Вісник СНУ ім. В. Даля № 2(272)
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item Використання математичної моделі для оптимізації динамічних параметрів процесів виробництва аміаку.(СНУ ім. В. Даля, 2022) Куліков, Д. О.; Купіна, О. А.; Лорія, М. Г.; Целіщев, О. Б.; Kulikov, D. O.; Kupina, O. A.; Loria, M. G.; Tselishchev, O. B.У роботі розглядається питання розробки математичної моделі, яку можна застосовувати як для оптимізації технологічного процесу, так і для автоматизованої системи регулювання. Переваги такого підходу наступні: він грунтується на об’єктивних даних, що формує сам об`єкт керування; достатньо проста реалізація такого підходу; отримання адекватної і точної математичної моделі. Дослідження проводиться для оптимізації технологічного процесу та автоматизованої системи регулювання, що розглядається. Адаптація моделі буде забезпечувати ефективність обох стратегій керування. Для досягнення оптимальної динамічної моделі вирішувалися наступні завдання: - буула розроблена інформаційно-логічну схему взаємозв’язків між параметрами технологічного процесу, що розглядається; - складена математичні моделі газового реактору за концентрацією цільового компонента та за температурою. Отримана динамічна модель дозволяє адекватно описати характер зміни параметрів у діапазоні, які значно перевищує регламентні границі. Це особливо важливо при застосуванні її в системах контролю безпеки реактора й технологічних тренажерах. В результаті досліджень встановлено, що урахування в моделі процесу хімічної реакції дозволяє контролювати такий складний параметр як зміна активності каталізатора. Це характеристика здатності каталізатора прискорювати хімічну реакцію. Каталітична активність визначається як різниця між швидкостями однієї і тієї ж реакції в даних умовах за присутності каталізатора та без нього або як відношення цих швидкостей. Каталітична активність залежить від природи та кількості активних центрів, які беруть участь в каталітичному процесі. В ідеальному випадку, коли всі активні центри каталізатора беруть участь у каталізі, каталітична активність — максимальна кількість молекул, що прореагували на одному активному центрі за одиницю часу. Цей показник є дуже важливим при визначенні необхідності адаптації моделі. Адаптація моделі одночасно забезпечує її адекватність як у системі оптимізації, так і у автоматизованої системі регулювання. Що є суттєвою перевагою, бо дозволяє використовувати одну математичну модель в декількох випадках, що, в свою чергу, є більш доцільним з економічної точки зору.Item Порівняльний аналіз високовольтних вимикачів різних типів.(СНУ ім. В. Даля, 2022) Романченко, Ю. А.; Romanchenko, J.У статті наведено порівняльний аналіз характеристик повітряних, масляних, вакуумних та елегазових високовольтних вимикачів, що використовуються на електричних підстанціях. Дані вимикачі є досить складною конструкцією, керованою електромагнітними, пружинними, гідравлічними або пневматичними приводами та розділяються на кілька типів залежно від середовища, у якому здійснюють гасіння дуги. Аналіз літературних джерел показав, що повітряні вимикачі, як найменш ефективні, великі за габаритними розмірами та дорогі в обслуговуванні, у наш час практично не використовуються, всі старі повітряні вимикачі поступово замінюють ефективнішими та надійнішими вимикачами. Тому в статті проаналізовано характеристики масляних, вакуумних та елегазових високовольтних вимикачів, розглянуто їх переваги та недоліки в різних умовах, які враховують при виборі вимикачів.Виконано порівняння найважливіших характеристик високовольтних вимикачів, таких як механічна міцність, електрична міцність дугогасного середовища, комутаційний ресурс вимикача – кількість циклів роботи вимикача, вага вимикача. Показано, що дуже важливим питанням є експлуатація високовольтних вимикачів, їх обслуговування – проведення періодичних капітальних та поточних ремонтів, а також позапланових (аварійних) ремонтів. Розглянуто питання впливу обладнання електроустановок на навколишнє середовище. Для захисту навколишнього середовища необхідно мінімізувати кількість шкідливих речовин, що потрапляє до навколишнього середовища.