increasing the speed of the shredders and increasing the decay angle between the knives help to reduce clogging of the inter-knife space with plant-soil mass, even at high humidity. The introduction of technological processes of effective preparation of plant residues in the production of crop products will allow starting the system of soil conservation at a farm. It is most expedient to grind plant residues with driveless roller shredders, the main operating parts of which are rollers with knives mounted on the cylinder, and depending on the purpose, quantity and type of plant residues, rollers with large and small diameters are practically used. When shredding high-stem plant residues, it is recommended to use crimp-rollers of large diameter with the following parameters: speed of the unit is 7…8 m/s, the decay angle between adjacent knives is 42… 46º. These parameters of the crimp-roller of plant residues reduce the probability of clogging the inter-knife space to 8%.
Оценка влияния несимметричных режимов на показатели надежности распределительных систем
(ЦНТУ, 2021) Ерхан, Ф. М.; Войнеско, Д. А.; Erhan, F.; Voinesco, D.
Распределительные системы электрической энергии обладают большой динамикой развития. Благодаря этому явлению в системах распределения электроэнергии вероятность установки асимметричных режимов монотонно возрастает. В результате этого меняется надежность работы силового электрооборудования, установленного в электрических узлах. Асимметричные режимы в распределительных системах электрической энергии, сопровождаются очень часто с токами короткого замыкания, которые являются функцией ряда, как определенных, так и неопределенных факторов, которые носят вероятностный характер. Из этого следует, что исследование влияния асимметричных режимов, сопровождаемых токами короткого замыкания, на надежность распределительных системах электрической энергии, является одной из важнейших задач их развития Токи короткого замыкания влияют на структурную и функциональную надежность установленного электрооборудования распределительных систем. The power electric distribution systems (PEDS) possess a great dynamics of development. Thanks to this phenomenon in the power electric distribution systems (PEDS) the probability of apparatus of asymmetrical regimes increase monotonously. As a result of this reliability of the functioning of the power electric equipment installed in the electric knots changes. The asymmetrical regimes in the power electric distribution systems (PEDS) accompanied by the short circuit current are a function of a row determinate is a vague factor of probabilistic nature. Coming from it follows that the investigation of the influence of the asymmetrical regimes accompanied by the current of the short circuit on the reliability of the Power Electric Distribution Systems (PEDS) is one of the most important problems of the development the Power Electric Distribution Systems. The short circuit currents influence the structural and functional reliability of distribution networks and at the reliability of electrical equipment installation. The dynamics of changes in the levels of short circuit currents in electrical networks depends on the rate of change of the re-recovering voltage at the short circuit point on the power supply side and on the load side, as well as on the magnitude and rate of power change at the short circuit point on the power source side and on the load side.
Фрактографічний аналіз іонноазотованих зразків з алюмінієвих поршнів двигунів сільськогосподарської техніки
(ЦНТУ, 2021) Рутковський, А. В.; Маркович, С. І.; Михайлюта, С. С.; Rutkovskіy, A.; Markovych, S.; Myhajlyta, S.
В роботі проведено фрактографічний аналіз іонноазотованих зразків з алюмінієвих поршнів двигунів сільськогосподарської техніки з використанням методу растрової електронної мікроскопії на мікроскопі мікро аналізаторі “СамSсаn-4DV”. Визначення хімічного складу поверхні зразків, а також різних фаз, недосконалостей і включень проводилось в даній роботі з використанням методу рентгеноспектрального мікроаналізу (РСМА). Установлено, що механізм кінетики процесу руйнування зводиться до поступового росту мікротріщин до критичного розміру в результаті розриву атомних зв'язків у вершині тріщини при напруженнях, що перевищують умовну межу текучості композиції «основа-покриття». Спостерігається зародження та ріст однакових за видом тріщин. Потім тріщини все більше розкриваються і довжина та глибина їх збільшується.