Наукові праці Вінницького національного технічного університету

ЗАЛЕЖНІСТЬ ПОКАЗНИКІВ ЗАХВОРЮВАНОСТІ НАСЕЛЕННЯ М. КИЇВ НА ЗЛОЯКІСНІ НОВОУТВОРЕННЯ ШКІРИ ВІД МАСИ ВИКИДІВ ЗАБРУДНЮВАЛЬНИХ РЕЧОВИН В АТМОСФЕРНЕ ПОВІТРЯ

Олег Володимирович Березюк — 2024-12-30

Об’єктом дослідження у роботі є захворюваність населення м. Київ на злоякісні новоутворення шкіри. Всесвітня організація охорони здоров'я встановила, що питома вага злоякісних новоутворень шкіри у структурі смертності від усіх онкодерматологічних хвороб сягає 80 % випадків смертей. При цьому захворюваність на злоякісні новоутворення шкіри тією чи іншою мірою залежать від якості повітря. Тому визначення регресійної залежності поширеності захворюваності населення на злоякісні новоутворення шкіри від маси викидів забруднювальних речовин в атмосферне повітря, яка може бути використана для прогнозування показників такої захворюваності є актуальною науково-технічною задачею. Метою дослідження є побудова за допомогою регресійного аналізу регресійної залежності поширеності захворюваності населення на злоякісні новоутворення шкіри від маси викидів забруднювальних речовин в атмосферне повітря, яка може бути використана для прогнозування показників такої захворюваності. Під час проведення дослідження використано метод регресійного аналізу результатів однофакторних експериментів та інших парних залежностей із вибором найбільш адекватного виду функції із шістнадцяти найпоширеніших варіантів за критерієм максимального значення коефіцієнта кореляції. Регресія проводилась на основі лінеаризувальних перетворень, які дозволяють звести нелінійну залежність до лінійної. Визначення коефіцієнтів рівнянь регресії здійснювалась методом найменших квадратів за допомогою розробленої комп’ютерної програми "RegAnaliz". Отримано регресійну залежність поширеності захворюваності населення м. Київ на злоякісні новоутворення шкіри від маси викидів забруднювальних речовин в атмосферне повітря, яка може бути використана для прогнозування показників такої захворюваності. Побудовано графічну залежність поширеності захворюваності населення на злоякісні новоутворення шкіри від маси викидів забруднювальних речовин в атмосферне повітря, яка дозволяє наочно проілюструвати цю залежність та показати достатню збіжність теоретичних результатів з фактичними. Встановлено, що поширеність захворюваності населення м. Київ на злоякісні новоутворення шкіри зростає при збільшенні маси викидів забруднювальних речовин в атмосферне повітря за гіперболічною залежністю.

МОДИФІКОВАНА МОДЕЛЬ ВІДБИТТЯ ШЛІКА

Євген Костянтинович Завальнюк — 2024-12-30

У статті запропоновано нову двопроменеву функцію відбивної здатності. Двопроменеві функції відбивної здатності визначають, яка частка випромінювання відбивається у напрямку до ока спостерігача. Ці функції використовуються для відтворення відблисків на поверхнях тривимірних об’єктів. Найбільш поширеними у високопродуктивних системах рендерингу є моделі відбиття Фонга та Блінна. Їхнім недоліком є висока обчислювальна складність реалізації при великих значеннях коефіцієнта спекулярності поверхні. Відомим апроксимаційним виразом є двопроменева функція відбивної здатності Шліка. Функція є обчислювально простим виразом першого степеня, однак характеризується високою похибкою відтворення зони блюмінгу відблиску. Запропоновано нову модель відбиття Шліка на основі кубічного поліному. Наведено обґрунтування отримання формули моделі на основі формування набору числових даних і їх обробки методом поліноміальної регресії. Наведено двовимірні й тривимірні графіки відносної і абсолютної похибок розробленої моделі порівняно з еталонною. Показано, що запропонована модель забезпечує точну апроксимацію еталонної моделі Блінна-Фонга у зонах епіцентру та блюмінгу відблиску порівняно з квадратичною та кубічною моделями відбиття, косинус-степеневою моделлю відбиття восьмого степеня, а також з оригінальною моделлю відбиття Шліка. Проаналізовано рівень продуктивності використання запропонованої моделі шляхом розрахунку загальної кількості тактів операцій процесора AMD Zen 4. На основі розробленої моделі відбивної здатності поверхні у програмному засобі Idx3d проведено тестування запропонованої моделі з використанням тестових тривимірних фігур, що підтвердило достовірність проведених теоретичних досліджень. Показано, що запропонована модель відбиття світла забезпечує високореалістичну візуалізацію тривимірних сцен. Розроблена модель відбиття може бути використана у високопродуктивних і високореалістичних системах тривимірного рендерингу.

