Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки.
Permanent URI for this communityhttps://dspace.kntu.kr.ua/handle/123456789/9042
Ідентифікатор медіа: R30-03350 (рішення Національної ради України від 25.04.2024 р. № 1418).
ISSN 2664-262X (p)
DOI: 10.32515/2664-262X
Browse
15 results
Search Results
Item Дослідження процесу руйнування зерна кукурудзи з використанням цифрових моделей(ЦНТУ, 2024) Дудін, В. Ю.; Білоус, І. М.; Dudin, V.; Bilous, I.Основою цього дослідження є процес руйнування зерна кукурудзи. Проведено випробування для визначення впливу геометричних параметрів та фізико-механічних (модуль Юнга, коефіцієнт Пуассона, гранична напруга розтягнення та зсуву) на механічні властивості зерна кукурудзи. Розроблено модель механіки контакту пуансона з зерном кукурудзи для аналізу його механічних властивостей, які впливають на якість подрібнення та для визначення адекватних параметрів моделі, що відповідатимуть лабораторному експерименту. In modern mechanical engineering, Model-Based Systems Engineering (MBSE) has become widely adopted. One of its key concepts is the creation and testing of virtual models of the designed technical systems. Compared to traditional approaches, this method significantly reduces resources and development time for new machines or improvements to existing ones. However, the accuracy of modeling entirely depends on the precision of the input data used for simulation. This also applies to the process of feed material destruction, particularly corn kernels. To obtain reliable simulation results, it is necessary to create a model of a kernel that closely resembles the real one and assign it physical and mechanical parameters that most accurately correspond to the studied sample.Item Математична модель підвищення якості управління мехатронною системою мікроклімату салону автомобіля(ЦНТУ, 2024) Голуб, Д. В.; Аулін, В. В.; Holub, D.; Aulin. V.Проведено аналіз досліджень систем управління мікрокліматом салону автомобіля та сформульовані вимоги до кліматичного комфорту простору, що оточує людину в процесі експлуатації транспортного засобу. Обґрунтовано необхідність формування системи управління кліматичним комфортом як мехатронної системи автомобіля, що має підвищену швидкодію, узгодженість і точність регулювання величин для його визначення. Запропоновано перелік показників, які найточніше враховують сукупний вплив на кліматичний комфорт в мультизонному робочому просторі та дозволяють підвищити якість функціонування мехатронної системи управління мікрокліматом салону автомобіля. Розроблено математичну модель підвищення якості управління мехатронною системою мікроклімату салону автомобіля. Модель описує багатовимірний нелінійний електропневмомеханічний об'єкт управління та його структуру. Досліджено динамічні властивості цифрових стежачих приводів на основі колекторних двигунів постійного струму, що входять до складу виконавчої частини мехатронної системи управління кліматичним комфортом салону автомобіля. An analysis of studies of microclimate control systems in the car interior was carried out and the requirements for climatic comfort of the space surrounding a person during the operation of the vehicle were formulated. The necessity of forming a climate comfort control system as a mechatronic system of a car, which has increased speed, consistency and accuracy of adjusting the values for its determination, is substantiated. A list of indicators is proposed that most accurately take into account the cumulative effect on climatic comfort in a multi-zone working space and allow to improve the quality of functioning of the mechatronic microclimate control system of the car interior. A mathematical model for improving the quality of control of the mechatronic system of the car interior microclimate has been developed. The model describes a multidimensional nonlinear electropneumomechanical control object and its structure. The dynamic properties of digital tracking drives based on direct current collector motors, which are part of the executive part of the mechatronic system for controlling the climate comfort of the car interior, were studied. An algorithm for implementing the model in the Matlab Simulink environment has been developed, which allows for detailed computer modeling of the control processes of the mechatronic climate comfort system in order to increase its accuracy and speed.Item Дослідження математичної моделі стійкості транспортного потоку на ділянках дорожньої мережі міста(ЦНТУ, 2023) Горяїнов, О. М.; Козенок, А. С.; Бережна, Н. Г.; Сисенко, І. І.; Бабич, І. А.; Войтов, О. В.; Goryayinov, О.; Kozenok, А.; Berezhna, N.; Sysenko, I.; Babych, I.; Voytov, O.