Порівняльний аналіз високовольтних вимикачів показав, що найбільш ефективними, якісними, надійними є елегазові та вакуумні високовольтні вимикачі. Провідні виробники комутаційних апаратів даного типу з кожним роком дедалі більше удосконалюють продукцію, роблячи її надійнішою та ефективнішою. Тому в наш час масляні вимикачі практично не випускаються. При будівництві нових об’єктів та технічному переоснащенні старих, віддається перевага виключно елегазовим та вакуумним високовольтним вимикачам. Тільки такі вимикачі здатні забезпечити високу надійність електропостачання споживачів та повною мірою забезпечити свої експлуатаційні характеристики, при цьому вони повністю відповідають нормам безпеки обслуговування, пожежної безпеки та екологічності.Item Дослідження впливу локальної поверхневої лазерної обробки на структуру швидкорізальних та штампових сталей.(СНУ ім. В. Даля, 2022) Шевченко, О. В.; Shevchenko, O. V.У статті досліджено вплив параметрів режиму локальної поверхневої лазерної обробки на структуру швидкорізальних та інструментальних сталей. Для оцінювання можливості поверхневого оплавлення інструменту при його лазерному гартуванні запропоновано використовувати комплексний параметр режиму лазерної обробки – критичну щільність потужності лазерного випромінювання. Щільність потужності лазерного випромінювання є комплексним параметром режиму обробки, який пов’язує між собою діаметр лазерного променя, його потужність та швидкість переміщення лазерного променя відносно оброблюваного виробу. Встановлено оптимальні значення щільності потужності лазерного випромінювання, при якій попереджається поверхневе оплавлення оброблюваних матеріалів та водночас досягається максимальна мікротвердість поверхневого зміцненого шару. Експериментально доведено, що саме високотемпературне гартування з твердого стану дає можливість отримати максимальну мікротвердість та дисперсність структури загартованого шару. Обробка з оплавленням поверхні є небажаною внаслідок різкого зменшення мікротвердості загартованого шару через утворення значної кількості залишкового аустеніту. Встановлено, що глибина зміцненого шару залежить від вихідної мікроструктури оброблюваних матеріалів. Максимальна глибина зміцненого шару досягається у тому випадку, коли перед лазерним опромінюванням інструментальні швидкорізальні та штампові сталі піддаються об’ємному гартуванню та відпуску за типовими режимами. Встановлено, що основною причиною збільшення глибини зміцненого шару у цьому випадку є менша теплопровідність загартованих сталей у порівнянні із сталями, що знаходяться у рівноважному стані. Визначено оптимальні значення коефіцієнта перекриття лазерних доріжок, при якому досягається мінімальна ширина зон відпуску.Item Дослідження процесу формування поверхні деталей при вібраційній обробці.(СНУ ім. В. Даля, 2022) Ніколаєнко, А. П.; Шумакова, Т. О.; Nikolaienko, A.; Shumakova, T.У статті представлені результати дослідження впливу вібраційної обробки на верстатах з U-подібною формою контейнера на процесс формування поверхневого шару деталей, розглянуті параметри шорсткості поверхні та їх вплив на якість виробів машинобудування. Найбільш важливі експлуатаційні властивості деталей машин, а саме зносостійкість, контактна жорсткість, щільність з’єднань та міцність посадок значною мірою залежать від їх контактної взаємодії: характеру контакту, зближення, фактичної площі контакту та динамічних характеристик стиків поверхонь. На контактну взаємодію впливають геометричні характеристики обробленої поверхні. Для вирішення завдання забезпечення необхідних експлуатаційних властивостей слід знати залежності, що пов’язують характеристики якості поверхонь, що обробляються, з умовами обробки, причому залежності повинні відображати вплив технологічної спадковості. В статті представлені експериментальні дослідження, метою яких було встановлення залежності між режимами й часом вібраційної обробки та процесом формування поверхневого шару виробів. Для цього було проведено порівняння параметрів шорсткості поверхні зразків зі сталей 20, 40Х та У8 після різних методів обробки, а саме: після чорнового, чистового точіння та після вібраційної обробки. Експериментальні дослідження показали покращення якісних параметрів шорсткості поверхні після застосування вібраційної обробки, збільшення опорної площі поверхні зразків, збільшення несучої здатності профілю. Такі зміни сприятливо позначаються на контактній взаємодії, збільшенні адсорбційної здатності, що важливо при підготовці поверхонь під захисні покриття та загальному поліпшенні експлуатаційних характеристик деталей машин. В результаті застосування вібраційної обробки відбувалось значне збільшення середнього радіусу заокруглення виступів в середньому у 18,3 рази, збільшення середнього кроку нерівностей в середньому у 2,24 рази, зростання опорної довжини профілю в середньому у 2,6 рази, що веде до збільшення площі контакту сполучених поверхонь та підвищенню зносостійкості до 15...20 %.Item Математичне моделювання деформації поверхневого шару матеріалу деталі при оздоблювально-зачищувальній обробці металевими кульками на операції віброполірування.