НЕЙРОМЕРЕЖЕВИЙ АНСАМБЛЬ ДЛЯ ПРОГНОЗУВАННЯ ЧАСОВИХ РЯДІВ НА ОСНОВІ PROPHET ТА LSTM

Арсен Володимирович Лосенко — 2024-12-30

У статті розглядається застосування моделей машинного навчання для оптимізації прогнозування часових рядів, що є актуальним завданням у багатьох галузях, включаючи охорону здоров'я. Особлива увага приділяється використанню моделі Prophet у поєднанні з ансамблевими методами, такими як моделі машинного навчання на основі нейронних мереж, зокрема LSTM, GRU, а також інших рекурентних нейронних мереж, для створення високоточного прогнозування кількості хворих на COVID-19 в Україні протягом 2020 – 2022 років.

Прогнозування часових рядів є важливим інструментом для аналізу та моделювання тенденцій, які мають складну природу залежностей. Наприклад, у сфері охорони здоров'я прогнозування кількості хворих дозволяє заздалегідь оцінити навантаження на систему охорони здоров'я та планувати відповідні ресурси. У цьому контексті використання моделей, які здатні враховувати як короткострокові, так і довгострокові тренди, є критично важливим. Prophet, відомий своєю здатністю точно моделювати сезонні компоненти, доповнюється потужністю LSTM для обробки нелінійних залежностей, що забезпечує значне покращення точності прогнозів.

Додатково у статті розглядається можливість використання гібридних підходів, які комбінують результати традиційних методів і моделей глибокого навчання. Такий підхід дозволяє враховувати складні закономірності у часових рядах, які не завжди можуть бути повністю враховані однією моделлю. Гібридні підходи забезпечують багаторівневий аналіз даних, де статистичні методи, такі як Prophet, моделюють основні тренди та сезонність, тоді як глибокі нейронні мережі, наприклад LSTM, обробляють нелінійні та короткострокові залежності.

Результати дослідження можуть бути використані для аналізу інших часових рядів, що робить запропонований підхід універсальним та перспективним для подальшого розвитку.

СИСТЕМНИЙ АНАЛІЗ СТАНУ ПРИРОДНИХ СЕРЕДОВИЩ З УРАХУВАННЯМ АНОМАЛІЙ

Дмитро Олександрович Шмундяк — 2024-12-30

У статті запропоновано методологію системного аналізу стану природних середовищ з урахуванням аномалій, яка спрямована на покращення процесу аналізу та прогнозування різних природних середовищ для прийняття подальших управлінських кроків щодо контролю та оптимізації їх стану. Протягом останніх десятиліть спостерігається суттєва зміна клімату у світі в цілому та в Україні зокрема. Зміни у різних природних середовищах впливають на інші складові системи. В той же час, антропогенний вплив генерує додаткове навантаження на стан природних середовищ. Усі складові взаємопов’язані та є частиною однієї складної системи і тому необхідно їх розглядати з точки зору системного аналізу складних системи, враховуючи при цьому аномалії як природного, так і антропогенного походження. Відповідно, є потреба в удосконаленні методології системного аналізу такого типу систем, що дозволить приймати правильні рішення щодо управління станом природних середовищ.