У роботі наведено результати дослідження математичної моделі стійкості транспортного потоку на ділянках вулично-дорожньої мережі міста при зміні зовнішніх факторів. На підставі результатів моделювання запропоновано всі фактори, що впливають на стійкість транспортного потоку, розділити на три групи. Перша група факторів характеризує конструкцію транспортного засобу. Другу групу факторів названо факторами часу, які враховують: час реакції водія на зміну дорожньої ситуації; час на маневр, який може використовувати автомобіль у разі зміни дорожньої ситуації; сумарний час затримок під час руху за маршрутом. Третя група факторів враховує особливості побудови інфраструктури дорожнього середовища. На підставі результатів моделювання представлено рейтинг факторів, що впливають на величину запасу стійкості транспортного потоку. The paper presents the results of the research of the mathematical model of the stability of the traffic flow on the sections of the city's street and road network when external factors change. Based on the modeling results, it is proposed to divide all factors affecting the stability of the traffic flow into three groups. The first group of factors characterizes the construction of the vehicle: the length of the vehicle, the weight of the vehicle, the power of the engine. The second group of factors is called time factors, which take into account: the driver's reaction time to a change in the road situation; time for a maneuver that can be used by the car in case of a change in the road situation; the total time of delays while driving along the route. The third group of factors takes into account the peculiarities of the construction of the infrastructure of the road environment. Such factors include: the number of traffic lanes on the roadway; the number of pedestrian crossings and traffic lights.Item Обгрунтування критерію стійкості транспортного потоку на дільницях дорожньої мережі(ЦНТУ, 2023) Кравцов, А. Г.; Ларіна, Т. Ф.; Горяїнов, О. М.; Козенок, А. С.; Городецька, Т. Е.; Бабич, І. А.; Кravtsov, А.; Larina, T.; Goryayinov, О.; Kozenok, A.; Gorodetska, T.; Babych, I.У роботі отримано критерій оцінки стійкості транспортного потоку на різних ділянках вулично- дорожньої мережі. Аналіз критерію дозволяє сформулювати параметри, від яких залежить стійкість. Показано, що на стійкість транспортного потоку впливають щільність та інтенсивність транспортного потоку. Їх необхідно розраховувати для кожної ділянки дорожньої мережі чи магістралі як коефіцієнти підсилення. Дано визначення робастності транспортного потоку (англ. robust range) – це безрозмірна величина, яка характеризує діапазон сталого руху транспортних засобів на ділянках дорожньої мережі з урахуванням її інфраструктури, щільності та інтенсивності руху без затримок та заторів. Показано, що розроблений критерій робастності необхідно застосовувати при аналізі дорожньої мережі на виникнення затримок під час руху та заторів, а також при проектуванні нової міської дорожньої мережі. The work considers the justification and obtaining the criteria for assessing the stability of the traffic flow on various sections of the street and road network under the influence of external disturbances. Analysis of the criterion allows to formulate the parameters on which stability depends. As follows from the expressions by which the criterion is calculated, the stability of the traffic flow is affected by the density and intensity of the traffic flow. They must be calculated for each section of the road network or highway in the form of amplification factors. The time constants depend on the qualification and psychophysiological properties of the driver, the degree of his fatigue, the dynamic properties of the car and road conditions. It is shown that when the value of the criterion is equal to one, the transport flow functions on the verge of loss of stability. If the value of the criterion is less than one, the traffic flow has lost its stability, traffic stops - traffic jam. If the value of the criterion is greater than one, the transport flow is stable, i.e. functions without delays and traffic jams. The larger the value of the criterion, the greater the margin of stability. Based on the obtained results of theoretical studies, the robustness of the traffic flow is defined. The robustness of the traffic flow (English robust range) is a dimensionless value that characterizes the range of stable movement of vehicles on sections of the road network, taking into account its infrastructure, density and intensity of traffic without delays and traffic jams. It is shown that the developed criterion of robustness must be applied in the analysis of the road network for the occurrence of delays during traffic and traffic jams, as well as in the design of a new urban road network. The obtained result differs from the known ones given in the review of literary sources in that it allows to determine the limits of the loss of stability - the formation of traffic jams - through modeling. Determining the limit values of traffic flow density and intensity, their gradients, accounting for multi-lane traffic will allow developing measures to prevent traffic jams.Item Оцінка ергономічної стійкості транспортного потоку на дільницях дорожньої мережі. Ідентифікація математичної моделі(ЦНТУ, 2023) Войтов, В. А.; Кравцов, А. Г.; Карнаух, М. В.; Горяїнов, О. М.; Козенок, А. С.; Бабич, І. А.; Vojtov, V.; Кravtsov, А.; Karnaukh, М.; Goryayinov, О.; Kozenok, А.; Babych, І.