Вісник СНУ ім. В.Даля № 3 (283) 2024
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item Дослідження впливу динамічних навантажень у контакті колеса з рейкою на максимальний коефіцієнт зчеплення(СНУ ім. В. Даля, 2024) Ковтанець, М. В.; Сергієнко, О. В.; Могила, В. І.; Ковтанець, Т. М.; Kovtanets, M. V.; Serhiienko, O. V.; Mogyla, V. I.; Kovtanets, T. M.При дослідженнях тягових якостей на математичних моделях, моделюючи боксування локомотива вводять ряд припущень, і, як наслідок, існуючі моделі не враховують реальні умови руху локомотива, що супроводжуються динамічною взаємодією колісних пар з рейками, коли виникає ряд факторів, які значно знижують максимальний коефіцієнт зчеплення локомотива по відношенню до фізичного, в наслідок чого виникає необхідність обліку як при експериментальних, так і при теоретичних дослідженнях режимів руху екіпажу, що не встановилися. У статті запропоновано науково-обґрунтовану методику оцінки впливу динамічних навантажень, що виникають у контактах колеса з рейкою під час руху локомотива, яка найбільш точно описує особливості поведінки реального екіпажу, та відповідає існуючим нормам за критеріями вертикальної та горизонтальної динаміки, а також показниками стійкості руху і при цьому за рахунок коректного спрощення та введення обґрунтованих припущень є досить простою для проведення досліджень на ПК. Отримано залежності, що дозволяють проілюструвати вплив коефіцієнта вертикальної динаміки і відносного горизонтального ковзання на тягові якості локомотива. Аналіз отриманих залежностей показав, що зі збільшенням швидкості руху колісно- моторного блоку (КМБ) коефіцієнт вертикальної динаміки і відносні горизонтальні ковзання ростуть. При цьому, чим більше жорсткість зв’язку кузова з візком локомотива, тим менше горизонтальне поперечне ковзання колісної пари в рейковій колії. Коефіцієнт запасу по зчепленню зі зростанням швидкості руху зменшується, що викликано збільшенням коливань вертикального динамічного навантаження і відносного горизонтального ковзання. При цьому зі збільшенням моменту, що повертає, вплив швидкості на коефіцієнт запасу по зчепленню стає менш значущим. Таким чином, зі збільшенням швидкості руху КМБ, а значить і зі збільшенням коливань вертикального динамічного навантаження і відносного горизонтального ковзання колісної пари по рейках коефіцієнт запасу по зчепленню значно зменшується. Подані залежності зміни коефіцієнта запасу по зчепленню в залежності від коефіцієнта вертикальної динаміки, а також від відносного горизонтального поперечного ковзання показують, що зі збільшенням коефіцієнта динаміки коефіцієнт запасу по зчепленню зменшується на 4,5%, а зі збільшенням відносного поперечного ковзання зменшується з 0,97 до 0,92.Item Системи керування трьохполочним газовим реактором у виробництві аміаку з моделлю. Розробка алгоритму.(СНУ ім. В. Даля, 2024) Гурін, О. М.; Gurin, О. М.В цій роботі представлений підхід до розробки системи керування з моделлю газового реактору синтезу аміаку. Комбінована форма моделі дозволяє використовувати переваги як експериментально- статистичного, так і детермінованого підходів, що забезпечує високу адекватність, легку адаптованість і широкий спектр застосувань — ключові аспекти при оптимізації та керуванні складними технологічними об’єктами. З використанням цього підходу створена модель триполичного газового реактору синтезу аміаку. На основі отриманих результатів розробляються програми для реалізації запропонованих алгоритмів в автоматизованій системі керування виробництвом аміаку, а також здійснюється їх адаптація для виробничих умов. Впровадження даної системи дозволить звузити діапазон параметрів технологічного процесу навколо оптимального значення, що приведе до значного економічного ефекту. Було розроблено уточнену інформаційно- логічну схему газового реактору синтезу аміаку, яка дозволила детально описати внутрішні зв’язки об’єкта керування та оцінити їх вплив на вихідні координати реактору. Створено алгоритм роботи системи керування з моделлю газового реактору синтезу аміаку, отримано загальний вигляд математичної моделі реактору з вбудованим внутрішнім теплообмінником, що дало змогу визначити рівняння критерію оптимальності роботи реактору. Запропонований підхід дозволяє, вирішивши оптимізаційну задачу, визначити такі значення витрат "холодних" байпасів, при яких реактор працюватиме в умовах, близьких до оптимальних. Це забезпечує швидкий перехід системи до області, близької до оптимальної. Після цього оптимальне значення концентрації метанолу на виході реактору синтезу визначається методом Хука-Дживса. моделі для наступної оптимізації й керування складним технологічним об’єктом. Виконано аналіз технологічного процесу синтезу аміаку як об’єкта керування. Розроблена математична модель полки газового реактору синтезу аміаку. Розроблена математична