У роботі охарактеризовано складну систему, якою є система управління станом довкілля в заданому регіоні. Наведено декомпозицію складної системи за моделлю «DPSIR» та декількома іншими видами декомпозиції. Виділено основні види невизначеності цієї складної системи та її елементів, зокрема й ті, які пов’язані з наявністю аномалій та пікових показників стану природного середовища. Запропоновано алгоритм системного аналізу з послідовно-паралельним розкриття усіх цих видів невизначеності, з використанням як відомих підходів та методів, так і тих, що розроблені авторами статті.

Наведено приклад застосування розробленої методології системного аналізу з урахуванням аномалій щодо різних природних середовищ:стану атмосферного повітря зони «Вінницька» (Вінницької області), стану масивів вод басейну р. Південний Буг та чутливості населення до алергенів (рослин та грибів).

ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ КОМПЕНСУВАЛЬНОГО ПРИСТРОЮ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ

Катерина Валеріївна Ягуп — 2024-12-30

У статті досліджуються можливості застосування нейронних мереж в задачі синтезу симетро-компенсувального пристрою чотирипровідної системи електропостачання, що працює в несиметричному режимі. Несиметричні режими роботи мережі спричиняються нерівномірним навантаженням фаз мережі, слідством чого є виникнення реактивної потужності, нерівномірності напруг у фазах електричної системи та високим показником струму в нульовому проводі. Відхилення від норм основних показників електричної енергії сприяє ушкодженням як в обладнанні споживачів, так і самій мережі. Одним із рішень такої проблеми є підключення спеціального симетро-компенсувального пристрою на стороні навантаження. В залежності від параметрів навантаження мережі такий пристрій може складатися з конденсаторів, а також може містити і котушки індуктивностей. Зазначені реактивні елементи підключаються між фазами системи електропостачання та фазами і нульовим проводом і їх загальна кількість складає шість елементів. Але для повного усунення несиметричного режиму достатньо підключити п’ять елементів, попередньо визначивши позицію надлишкового елементу. Задача визначення необхідної топології симетро-компенсувального пристрою була вирішена раніше із застосуванням оптимізації та чисельних методів, а також із подальшим перерахунком отриманих результатів, які визначають не тільки тип елементів, а й можливість його виключення з пристрою. В статті розглядається можливість використання нейронних мереж для визначення топології симетро-компенсувального пристрою, що значно б спростило задачу, замінивши перші два етапи вирішення задачі оптимізаційними методами і залишивши для виконання оптимізацією лише останній етап, а саме визначення точних значень параметрів симетро-компенсувального пристрою.

Предметом дослідження статті є вивчення можливостей використання нейронних мереж для визначення топології симетро-компенсувального пристрою несиметричної чотирипровідної системи електропостачання. В результаті дослідження було розроблено нейронну мережу, яка ефективно вирішує поставлене питання, визначено її основні параметри та метод, що провів машинне навчання мережі. Вхідні параметри нейромережі формувалися із кортежів, що складаються з шести параметрів – опорів та індуктивностей навантаження ліній електропередач. Матриця цілей нейромережі формувалася з кортежів даних, що складаються з шести елементів, що містять інформацію про розташування надлишкового елементу, який треба виключити із шести елементів що підключаються між фазами та між фазою та нульовим проводом. Після визначення надлишкового елементу спрощується задача розпізнавання типів реактивних елементів за допомогою нейромережі, так як їх кількість зменшилася до п’яти. Також було застосовано нейромережу, яка визначає тип реактивних елементів.

Тестування розробленої нейромережі було проведено на даних, значення яких не увійшли до набору даних для навчання і значно вирізняються від них. Отриманні квазірішення розпізнавання топології симетро-компенсувального пристрою за своїми значеннями наближаються до результатів, що були отримані за допомогою оптимізації і допоміжних розрахунків, що свідчить про надійність і адекватність застосування розробленої нейронної мережі у цьому напрямку.