Обґрунтовано структуру математичної моделі оцінки ергономічної стійкості транспортного потоку на різних ділянках дорожньої мережі при дії зовнішніх збурень. Математична модель враховує динаміку розвитку процесу. Крім градієнтів швидкості та щільності транспортних потоків враховуються динамічні властивості транспортних засобів та багатосмугова дорожня мережа, а також час затримок на пішохідних переходах та світлофорах. Показано, що динамічні характеристики транспортного потоку описуються диференційним рівнянням третього порядку. Отримано вирази для визначення коефіцієнтів підсилення та постійних часу, що входять у диференційне рівняння. Обґрунтовані параметри, які є вхідним впливом та визначають стійкість транспортного потоку, – це градієнти щільності та швидкості потоку. Обґрунтовані параметри, що характеризують реакцію транспортного потоку на обурення, – це постійні часу, фізичний сенс яких полягає в інерційності всіх ланок, що входять у модель. The paper discusses the structure of the mathematical model featuring assessment of the ergonomic stability of the traffic flow in various sections of the road network under the influence of external disturbances, which is the result of structural identification. The mathematical model differs from the known ones in that it takes into account the dynamics of the process development. In addition to the gradients of speed and density of traffic flows, the research takes into account the dynamic properties of vehicles and the multi-lane road network, as well as the time of delays at pedestrian crossings and traffic lights. The dynamic properties of the traffic flow are described with a third-order differential equation. The mathematical model is parametrically identified; expressions for determining the gains and time constants included in the differential equation are obtained. The input parameters impacting and affecting the stability of the traffic flow are substantiated – these are the gradients of the density and speed of the flow. The parameters characterizing the response of the traffic flow to disturbances are substantiated – these are time constants, the physical meaning of which is the inertia of all links included in the model. The study presents expressions for determining the gains and time constants included in the differential equation. The gain coefficient K1 characterizes the degree of influence of the density of the traffic flow on the reaction time of the driver. The gain coefficient K2 characterizes the influence of the degree of dynamism of the traffic flow on the time of delays during movement and loss of stability. The gain coefficient K3 characterizes the degree of influence of a change in the traffic situation on the delay time when moving in the stream and loss of stability. The value of the time constant T1 characterizes the inertia of the driver depending on the density and intensity of the traffic flow. The value of the time constant T2 characterizes the inertia of the car and is expressed in the ability to maneuver. The value of the time constant T3 characterizes the inertia of changing the traffic situation.Item Обґрунтування механізму функціонування мехатронної системи склоочищення автомобіля(ЦНТУ, 2023) Аулін, В. В.; Голуб, Д. В.; Aulin, V.; Holub, D.В статті обґрунтовано чотирьохланковий механізм мехатронної системи склоочищення автомобіля на основі аналізу параметрів закономірності руху щітки по склу і визначення можливості управління ними через мехатронні інтерфейси даної системи. Представлено математичну модель механізму склоочищення в середовищі Matlab/Simulink та проведений його кінематичний синтез. The four-link mechanism of the car's mechatronic windshield cleaning system is substantiated using different ratios of links and analysis of their kinematic and dynamic characteristics. A mathematical model of the glass cleaning mechanism in the Matlab/Simulink environment is presented and its kinematic synthesis is carried out. A mathematical model of the movement of the brush on the glass was developed for the case of close to uniform pressure distribution along the length of the brush, taking into account the unevenness of the law of movement associated with the operation of the transmission mechanism. The influence of the material properties of the rubber element on the quality of glass cleaning and the obtained values of the values characterizing the elastic and dissipative properties of the neck in the limit modes of the system are considered. The possibility of regeneration self-oscillations is shown when the dissipative properties of the neck are reduced as a result of wear or an aggressive environment. The processes of dry friction and hydraulic movement resistance occurring in the system are clarified, the limits of possible visually noticeable self-oscillations depending on the parameters of the friction mode and system operation are shown. It was found that the presence in the system of the possibility of regenerative selfoscillations in critical operating modes requires the introduction of micro-oscillations into the law of movement of the brush on the glass, which can effectively reduce the amplitudes of these self-oscillations. Analytical dependencies are proposed for calculating the parameters of the software, which implements the management of the dynamic characteristics of the system by superimposing the law of motion of microoscillations. The necessary hardware and software requirements for the controller are shown, as well as the possibility of saving the windshield wiper control unit as a functional unit of the mechatronic system for ensuring the comfort of movement.Item Чисельне моделювання пружного гістерезису сипкого матеріалу(ЦНТУ, 2023) Івлєв, В. В.; Ivliev, V.