модель внутрішнього теплообмінника. Розроблено математична модель газового реактора синтезу аміаку. Для визначення невідомих параметрів математичної моделі запропоновано систему тестових впливів на трьохполочний газовий реактор шляхом змін витрат синтез-газу по холодним бай пасам на відому фіксовану величину. Отримано аналогічне рівняння четвертого ступеня, що повязує концентрацію аміаку на виході трьохполочного реактора з технологічними параметрами. Запропоноване рівняння може бути використано для розв’язування оптимізаційної задачі. На підставі отриманих результатів розробляються програми для реалізації запропонованих алгоритмів в АСУ ТП виробництва аміаку.Item Сучасні системи компенсації реактивної потужності в міських електричних мережах(СНУ ім. В. Даля, 2024) Філімоненко, Н. М.; Філімоненко, К. В.; Filimonenko, N. M.; Filimonenko, K. V.Стаття присвячена найбільш раціональним, ефективним та актуальним пристроям компенсації реактивної потужності в міських електричних мережах з урахуванням їх особливостей. Значну роль відіграє місце установки пристрою для компенсації та оптимізації його режимів роботи в існуючій системі електропостачання. Компенсація реактивної потужності в мережі вирішує ряд проблем, зокрема, зменшення втрат потужності та електроенергії; покращення показників якості електроенергії; збільшити пропускну здатність мережі. Існує багато методів компенсації реактивної потужності, але ця проблема залишається актуальною. З розвитком технологій і, як наслідок, збільшенням споживання електроенергії стає доцільним компенсувати реактивну потужність у побутових споживачів. Нині спостерігається збільшення споживання реактивної потужності (РП) споживачами міських електричних мереж. Основними причинами такої ситуації є: зростання величини та імовірнісного характеру споживання реактивної потужності споживачами; відсутність техніко-методичного забезпечення заходів з компенсації реактивної потужності в електричних розподільних мережах; низький ККД косинусних конденсаторів для компенсації реактивної потужності в ПК через відмінність законів регулювання напруги та реактивної потужності. Забезпечення надійності електропостачання енергосистем, мереж промислових підприємств, інфраструктури міст і селищ є центральним як в експлуатації, так і при плануванні проектних рішень. Однією з важливих складових забезпечення надійності та якості електропостачання є компенсація РП у побутових споживачів. Враховуючи навіть розраховані в нормативно-правових актах значення коефіцієнтів потужності, компенсація реактивної потужності на непромислових об’єктах сьогодні не просто фінансово та технічно можлива, а вкрай необхідна. Вибір способу збільшення коефіцієнта потужності cosϕ повинен бути професійним і здійснюватися спеціалізованою компанією. Будь-які заходи по компенсації реактивної потужності слід проводити тільки після проведення енергоаудиту об’єкта (або сегмента мережі), який дозволить визначити фактичні коефіцієнти потужності обладнання та вибрати оптимальну установку .Item Electric drive with frequency-regulated synchronous motor with high precision digital sensors(СНУ ім. В. Даля, 2024) Rudniev, Y. S.; Romanchenko, J. A.; Brozhko, R. M.; Руднєв, Є. С.; Романченко, Ю. А.; Брожко, Р. М.The article studies an electric drive with a frequencyregulated synchronous motor. The main advantages of synchronous motors in comparison with asynchronous ones are listed. The current state and the growth trends in the production of AC electric drives are considered. It is shown that two-link frequency converters have received the greatest application for wide-range regulation of rotation frequency of synchronous motors. They convert the electricity from supply network into electricity with the required voltage, current and frequency in two stages. This transformation is carried out by special devices – autonomous inverters. It has been established that the efficiency of a two-link frequency converter is quite high and about 96,5-98,5%, which is due to the efficiency of the power semiconductor devices used in the key operating mode. Modern trends in the use of voltage and current inverters are considered. It is shown that the use of new semiconductor devices made it possible to fundamentally change the topology of the power circuit and the principles of inverter control. The approach of most manufacturers to the topology of autonomous inverters in frequency converters is considered. The most advanced structures (matrix and hybrid) of AC converters, which are produced by modern industry, are considered. Based on the analysis, it is set that high-precision, reliable and noise-resistant digital sensors are widely used in DC and AC electric drive systems – absolute and incremental encoders, as well as optoelectric attached sensors for registering