ГРАФІЧНА МОДЕЛЬ ПАРАЛЕЛЬНОЇ АСОЦІАТИВНОЇ ОБРОБКИ ЧИСЛОВИХ ДАНИХ

Тетяна Борисівна Мартинюк — 2024-12-30

Популярними операціями у методах штучного інтелекту є операції асоціативної обробки даних, а саме, сортування та пошук конкретної інформації. Так пошук даних активно застосовується під час обробки значних масивів інформації у системах баз даних та мережах інтернет. А сортування числових даних є альтернативною операцією при реалізації принципу WTA (Winner Takes All) у нейромережах. В цьому випадку результат сортування векторного масиву чисел дозволяє не тільки визначити екстремальні (максимальний і мінімальний) елементи цього масиву, але й одночасно сформувати ранги елементів відсортованих чисел масиву.

Метою цієї роботи є аналіз особливостей розпаралелювання методу асоціативної обробки числового масиву з формуванням різницевих зрізів. Наведено базові операції різницевих зрізів, що дозволяє сформувати результати не тільки згортки елементів масиву, але й сортування за зростанням їх значень. У роботі представлено приклад сортування групи чисел, а також інформаційний граф процесу сортування елементів векторного масиву чисел за методом різницевих зрізів. Ілюстративність процесу обробки числових даних через інформаційний граф забезпечує варіативність способів прискорення та апаратної реалізації його базових вузлів. У випадку сортування за методом різницевих зрізів це особливо актуально для реалізації базового циклу процесу обробки. Простота представлення процесу сортування числового масиву, яка подана за допомогою інформаційного графа, дозволяє ефективно використовувати перспективну елементну базу програмованих логічних ІС (ПЛІС) для реалізації відповідних обчислювальних засобів. Інформаційний граф, що ілюструє досліджений процес сортування чисел, наочно показує поступовість процесу за кількістю циклів, що не перевищує розмірність числового масиву, а також спрощення структурної організації обчислювальних засобів при реалізації сортування.

ОГЛЯД СУЧАСНИХ ТЕНДЕНЦІЙ РОЗВИТКУ УЛЬТРАЗВУКОВИХ ЛІЧИЛЬНИКІВ

Йосип Йосипович Білинський — 2024-12-30

В роботі проведений аналіз сучасних тенденцій розвитку промислових ультразвукових газових лічильників, використання яких почалося наприкінці ХХ століття. Акцентується увага на переході від традиційних ротаційних та турбінних лічильників до більш сучасних ультразвукових технологій. Проаналізовано розвиток ультразвукових витратомірів у трьох поколіннях за останні тридцять років, де виділені особливості в технічному вдосконаленні, оновленні нормативної бази. Відмічено, що впровадження багатопроменевої ультразвукової технології, яка використовує кілька пар ультразвукових перетворювачів для підвищення точності вимірювань, стало важливим досягненням у цій галузі. Наведено приклади використання потужних програмних інструментів для математичного моделювання, такі як ANSYS, SolidWorks та інші, які є важливими у розробці та тестуванні ультразвукових газових лічильників третього покоління. Показано, що поєднання математичного моделювання з 3D-друком прототипів дозволяє виробникам ультразвукових газових лічильників третього покоління швидко вирішувати проблеми проєктування конфігурацій лічильників, результати вимірювання яких мінімально залежать від наявності місцевих опорів, оптимізувати продуктивність лічильника в різних умовах монтажу та конфігурацій, надаючи важливу інформацію для вдосконалення дизайну у відповідності до галузевих стандартів. Обговорюються перспективи впровадження ультразвукових лічильників третього покоління для різних застосувань, а також виклики, пов'язані з високою вартістю та необхідністю реконструкції трубопроводів. Прогнозується, що механічні лічильники, ймовірно, будуть витіснені ультразвуковими протягом наступних 5 – 10 років з урахуванням поступового зменшення їх ціни, оскільки сучасна нормативна та виробнича база вже готова підтримати цю трансформацію.