В результаті чисельного моделювання процесу деформації сипкого матеріалу (на прикладі зернового матеріалу) отримані рівняння регресії другого порядку залежностей площі петлі пружного гістерезису і максимального значення сили при 25 % відносній деформації зернового матеріалу від його фізико-механічних властивостей (щільність, коефіцієнт Пуассона і модуль Юнга). Представлені результати можуть бути використані при подальшому моделюванні або при створені фізико-математичних моделей процесу стискання зернового матеріалу в грануляторах, екструдерах та експандерах. The elastic hysteresis of bulk material is an important problem in many fields of science and technology, including mining and metallurgy, construction, energy, and engineering. This is due to the fact that loose materials consist of a large number of particles that can shift relative to each other under the influence of external loads. This process is accompanied by energy losses and changes in the shape of the material structure, which in turn leads to elastic hysteresis. Knowledge of material behavior under various loading conditions is essential for developing safe and effective engineering solutions. The purpose of the research is to determine the parameters of the deformation of loose material (for example, granular material) depending on its physical and mechanical properties in the Simcenter STAR-CCM+ software package. The elastic hysteresis loop reflects the behavior of the material under cyclic loading, when strain and stress changes occur. Loop area is a measure of material energy losses that occur during cyclic loading. As a result of numerical modeling of the process of deformation of loose material (on the example of granular material), the regression equations of the second order of the dependences of the area of the elastic hysteresis loop and the maximum force value at 25% relative deformation of the granular material from its physical and mechanical properties (density, Poisson's ratio and Young's modulus) were obtained. The presented results can be used in further modeling or in the creation of physico-mathematical models of the process of compression of grain material in granulators, extruders and expanders.Item Удосконалення технології розбирання металоконструкцій механізованого шахтного кріплення(ЦНТУ, 2023) Боков, В. М.; Сіса, О. Ф.; Мірзак, В. Я.; Телюта, Р. В.; Пукалов, В. В.; Bokov, V.; Sisa, О.; Mirzak, V.; Teliuta, R.; Pukalov, V.Запропоновано технологію для розбирання металоконструкцій шахтного кріплення, що дозволяє замінити фізично важку та небезпечну працю оператора на більш легкий, механізований процес з використанням потужного гідравлічного біпреса. During operation, the hinge connections of mine supports practically stop rotating. This is due to the fact that, as a result of the aggressive mine water and strong dustiness, the diametrical clearance of 1-2 mm between the axis and the bushing is tightly filled with oxides and coal dust, especially in the connections of the base. This circumstance leads to the fact that the axes (pins) in the hinges lose their mobility and require significant effort for their dismantling. To repair the mechanized mine support, it is necessary to dismantle the hinge connections, which are formed by axes and holes in levers (traverses), base ears, and overlaps. Currently, the dismantling of hinge connections of mine supports is carried out using manual impact tools. This operation is extremely labor-intensive, physically heavy, and belongs to hazardous work. The goal of the study is to improve the working conditions of the operator during the dismantling process of axes in hinge connections of mine supports by using a mechanized specialized hydraulic press. To achieve the set goal, the following tasks must be solved: to determine the maximum permissible disassembly force of the axes, taking into account the strength of the load-bearing structure elements; to develop a concept of a mechanized hydraulic press, including the composition of the installation, the general technical description, the principle of operation, the kinematic scheme, and the tool. Studies have been carried out on the deformation modeling of mine support elements under load using the SOLIDWORKS Simulation calculation module to determine the maximum permissible disassembly force of the axes. It has been shown that the disassembly load of the shaft support axis with a force of more than 1000 kN leads to the loss of the structural strength reserve, which is unacceptable. An effective technology for dismantling the axes of a mechanized mine support has been proposed. A concept of an original specialized hydraulic press "Kit-100" for dismantling axes has been developed, which allows replacing the physically heavy and dangerous work of the operator with a lighter, mechanized process.Item Моделювання інформаційно-документальної системи презентації освітніх компонент освітньої програми(ЦНТУ, 2022) Качурівський, В. О.; Качурівська, Г. М.; Kachurivskyi, V.; Kachurivska, Н.