distances, angles of rotation or the number of turns – resolvers. They are used together with numerical control systems, drives and position determination devices. The power supply circuit for synchronous electric motors of the main drive of the rolling stand of a thick plate mill 3000 based on ALPSA VDM 7000 converters from ALSTOM (Converteam) is considered. The main task of control system of the converter network part is to regulate the voltage of the DC link. The block diagram of the control system for the rectifier and inverter parts of the VD 7000 converters is given .Item Дослідження впливу зміцнювальної електронно-променевої обробки на структуру високолегованих інструментальних сталей(СНУ ім. В. Даля, 2024) Шевченко, О. В.; Shevchenko, O. V.У роботі було досліджено вплив зміцнювальної електронно-променевої обробки на мікроструктуру та мікротвердість поверхневих шарів швидкорізальних та штампових сталей. Експериментально встановлено граничні режими обробки, при яких досягається максимальна мікротвердість поверхневого шару, і водночас попереджається поверхневе оплавлення. В якості комплексного параметру режиму обробки, що визначає характер нагрівання та охолодження інструменту при його обробці електронним променем, запропоновано використовувати щільність потужності електронного променя. Щільність потужності електронного променя включає в себе всі основні інші параметри режиму електронно-променевої обробки, а саме діаметр, потужність та швидкість переміщення електронного променя відносно виробу, що піддається обробці. Встановлено, що максимальна мікротвердість зміцненого шару досягається у разі високотемпературного гартування без оплавлення. При цьому також забезпечується максимальна дисперсність структури практично по всій глибині зміцненого шару. Поверхневе оплавлення інструменту при електронно-променевій обробці євкрай небажаним. За таких умов обробки відбувається різке зменшення мікротвердості поверхневого шару, який містить значну кількість залишкового аустеніту. Гартування із утворенням значної кількості залишкового аустеніту призводить до різкого зменшення вмісту карбідів. Недостатній вміст карбідів та надмірний вміст залишкового аустеніту призводить до зменшення зносостійкості інструменту. Водночас погіршується пручання інструменту пластичній деформації при підвищених температурах. Встановлено, що на глибину зміцненого шару, що утворюється при електронно-променевій обробці швидкорізальних та штампових сталей, суттєвим чином впливає вихідна мікроструктура цих сталей. Задля отримання максимальної глибини зміцненого шару при електронно-променевій обробці швидкорізальних та штампових сталей, ці сталі слід піддавати попередній термічній обробці у вигляді об’ємного гартування та відпуску. Визначено оптимальні значення коефіцієнта перекриття при електронно-променевій обробці, при якому забезпечується мінімальна ширина зон відпуску.Item Розробка методики неруйнівного контролю пружин з використанням магнітного структурного аналізу(СНУ ім. В. Даля, 2024) Шевченко, О. В.; Shevchenko, O. V.В статті досліджено взаємозв’язок міжтвердістю, залишковою деформацією піднавантаженням та коерцитивною силою пружинпідвіски рухомого складу залізничного транспорту.За результатами випробувань пружин на залишковудеформацію під навантаженням встановлено, щооптимальною структурою пружин є трооститвідпуску. Саме структура трооститу відпускузабезпечує оптимальні пружні властивостіпружинних сталей в умовах знакозміннихнавантажень. Доведено, що для контролю якостіпружин замість процедур вимірювання твердостіта залишкової деформації можна використовуватипроцедуру вимірювання коерцитивної сили пружин.Коерцитивна сила, також як і твердість, єструктурно чутливим параметром. Впровадження увиробничий процес магнітного структурного аналізузамість вимірювання твердості та випробуваньпружин на залишкову деформацію дозволяєсуттєвим чином спростити процедуру контролюякості пружин. Встановлено, що наявність наповерхні пружин зневуглецьованого шару практичноніяк не впливає на коерцитивну силу пружин, заумови, якщо товщина зневуглецьованого шару неперевищує значень, регламентованих діючимстандартом. Отже, певне, але не дуже суттєвезменшення коерцитивної сили пружин повідношенню до рекомендованих значень можесвідчити про наявність на поверхні пружинзневуглецьованого шару понаднормової товщини.Наявність на поверхні пружин тріщин ніяк невпливає на їхню коерцитивну силу, незалежно відприроди тріщин та механізмів їхнього утворення.