АЛГОРИТМ АНАЛІЗУ ЯКОСТІ СИСТЕМ СТАБІЛІЗАЦІЇ ПРИ СТОХАСТИЧНИХ УМОВАХ ФУНКЦІОНУВАННЯ

Валерій Анатолійович Зозуля — 2024-12-30

В статті проілюстрована розробка алгоритму аналізу якості системи керування рухом робочої поверхні платформи Стюарта, в умовах наближених до реальних режимів функціонування. Головний вплив на якість та витрати на функціонування замкнутих багатовимірних системи керування рухом платформи Стюарта в режимі стабілізації здійснюють випадкові складові корисних сигналів, збурень та завад і вважаються векторними стаціонарними та стаціонарно зв’язаними випадковими процесами. Задача аналізу якості керування при стаціонарних випадкових впливах зводиться до визначення значень складових показника якості, а також їх суми, за відомими структурою і параметрами заданих елементів системи „об’єкт-регулятор” та моделями динаміки корисних сигналів, шумів і збурень, отриманими на основі алгоритму. Алгоритм складається в чотирьох етапів. На першому етапі обґрунтовується вибір показника якості системи керування, виходячи з характеру зміни зовнішніх впливів в реальних експлуатаційних умовах. На другому етапі складається структурна схема системи керування та здійснюється приведення її до типової схеми еквівалентної системи стабілізації та формулюється поняття помилки системи. На третьому етапі визначаються моделі динаміки усіх елементів системи, а також оцінюються характеристики динаміки векторів корисних сигналів, збурень та завад. Четвертий етап складається з розрахунку характеристик вихідних сигналів системи, помилки системи та значень показника якості системи. Під час розробки алгоритму аналізу якості системи керування рухом платформи Стюарта при стаціонарних випадкових впливах прийняті наступні припущення, що замкнута система „об’єкт-регулятор” є стійкою, структура системи приведена до еквівалентної системи стабілізації, поліноміальні та дробово-раціональні матриці системи керування відомі, динамічні характеристики векторів збурень та завад визначені на класі векторів перетворень Лапласа.

ОЦІНЮВАННЯ НЕВИЗНАЧЕНОСТІ РЕЗУЛЬТАТУ ВИМІРЮВАННЯ РЕОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ЗА ДОПОМОГОЮ ГІДРОДИНАМІЧНИХ ПРИСТРОЇВ

Євген Павлович Пістун — 2024-12-30

Гідродинамічні вимірювальні пристрої призначені для неперервного вимірювання параметрів неньютонівських рідин в різних технологічних процесах. Стаття присвячена оцінюванню невизначеності вимірювання реологічних параметрів в’язкопластичних рідин за допомогою гідродинамічних пристроїв. Автори роботи пропонують застосувати правила для оцінювання та вираження невизначеності вимірювань, які розроблені Об’єднаним комітетом керівництва з метрології (JCGM). Для оцінювання розширеної стандартної невизначеності вимірювання реологічних параметрів гідродинамічним пристроєм використано метод, заснований на розробленні та застосуванні моделей вимірювання. Авторами проаналізовано вимірювальний пристрій з однаковими чутливими елементами у вигляді трубок круглого поперечного перерізу, з’єднаних у схему незрівноваженого гідродинамічного моста. Суміжні плечі моста складаються з одинарних трубок та пакета трубок, що дає змогу створити дві різні швидкості зсуву і відповідно вимірювати одночасно пластичну в’язкість та граничне напруження зсуву бінгамівської рідини. Отримано лінійні функції перетворення такого гідродинамічного пристрою, на підставі яких розроблено рівняння стандартної невизначеності результату вимірювання пластичної в’язкості та граничного напруження зсуву. Розрахована відносна розширена стандартна невизначеність обох параметрів знаходиться в межах 5 %. Виконано аналіз впливу невизначеності оцінки кожної вхідної величини на результат вимірювання. Зокрема показано, що неповна компенсація кінцевих ефектів трубок може істотно впливати на невизначеність. Запропоновано структурні удосконалення гідродинамічних пристроїв, які дадуть змогу зменшити невизначеність результатів вимірювання реологічних параметрів в’язкопластичних рідин. Отримані результати доцільно використовувати на стадії проєктування гідродинамічних пристроїв із заданими вимогами до точності вимірювання.