(СНУ ім. В. Даля, 2022) Міцик, А. В.; Mitsyk, A.Відзначено, що на операціях віброполірування у якості робочого середовища використовуються металеві поліровані кульки діаметром 4...6 мм, виконані для шарикопідшипникової промисловості зі сталі ШХ15. Описано сутність операції віброполірування та зазначено, що на поверхневому шарі оброблюваної деталі створюється ефект наклепу. Відзначено, що для створення наклепу широко застосовуються такі технологічні способи, як обдування дробом, карбування та ін., в яких використовуються металеві поліровані кульки, твердість яких значно перевищує твердість матеріалу оброблюваної деталі. Відомо, що наклеп утворюється при пластичній деформації поверхневого шару матеріалу деталі. Пластична контактна задача на практиці віброобробки вирішена ще неповністю, хоча отримано її часткові рішення. Метою статті є спроба визначення деформованого стану в зоні деформації за умови пластичного контакту металевої кульки робочого середовища та поверхні оброблюваної деталі. Розроблено математичну модель визначення деформації поверхневого шару матеріалу деталі. Дослідження деформації умовно прийняті у циліндричній системі координат. Поставлене завдання вирішується з використанням загальних рівнянь механіки суцільних середовищ та поля швидкостей переміщень. За розмірами пластичного відбитка знайдено глибину наклепу. Також за допомогою методу лінії ковзання, без урахування сил тертя, встановлено зону поширення деформації у радіальному напрямку. Встановлено поле швидкостей течії металу в зоні деформації. Визначено швидкості деформації, а також встановлено інтенсивність цих швидкостей під час деформації в металі оброблюваної деталі. Прийнято, що область деформації змінюється у просторі та часі. Встановлено, що час початку деформації для кожної точки поверхні оброблюваної деталі матиме значення. Доведено, що вогнище деформації можна обмежити еліптичною поверхнею. Отримано вираз у циліндричних координатах, що дозволяє визначити інтенсивність деформації поверхні оброблюваної деталі металевими кульками у будь-який момент часу циклу операції вібраційної оздоблювально-зачищувальної обробки.Item Aдаптивна система управління електроприводом самооборотної медогонки.(СНУ ім. В. Даля, 2022) Логунов, О. М.; Logunov, O. M.Розглянуто сучасний стан типових засобів автоматизації пасік в Україні, показані вимоги до медогонок в цілому та до систем управління їх електроприводом зокрема. Розглянуто декілька існуючих систем керування електроприводом медогонки. Показані їх типові недоліки: використання ненадійних електромеханічних реле, обмежена кількість програм, відсутність систем контролю швидкості обертання барабана та зворотного зв'язку. Розглянуто конструкцію медогонки. Надано диференціальне рівняння руху колекторного двигуна постійного струму. Наведено вираз, що зв’язує момент інерції ротора медогонки та масу меду в стільниках. Запропоновано спосіб моніторингу процесу відкачування меду за допомогою датчика зворотного зв’язку. Наведено вираз для обчислення моменту інерції, порівняння якого з виміряним моментом інерції дасть сигнал про помилку в систему управління. Зазначено, що вимірювання моменту інерції дозволяє визначити початкову кількість меду в рамці і вибрати оптимальні моменти реверсу каруселі, авикористання адаптивного алгоритму керування дозволить налаштувати тривалість горизонтальних відрізків на графіку кутової швидкості ротору медогонки та визначити оптимальні моменти реверсування ротора для кожної партії стільників. Отримано графік максимально допустимої частоти обертання каруселі хордіальної медогонки в залежності від маси меду в рамках. Наведено порівняльний графік кутової швидкості обертання барабана відцентрової медогонки з оборотними касетами для випадків з використанням стандартної програми відкачування рамок та з адаптивним керуванням процесом відкачування. Запропоновано метод визначення поточної швидкості відкачування, що дозволяє підвищити ефективність контролю відкачки меду та скоротити час обробки стільникових рамок без втрати якості. Запропоновано використання платформи Arduinoв якості елементної бази для побудови системи управління. Запропоновано використання датчика Холла для отримання сигналу зворотного зв’язку. Визначено напрями подальших досліджень – визначеня коефіцієнтів ПІД-регулятора та визначення оптимальної для даного етапу відкачки швидкості обертання на основі зміни моменту інерції барабана.Item Моделювання конструкції чотириопорного валу за критерієм жорсткості.