У статті представлено концепцію моделі інформаційно-документальної системи з презентації документів освітніх компонент освітньої програми у вигляді дорожньої карти здобуття освіти. Розроблено модель бази, описано сутності та їх атрибути, встановлено відношення між ними для оперативного менеджменту. Визначено користувачів системи та встановлено їх ролі. Розроблено діаграму прецедентів та проведено групування їх за ролями. Запропоновано послідовність взаємодії об’єктів у часі для програмування функціоналу. The article presents the concept of the information and documentation system model for the presentation of documents of the educational components of the educational program in the form of a road map for obtaining an education. This system contributes to the implementation of the principle of openness and publicity in the activities of the institution of higher education. The function of communicative management is assigned to the information system. The database model was developed, the entities and their attributes were described, and the relationship between them was established for operational management. A list of the following entities is defined: educational component, educational program, department, semester of study, year belonging, specialty. Each entity has its own attributes and relations that make up the database. When designing the database, we defined the following relations: one educational program corresponds to a set of educational components; several educational programs can be implemented in one specialty; one department can provide the study of several educational components; a document of one educational component may belong to more than one educational program; one educational component may correspond to several academic semesters. To identify the file of the educational component, the methods of file storage organization and file name encryption rules defined by the authors were used. Working with the information system requires defining user roles and delimiting their access rights to functional services. Users of this system are assigned the following roles: developer, administrator, manager, user. A diagram of precedents was developed and their grouping by roles was carried out. The sequence of interaction of objects in time for programming the functionality of the system is proposed. The technically presented information system must be implemented using computer equipment and information technologies based on client-server architecture with further integration on the official website of the educational institution or as an independent information system. The software implementation of the information system is based on the LAMP stack.Item Параметричне проектування 3D-моделі кривошипно-шатунного механізму автомобіля з використанням САПР Solidworks(ЦНТУ, 2022) Тарандушка, Л. А.; Йовченко, А. В.; Tarandushka, L.; Yovchenko, A.Досліджуються основні можливості САПР SolidWorks для параметризації складних механізмів на прикладі кривошипно-шатунного механізму (КШМ), зокрема операції формування об’ємів, методи роботи з ескізами, технології формування складальних одиниць із застосуванням інструментів спряжень. Параметризація дозволить підвищити ефективність розробки та проектування типових механізмів та деталей. При цьому формується параметризована складальна конструкція КШМ в САПР SolidWorks, яка дозволяє швидко перебудовувати деталі КШМ, виконувати розрахунок даних деталей на міцність із підключеним модулем SolidWorks Simulation. The main possibilities of SolidWorks CAD for parameterization of complex mechanisms on the example of crank mechanism (CM), including operations of forming volumes, methods of working with sketches, technologies of forming assembly units using coupling tools are investigated. The use of parameterization will increase the efficiency of development and design of standard mechanisms and parts. At the same time the parametrized assembly design of CM in SolidWorks CAD is formed, which allows to quickly reconstruct CM details, to carry out calculation of the given details on durability with the SolidWorks Simulation module connected. As a result of the analysis the main possibilities of SolidWorks CAD for parameterization of complex mechanisms on the example of CM parameterization are considered. When designing parametric models of CM elements and forming the assembly structure of the CM node, the methods of working with sketches, operations of forming volumes, technologies of forming assembly units with the use of conjugation tools are considered. As a result, a parameterized assembly of the CM in the SolidWorks system is formed, which allows not only to quickly rebuild the parts of the CM, but also to calculate the strength of these parts with the SolidWorks Simulation module connected using the finite element method. That is, with the use of parametric models significantly reduces the cost of product design, reduces computing resources, time ratio simulation - prototyping by automating the calculation process and building a 3D model.