ВПЛИВ РЕЖИМУ РУХУ ПОТОКУ ТА ШОРСТКОСТІ ТРУБОПРОВОДУ НА ПОХИБКУ ДІАМЕТРАЛЬНИХ УЛЬТРАЗВУКОВИХ ВИТРАТОМІРІВ

Віталій Іванович Роман — 2024-12-30

Стаття присвячена дослідженню впливу режиму руху потоку та шорсткості внутрішньої поверхні стінки вимірювального трубопроводу (ВТ) на похибку одноканальних діаметральних ультразвукових витратомірів (УЗВ) для задач їх автоматизованого проєктування. Виконавши аналіз наявних законів розподілу швидкості потоку в поперечному перерізі ВТ, було обрано поширений в подібних наукових задачах степеневий закон, на базі якого виконано подальші комп’ютерні моделювання. Так, при роботі діаметральних УЗВ в ламінарному режимі руху потоку, його похибка вимірювання швидкості ніяк не залежить від шорсткості внутрішньої поверхні стінки ВТ та конкретного значення числа Рейнольдса (Re) – коефіцієнт поправки на профіль потоку (kv), який зазвичай потребує діаметральний УЗВ для приведення виміряної швидкості потоку до усередненої швидкості по перерізу ВТ, на всьому діапазоні ламінарного режиму (Re < 2300) рівний 0,75. Під час роботи діаметрального УЗВ в турбулентному режимі руху потоку (Re > 4000), похибка вимірювання швидкості УЗВ залежить від числа Рейнольдса та шорсткості: а) для гладкої труби, похибка знаходиться в діапазоні 4…9 % і зменшується при зростанні числа Рейнольдса – для врахування цього ефекту, в роботі запропоновано дві формули для визначення експоненти степеневого закону n = f(Re), яка входить до універсального рівняння розрахунку коефіцієнта kv = f(n) діаметрального УЗВ; б) для негладкої труби, похибка вимірювання швидкості УЗВ зростає (на додаток до її природи на гладкій трубі) зі збільшенням значення абсолютної шорсткості (e), проте, цей ефект сповільнюється зі збільшенням діаметра ВТ (D) – для врахування цього ефекту, в роботі запропоновано три інші формули для визначення експоненти степеневого закону n = f(Re,e,D), які окрім числа Рейнольдса враховують абсолютну шорсткість внутрішньої поверхні стінки ВТ та його діаметр. Всі п’ять відібраних формул для визначення експоненти степеневого закону розподілу запропоновано інтегрувати до раніше розробленої комп’ютерної програми AutoDesignUSM для автоматизованого проєктування УЗВ, що дозволить враховувати на етапі розробки нових конструкцій витратомірів, вплив на їх похибку режиму руху потоку та шорсткості внутрішньої поверхні стінки ВТ.

ЗАЛЕЖНІСТЬ БОКОВОГО ТИСКУ БРИКЕТУВАННЯ СОЛОМИ РІПАКУ ВІД ЇЇ ВОЛОГОСТІ ТА ТИСКУ ПРЕСУВАННЯ ГІДРАВЛІЧНИМ ПРЕСОМ

Олег Володимирович Березюк — 2024-12-30

Одним з альтернативних енергетичних ресурсів є біомаса, використання якої може суттєво допомогти у вирішенні проблеми нестачі первинних енергоносіїв в Україні. Донедавна знaчнa чaстинa стеблових рослинних відходів aгрaрного виробництвa, лісопильноï тa деревообробноï промисловості з бaгaтьох причин не знaходять подaльшого технологічного зaстосувaння.