(СНУ ім. В. Даля, 2022) Кроль, О. С.; Голубенко, О. Л.; Слєпченко, К. І.; Krol, O.; Golubenko, O. L.; Slepchenko, K. I.Наведено засоби та інструменти проектування та моделювання багатоопорних валів із застосуванням твердотільного моделювання та методу скінченних елементів при виборі оптимальної конструкції валу та його опор. Розроблено поперечну компоновку приводу, яка визначатиме характер навантаження та конструктивну схему вала. Цей вал розглядається як стрижнева конструкція на чотирьох шарнірних опорах, у яких основною проблемою продуктивності є недостатня жорсткість і високі рівні напружень на окремих ділянках. Розглянуто процедуру розробки пружно-деформаційної моделі як комплексу двох незалежних завдань: статику вала як стрижня на пружних опорах (розрахунок пружної лінії вала) та відповідні характеристики підшипників. Запропоновано процедуру побудови тривимірної моделі на чотириопорній конструкції валу для багатоопераційного свердлильно-фрезерно-розточувального верстата в інтегрованому робочому місці САПР АРМ WinMachine. Використано взаємопов’язані модулі твердотільного моделювання «AРM Studio» та «AРM Structure3D», а також спеціалізований модуль для проектування валів «AРM Shaft», які входять до середовища САПР APM WinMachine. Використовується спеціалізоване параметричне ядро з дуже зручним інтерфейсом, що забезпечує різке підвищення продуктивності конструктора в процесі моделювання валів верстатів. Розрахунок підшипника 4-309 виконано за допомогою модуля «ARM Bear», який базується на комплексі верифікаційних розрахунків неідеальних підшипників, включаючи визначення переміщень і діаграм розподілу зусиль з урахуванням статистичної дисперсії. Розглянуто багатоваріантний розрахунок пружно-деформаційного стану методом скінченних елементів у середовищі інтегрованої системи автоматизованого проектування. Проведений аналіз переміщень і кутів повороту в різних ділянках валу на жорстких шарнірних опорах і встановлено, що їх значення знаходяться в допустимих межах, що підтверджує ефективність роботи чотириопорної валової конструкції. Максимальні напруження, які виникають у щлицьовій поверхні, визначаються за допомогою параметра «Напруга в перетині». Показано, як змінюються пружно-деформаційні характеристики при переході від жорстких до пружно-деформаційних шарнірних опор.Item Дослідження компоновок коробок швидкостей металорізальних верстатів методом параметричного моделювання.(СНУ ім. В. Даля, 2022) Кроль, О. С.; Алієв, В. E.; Krol, O.; Aliev, V.Розглянуто методики побудови та моделювання поперечних конфігурацій багатоопераційного токарно-гвинторізного верстата за допомогою методів параметричного моделювання. Пропонується розглядати задачу синтезу просторового компонування приводу головного руху токарного верстата (редуктора) як двокритеріальну оптимізаційну задачу. Існують два основних критерії ефективності конструкційного завдання для поперечної компоновки: 1) максимізувати жорсткість вихідного валу редуктора та шпинделя верстата; 2) мінімізувати наведене навантаження на передню опору шпинделя. Досліджено вплив критеріїв оптимізації на проектні рішення при розробці компонувальних рішень робочого простору машини. Розроблено алгоритми та програми параметричного представлення багатоступеневих редукторів у середовищі інтегрованої системи автоматизованого проектування АРМ «WinMachine». Показано ефективність застосування синтаксису параметризації в задачах геометричного аналізу та синтезу просторового положення валів і зубчастих коліс для редукторів металорізального обладнання. Показано ефективність використання інтерфейсу модуля APM Graph при виникненні ненормативних ситуацій, пов’язаних із порушенням мінімально допустимої відстані зовнішньої поверхні шестерень до бічної стінки корпусу та днища корпусу коробки передач. Розглянуто особливість застосування засобів параметризації, пов’язаних із використанням спеціалізованої бази даних проектування середовища автоматизованої системи проектування АРМ WinMachine. Дано оцінку різниці між заводським варіантом та отриманим варіантом за критерієм оптимальної жорсткості. Для цього було використано модуль розрахунку APM Shaft та розраховано максимальний прогин стріли переднього кінця шпинделя у двох вищезгаданих варіантах. Відзначено ефективність застосування розділу бази даних, який функціонує як із традиційними графічними примітивами, так і зі структурними елементами в параметричному поданні. Запропоновано розв'язання двокритеріальної задачі проектування редуктора токарного верстата за критеріями максимальної жорсткості та мінімального навантаження на передню опору вала.Item Spatial thinking of students when studying graphic disciplines.