Коерцитивна сила пружин залежить виключно відїхньої структури, яка визначається режимомтермічної обробки. Доведено, що оптимальнатвердість пружин та коерцитивна сила, щовідповідає цій твердості, можуть бути встановленілише за результатами попередніх випробуваньпружин на залишкову деформацію піднавантаженням. Саме залишкова деформація піднавантаженням є основною експлуатаційноюхарактеристикою пружин, який визначаєможливість або неможливість їхньоговикористання в тих або інших умовах. Таким чином,результати досліджень дозволяють встановитивзаємозв’язок між експлуатаційнимихарактеристиками та структурою пружин і самена основі цього взаємозв’язку розробити оптимальнуметодику неруйнівного контролю структурипружин в умовах серійного виробництва.Item Вплив фізико-механічних характеристик матеріалу виробів машинобудування на їх зносостійкість(СНУ ім. В. Даля, 2024) Ніколаєнко, А. П.; Шумакова, Т. О.; Nikolaienko, A. Р.; Shumakova, T. О.У статті обґрунтовано необхідність підвищення довговічності деталей машин та технічних виробів, з метою забезпечення конкурентоздатності вітчизняного галузевого машинобудування. Ключову роль у покращенні експлуатаційних характеристик відіграє якість поверхневого шару деталей та вузлів. До основних характеристик поверхневого шарудеталей відносяться твердість та зносостійкість матеріалу, з якого вони виготовлені. Представлено аналіз поширених технологічних методів підвищення зносостійкості деталей машин шляхом пластичного деформування поверхні та їх порівняння з методом віброабразивної обробки, що проводиться на верстатах з U - подібною формою контейнера. Підкреслено, що універсальність обладнання для ВіО забезпечує можливості здійснення з її допомогою цілого ряду операцій, таких як зачисні, оздоблювальні, у тому числі зміцнюючі. Оскільки фізична природа зміцнення повністю не з’ясована, атакож на процес віброабразивної обробки впливають понад 50 факторів, що його ускладнює аналітичний опис, експериментальні дослідження є актуальним завданням. В статті наведено результати ряду досліджень процесу формування вібронаклепу та параметри, що впливають на зміну мікротвердості поверхневого шару при вібраційній обробці. Проведено дослідження таких параметрів, як амплітуда,частота коливань, робоче середовище. Аналіз результатів дослідження впливу амплітуди ічастоти коливань показав, що зі збільшенням амплітуди та частоти коливань відзначається збільшення мікротвердості поверхневого шару. Дані результати пояснюються збільшенням сил мікроударів гранул робочого середовища, яківпливають на оброблювану поверхню зразків. На представлених у статті графіках продемонстровано результати досліджень впливу робочого середовища на зміну мікротвердості поверхневого шару зразків. У якості робочого середовища, яке підлягало порівнянню, використовувались сталеві загартовані кулі, фарфорові кулі та абразивні гранули.Представлені результати експериментальних досліджень впливу вібраційної обробки на зносостійкість виробів машинобудування в умовахтертя поверхонь.Item Геометричні ознаки перфораційного маркера та їх стійкість до перешкод(СНУ ім. В. Даля, 2024) Логунов, О. М.; Logunov, O. M.Показана сфера застосування перфораційнихмаркерів –системи управління якістю продукціївиробництв, що використовують сировинубіологічного походження та механічну, термічну тахімічну обробку виробів, під час якої можевидалятися зовнішній шар матеріалу разом змаркуванням, а також значно змінюватися оптичніхарактеристики поверхні виробів. Розглянутоспецифічного вигляду маркер, якийвикористовується у шкіряному виробництві.Розглянуто спосіб визначення орієнтації під часрозпізнавання за допомогою геометричних ознак.Отримано вирази для визначення геометричних імоментних ознак, які використовуються під часрозпізнавання зображення маркера, а самекоординат центра ваги та значення осьовихмоментів інерції. Проведено комп’ютернийексперимент, в результаті якого отримано графікирозподілу кута повороту головної центральної осі змінімальним моментом інерції відносно базовогоряду маркера специфічного вигляду та графікирозподілу моментів третього порядку щодоголовних центральних осей інерції. Аналіз обранихгеометричних і моментних ознак показав, що впливокремих похибок визначення координат центрівотворів нівелюється й не спричиняє істотноговпливу на їхні значення. Обґрунтовано вибіргеометричних і моментних ознак для визначенняорієнтації маркера. Для перевірки впливу намоментні ознаки похибок нанесення отворів тадеформації маркерної матриці при обробці виробівбуло виконано експеримент з використанням 958зображень маркування, отриманих на прототипі вреальних умовах виробництва. Проводилосярозпізнавання та декодування маркерів, визначалисякоординати центрів всіх отворів тарозраховувалися моментні ознаки для зображеногомаркера і для того ж маркера, але без спотвореньсітки розташування отворів. Побудованогістограми розподілу відстаней між рядами отворівта нормованого відхилення центрів отворів від вузлівсітки. Побудовано таблицю розкиду геометричниххарактеристик маркерів за результатамиекспериментальної обробки тестової партії.Показано, що розподіл відхилення отворів від вузлівкоординатної сітки має нормальний характер.