Проведення утилізaції відходів рослинного походження шляхом виготовлення з них різних видів твердого пaливa нaдaє можливість економити нa трaдиційних енергоресурсaх, що є загальною тенденцією переходу промисловості до використання альтернативних, відновлюваних джерел енергії, підвищення енергоефективності виробництва в цілому. В статті наведено результати визначення регресійної залежності бокового тиску брикетування соломи ріпаку від її вологості та тиску пресування гідравлічним пресом за допомогою ротатабельного центрального композиційного планування експерименту методом Бокса-Уілсона другого порядку. Отримано адекватну регресійну залежність бокового тиску брикетування соломи ріпаку від її вологості та тиску пресування гідравлічним пресом. Адекватність регресійної моделі перевірялась за критерієм Фішера, а значимість коефіцієнтів регресії – за критерієм Стьюдента. Запропонована математична модель може бути використана для моделювання процесу пресування та під час проєктування привода пресування. Встановлено, що за критерієм Фішера гіпотезу про адекватність отриманої регресійної моделі можна вважати правильною з 95 %-ю достовірністю. Коефіцієнт кореляції склав 0,99949, що свідчить про достатню достовірність одержаних результатів. За критерієм Стьюдента визначено, що серед досліджених факторів впливу найбільше на боковий тиск брикетування соломи ріпаку впливає тиск пресування гідравлічним пресом, а найменше – вологість. Побудовано поверхню відгуку цільової функції – бокового тиску брикетування соломи ріпаку в площині параметрів впливу, що дозволяє наглядно проілюструвати вказану залежність.

АНАЛІЗ СУЧАСНИХ МЕТОДІВ ШЛІФУВАННЯ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ ТА ЯКОСТІ ПОВЕРХОНЬ ГАЗОВИХ ПІДШИПНИКІВ

Максат Мелікович Кудратов — 2024-12-30

В роботі наведено актуальні аспекти удосконалення методів шліфування для підвищення точності та якості поверхонь газових підшипників, які широко застосовуються у високошвидкісних та точних механізмах: від мікросистем до великих турбомашин. Увага приділяється критичним параметрам, таким як: мінімізація коефіцієнта тертя, стійкість до зношування, а також забезпечення тривалого терміну служби підшипників. Оскільки газові підшипники важливі у таких галузях, як харчова, текстильна та фармацевтична промисловість, то питання забезпечення чистоти робочого середовища без застосування мастильних матеріалів є особливо важливим. Проаналізовано основні методи шліфування, включаючи прецизійне шліфування, електроерозійне алмазне шліфування, комплексне іонне азотування та суперфінішування, а також розглянуті їхні переваги та обмеження. Визначені загальні можливості зниження теплових деформацій поверхні, забезпечення високої жорсткості та стабільності, які є критичними для функціонування газових підшипників на високих швидкостях обертання. Окрему увагу приділено методам обробки алмазними та керамічними шліфувальними кругами, що дозволяє підвищити точність поверхні та зменшити її шорсткість. У статті обґрунтовується потреба в адаптивних технологіях, таких як ультразвукове та абразивно-струменеве шліфування, а також використання сенсорів для контролю процесу шліфування в реальному часі. Ці підходи дозволяють досягти необхідної точності поверхні та однорідності, забезпечуючи при цьому зниження залишкових напружень і уникнення мікротріщин. Розглянуті також комбіновані методи шліфування, які об’єднують переваги кількох підходів для підвищення продуктивності та точності обробки поверхонь підшипників. Пропонуються перспективні напрямки розвитку технологій обробки поверхонь для газових підшипників для подальшого дослідження, підкреслюючи важливість інноваційних підходів до шліфування.

АНАЛІЗ ВПЛИВУ ПАРАМЕТРІВ ПРОЦЕСУ ВИРУБУВАННЯ З ЛИСТА НА ЗОНУ ПОШКОДЖЕННЯ ЗАГОТОВОК ТОНКОСТІННИХ ВТУЛОК

Віктор Валерійович Савуляк — 2024-12-30

Підтримання виробництва на конкурентоздатному рівні вимагає створення відповідних підходів до виробництва, створення найефективніших рішень. Одним з напрямків покращення конкурентоздатності виробів є забезпечення стабільної високої якості виробів, впровадження принципів бездефектності, що передбачає уточнене визначення параметрів технологічних процесів на всіх етапах проєктування та виробництва.