(СНУ ім. В. Даля, 2022) Karpyuk, L. V.; Davydenko, N. O.; Карпюк, Л. В.; Давіденко, Н. О.У статті розглядаються проблеми, які виникають у студентів при вивченні графічних дисциплін. В даний час найважливішою задачею перед вищими і середніми спеціальними закладами є завдання подальшого підвищення якості професійної підготовки студентів. Це передбачає широкопрофільну підготовку майбутніх фахівців та комплексний характер оволодіння сучасними теоретичними та прикладними знаннями, уміння застосовувати отримані знання на практиці, володіння необхідними навичками у суміжній галузі. Фахівець із вищою освітою, але без знань та навичок отримувати та обробляти графічну інформацію, може виявитися некомпетентним у професійній діяльності. Підготовленість студентів до графічної діяльності визначається комплексом набутих ними у процесі навчання знань, умінь репродуктивної та творчої діяльності, які у майбутньому визначають їх успішну професійну діяльність. Майбутній інженер повинен мати високий рівень загального і технічного інтелекту, добре розвинене просторове мислення, мати високий рівень теоретичних знань у сфері професійної діяльності. У системі підготовки фахівців інженерних спеціальностей одне з основних місць займають навчальні дисципліни «Інженерна графіка» та «Нарисна геометрія». Вони сприяють розвитку у майбутнього інженера просторового уявлення, логічного та конструктивного мислення, здібностей до аналізу та синтезу. Добре розвинене просторове уявлення та уява є необхідними умовами успішного засвоєння багатьох навчальних дисциплін. А дисципліни «Нарисна геометрія» та «Інженерна графіка» своїм змістом висувають високі вимоги до рівня розвитку просторових уявлень. У статті розкрито причини слабкого розвитку просторових уявлень у студентів першого курсу вузів. Пропонується використовувати як один із шляхів успішного розвитку просторових уявлень при вивченні графічних дисциплін розроблений підхід, що включає завдання, методи, способи та систему вправ, завдань і тестів. Кожна група вправ цієї системи спрямована на свідому та активну роботу студентів і вирішує певне завдання, що випливає з теоретичних основ розвитку просторових уявлень.Item Методика проектного розрахунку автоматичного електрогідравлічного приводу обертального руху та об’ємного регулювання.(СНУ ім. В. Даля, 2022) Голубенко, О. Л.; Романченко, О. В.; Соколов, В. І.; Степанова, О. Г.; Golubenko, O. L.; Romanchenko, O. V.; Sokolov, V. I.; Stepanova, O. G.Робота присвячена розробці автоматичних електрогідравлічних приводів технологічного обладнання. Представлена методика проектного розрахунку автоматичного електрогідравлічного приводу обертального руху та об’ємного регулювання. Методика проектного розрахунку дозволяє оцінювати основні параметри та вибирати елементи і пристрої приводу по значенням максимального моменту навантаження та частоти обертання валу гідромотора, прогнозувати статичні та динамічні характеристики приводу. Вхідними даними для розрахунку гідроприводу з обертальним рухом приймаються наступні параметри: Mmах – максимальний момент навантаження; nmax – максимальна частота обертання; J – приведений момент інерції ротора. Об’ємний гідропривід з регульованим насосом і нерегульованим гідромотором найбільш поширений. Гідроприводи з такою структурою застосовуються в багатьох видах обладнання та забезпечують плавний пуск і безступінчасте регулювання швидкості руху робочого органу обладнання за допомогою одного керуючого органу. Робоча рідина вибирається виходячи з технічних вимог, які пред’являються до обладнання або рекомендацій із технічних даних основного гідравлічного обладнання -насоса і гідромотора, а також з урахуванням режиму роботи електрогідравлічного приводу технологічного обладнання, кліматичних і температурних умов. Запропонована система автоматичного керування приводом, що враховує шум спостереження та стохастичне збурення об’єкта керування. Виконано приклад проектного розрахунку автоматичного електрогідравлічного приводу технологічного обладнання для наступних вхідних даних: максимальний момент навантаження Mmax =120 Н·м; максимальна частота обертання nmax =2100 об/хв; приведений момент інерції частин, що обертаються, J=0,8 кг·м2. Показана можливість використання аксіально-поршневого насоса з похилим диском, що серійно випускається, та нерегульованого гідромотору з похилою шайбою. На основі паспортних даних визначені параметри математичної моделі приводу як об’єкта автоматичного керування. Виконані дослідження динамічних характеристик системи.