Показано, що механізм процесу руйнування зводиться до поступового росту мікротріщин в результаті розриву атомних зв’язків у вершині тріщини при напруженнях, що перевищують умовну межу текучості композиції “основа-покриття”. Установлено наявність ділянок основи, які внаслідок порушення суцільності зміцненого поверхневого шару взаємодіють з оточуючим середовищем та впливають на підвищення пластичності за рахунок розкриття дефектів. Це збільшує швидкість повзучості, що у свою чергу, приводить до прогресуючого процесу руйнування при одночасній дії експлуатаційних факторів. For a more detailed study of kinetics and the mechanism of destruction, the influence of the environment and the load on the resistance of the samples with heat-protecting diffusion ion-accounted layers, a number of additional fractographic studies should be carried out. The presence of this information will increase the strength and reliability of both coatings and coatings in the stage of their design. In the work, a fractographic analysis of ionic nitrogen samples from aluminum pistons of agro-industrial machinery engines using a method of raster electron microscopy on a microscope Micro analyzer "Samssn4DV" was performed. Determination of the chemical composition of the surface of the samples, as well as various phases, imperfections and inclusions was carried out in this paper using the X-ray spectral microanalysis method (RSMA). It has been established that the mechanism of kinetics of the process of destruction is reduced to the gradual growth of microcracks to a critical size as a result of the rupture of atomic bonds in the vertex of the crack with stresses, which exceeds the conditional limit of the content of the "base-coating" composition. There is an emergence and growth of the same types of cracks. Then the cracks are increasingly revealed and the length and depth increases. The intensive local oxidation of the base in the area of the coating defect leads to a reduction in the cross-section and the growth of acting stress. The consequence of this is an increase in the creep speed, which in turn leads to the development of the initial defect and to the progressive process of destruction in non-additive operating factors. It has been found that the bases defects are destroying the coating. In addition, it has been found that the deformation of the sample is carried out at the expense of the displacement processes. Confirmation of this is the characteristic lines of Chernova-Leuders. Conclusions. It has been shown that the mechanism of destruction process is reduced to the gradual growth of microcracks as a result of the rupture of atomic bonds in the vertex of the crack at strains, which exceeds the conditional line of fluidity of the "base-coating" composition. The presence of areas of the base is established, which as a result of a violation of the strength of the strengthened surface layer interact with the environment and affect the increase of plasticity due to the disclosure of defects. This increases the creep speed, which in turn leads to the progressive process of destruction in the simultaneous operation of operational factors.
Лазерно-плазмове зміцнення попередньо термооброблених деталей автомобільного транспорту в АПК
(ЦНТУ, 2021) Ковальчук, Ю. О.; Лісовий, І. О.; Kovalchuk, Yu.; Lisovyi, I.
Наведено результати лазерно-плазмового впливу на структуру та мікротвердість поверхонь звичайної та після термічної обробки гартуванням з низьким та високим відпуском конструкційної сталі 40ХН з різною структурою. В результаті виявлено, що лазерно-плазмова обробка дозволяє проводити зміцнення поверхні даної сталі до високої твердості 9–11 ГПа на глибину близько 0,2 мм. Застосування лазерно-плазмової обробки для зміцнення поверхні можливе на різних етапах технологічного процесу виготовлення або ремонту деталей автомобільного транспорту в АПК. The aim of the work is to determine the laser-plasma effect on the structure and microhardness of surfaces of ordinary and after heat treatment by hardening with low and high tempering steel 40HN with different structure, to study the possibility of laser-plasma treatment to strengthen the surface at different stages of manufacturing or repair transport details in the agro-industrial complex. The article presents the results of laser-plasma exposure to the structure and microhardness of surfaces of ordinary and after heat treatment by hardening with low and high tempering steel 40HN with different structure: normalized or annealed steel immediately after machining, and after volumetric heat treatment with different types tempering for different hardness, determined by the purpose of the workpieces. First, the features of the microstructure and hardness of steel with a ferritic-pearlitic structure during laser-plasma treatment were studied. The highest temperature, which causes melting and evaporation of the material, during laser treatment occurs on the surface of the processed products. During further cooling due to intensive heat dissipation into the cold core of the metal in the melting zone is hardening from the liquid state and the formation of martensite. Adjacent to these areas is the zone of martensite obtained by quenching during cooling from the solid austenitic state. Then the influence of laser-plasma treatment on the features of the microstructure and hardness of steel with the structure of tempering sorbitol and with the structure of martensite was considered. Laser-plasma treatment can be used with high efficiency to strengthen structural steels. It allows to strengthen the surface of structural steel to a high hardness of 9-11 GPa to a depth of about 0.2 mm. The hardening effect is obtained on steels with different structure, characteristic for different stages of the technological process. Therefore, the use of laser-plasma treatment to strengthen the surface is possible at different stages of the technological process of manufacturing or repairing parts of road transport in agriculture.