В роботі реалізовано системний підхід до забезпечення якості тонкостінних деталей з листового матеріалу на етапі їх пластичного формоутворення з врахуванням потреб ресурсу пластичності для подальших технологічних операцій. Уточнено та систематизовано показники якості деталей типу втулок. Зроблено аналіз впливу виробничих факторів на забезпечення показників якості виробів. Здійснено аналіз впливу параметрів і складу технологічного процесу на формування показників якості деталей, отриманих методами пластичного деформування та механічної обробки. Обґрунтовано, що основною проблемою якості виготовлення деталі є питання досягнення балансу вимог до конструкції та використаного матеріалу. Для аналізу причин появи дефектів деталі типу втулка в процесі її виготовлення застосовано причинно-наслідкову діаграму. Серед вимог до виготовлення втулок найважливішими є мінімізація матеріаломісткості, забезпечення хорошої зварюваності деталі з корпусом (конструктивом), відсутність макродефектів, забезпечення герметичності, достатній залишковий ресурс пластичності матеріалу, що необхідно для кожного наступного етапу технологічного процесу. З метою визначення параметрів процесу деформування листової заготовки розроблена та реалізована комп’ютерна модель із застосуванням пакету Deform. Моделювання дозволило визначити розподілення пошкоджень в матеріалі заготовки під час вирубування. Встановлено, що на ширину пошкодженої зони в заготовці деталі найбільший вплив чинять такі фактори: діаметр пуансона, товщина листа, комбінація товщини листа і зазору між матрицею та пуансоном.

АНАЛІЗ ПРОЦЕСІВ УДАРНО-АБРАЗИВНОГО ЗНОШУВАННЯ РОБОЧИХ ОРГАНІВ ДОРОЖНЬО-БУДІВЕЛЬНИХ МАШИН

Валерій Іванович Савуляк — 2024-12-30

Ударно-абразивне зношування відносять до найбільш небезпечних та поширених видів пошкоджень дорожньо-будівельних машин. За статистичними даними з причин, викликаних цим видом зношування, виконується біля 50 % всіх ремонтних робіт по відновленню працездатності машин. Найбільше зношуються робочі органи тих машин, які працюють з високими тисками середовища на поверхні, що безпосередньо виконують корисну роботу. В дорожньо-будівельних машинах такі поверхні мають ножі скреперів, грейдерів та бульдозерів, щелепи грейферних навантажувачів тощо. Особливу проблему для функціонування дорожніх машин створюють не лише власне процеси зношування, але і їх нерівномірність, що спотворює профіль робочих органів машини, змінює величину та напрями векторів сил, які діють на різних ділянках деталей. У низці випадків компенсувати нерівномірність зносу окремих поверхонь не вдається. Виникає питання щодо можливості попередження таких проблем шляхом створення на поверхнях деталей робочих органів шарів з різною зносостійкістю за рахунок керування локальним складом та структурою матеріалу на різних ділянках. Дослідження закономірностей процесів абразивного зношування та пошук конструктивних і технологічних заходів для покращення якості та ефективності функціонування дорожніх машин є безумовно актуальною задачею.

Метою цієї роботи є аналіз досліджень та публікацій з проблем ударно-абразивного зношування робочих органів дорожньо-будівельних машин в різних умовах експлуатації, методів їх відновлення та зміцнення. Аналіз досліджень і публікацій показав, що знос та довговічність робочих органів залежить від умов та середовища їх експлуатації, складу, твердості абразивних часток та їх фракційного складу. Для гальмування інтенсивного абразивного зношування робочі органи потребують застосування нових адекватних зносостійких матеріалів, покриттів та технологій їх застосування. Перспективними є технології нанесення зносостійких покриттів.