Browse
Recent Submissions
Item Формування режиму навантаження для прогнозування ресурсу колон гідравлічних пресів для виробництва залізничних коліс(НМетАУ, Дніпро, 2022) Білодіденко, Сергій Валентинович; Гануш, Василь Іванович; Іжевський, Є. А.; Костриця, Сергій АнатолійовичUKR: Дослідження в області міцності і надійності станин важких гідравлічних пресів особливої актуальності на були у зв’язку з необхідністю продовження ресурсу після їхньої довготривалої експлуатації. Найбільш небезпечним за наслідками відмови елементом станини є колони, які в свою чергу мають різьбове з’єднання як найбільш вразливе місце. Робота присвячена аналізу і узагальненню експериментальних досліджень пресу зусиллям 100 MН, формування режиму навантаження елементів колон для подальшої оцінки її технічного стану і прогнозування ресурсу. Розглянуто загальні принципи проєктування колон і особливості експлуатації дослідженої колесопрокатної лінії. За результатами експериментального вимірювання навантаженності станини пресу зусиллям 100 МН при виробництві залізничних коліс з’ясовано, що процес штампування однієї заготовки визиває один пульсуючий цикл зміни напружень в елементах станини. Середнє зусилля при пресуванні коліс діаметром 957 мм складає 70.3 MН, а для коліс діаметром 1062 мм прийнято зусилля 91.4 MН. Сформовано типовий режим навантаження елементів колони преса у вигляді блока з 4-х рівнів. Визначені еквівалентні зусилля блоків в залежності від умов прогнозування ресурсу. Досліджено вплив виробництва коліс великого діаметру на ресурс станин.Item Перспективні конструкції вузлів чотиривалкових робочих клітей «тандем» станів холодної прокатки труб(НМетАУ, Дніпро, 2022) Поворотній, Віктор Володимирович; Толстіков, Георгій Іванович; Рахманов, Сулейман Рахманович; Толстіков, Іван ГеоргійовичUKR: Подальший розвиток виробництва холоднокатаних труб пов’язаний із розширенням сортаменту труб, підвищенням якості готової продукції та забезпеченням довговічності робочих елементів станів холодної прокатки труб (ХПТ), що в цілому сприяє підвищенню ефективності роботи обладнання. Одним з основних показників якості труб є нормована поздовжня різностінність, допуск якої може сягати 0,8% товщини стінки. Конкурентоспроможність вітчизняних холоднокатаних труб нерозривно пов'язана із удосконаленням існуючих конструкцій робочих клітей, а також зі створенням принципово нових деталей і вузлів станів ХПТ. У статті представлені перспективні конструкції деталей та вузлів чотиривалкових робочих клітей станів ХПТ, описані їх переваги та вплив на ефективність роботи стану і якість готової продукції.Item Експериментальне дослідження руху елементів вібраційного грохоту з еластичною динамічно-активною поверхнею(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2022) Кононов, Дмитро Олександрович; Єрмократьєв, Віктор Олексійович; Чеченев, Володимир АндрійовичUKR: Мета роботи: експериментальне дослідження руху елементів вібраційного грохоту з еластичним ситом. Методи дослідження: визначення прискорень елементів вібраційного грохота за допомогою датчиків-акселерометрів. Проведено експериментальне дослідження руху елементів вібраційного грохоту та визначеноосновні кінематичні характеристики. Розроблено схему вимірювального комплексу, в умовах роботи лабораторного вібраційного грохоту (частота коливань 25 Гц, максимальна амплітуда 4 мм). Запропоновано використовувати датчики MPU 6050, ADXL345 та мікроконтролерів Arduino Nano або STM32F103. Розроблено необхідне програмне забезпечення. Аналізуючи отримані дані, можна зробити висновок що еластичні елементи сита у вертикальній площині коливаються з амплітудою 2-2,5 рази більше, ніж амплітуда коливання короба вібраційного грохота.Item Modelling of the Fine-Grained Materials Briquetting Process in a Roller Press with the Discrete Element Method(MDPI, Basel, Switzerland, 2022) Bembenek, Michał; Buczak, Magdalena; Baiul, KostiantynENG: By using the Altair® EDEM ™ software, which implements the discrete element method, modelling and further study of the processes occurring in the roller press’s deformation area were carried out. It was shown that the discrete element method makes it possible to accurately describe the phenomena occurring in the area of roller press deformation compared with the finite element method. Models of material compaction in a roller press are developed using calcium hydroxide (slaked lime) and copper ore concentrate. The developed model makes it possible to determine the process’s energy parameters and the material’s compaction characteristics, taking into account the characteristics of its constituent particles. It was shown that discrete element modelling could be used effectively to create roller presses that provide rational characteristics of the briquetting process, taking into account the properties of the material being briquetted and the operating modes of the equipment. The results of the studies provided the basis for the applicability of the development of the discrete element method for describing the phenomena occurring in roller presses and accelerating the design of press equipment and briquetting technological processes.Item Optimization of Briquetting Technology of Fine-Grained Metallurgical Materials Based on Statistical Models of Compressibility(Elsevier, Netherlands, 2022) Khudyakov, Alexander; Vashchenko, Sergii; Baiul, Kostiantyn; Semenov, Yurii; Krot, PavloENG: This paper represents the study of the briquetting process optimization of metallurgical charges. A new measure of briquettes’ quality – the compression intensity factor, is developed. Using the design of experiments, the nonlinear relationships are established of given factors: the content of plasticizer and moisture, hardness of the particles, dynamic viscosity of the liquid binder, amount of carbonaceous component and the average particle size in the charge. The adequateness of the models was estimated. It is shown that the greatest influence on compressibility has the hardness of the particles while the dynamic viscosity of the liquid binder has a minimum effect. An effective way to control the briquetting process is to change the content of the plasticizer and moisture. In the case of iron carbon mixtures, it is necessary to control simultaneously the content of carbonaceous material and the particle size of both components. The article provides detailed recommendations on results implementation.Item Estimating the Residual Resource of Basic Structures Using a Model of Fatigue Durability under Complex Loading(PC TECHNOLOGY CENTER, Kharkiv, 2022) Belodedenko, Sergey V.; Hrechanyi, Oleksii M.; Hanush, Vasyl I.; Vlasov, AndriiENG: This paper reports the construction of a durability model of basic structures, which takes into consideration the complex stressed state under the cyclic action of the complex load. The models that take into consideration this factor are categorized on the basis of equivalent for a certain indicator of the stressed-strained state. The equivalence models based on the tangent stresses and strains have been recognized as the most effective ones. However, they hold when the ratio of the limits of fatigue under tangent and normal stresses exceeds 0.5. In addition, determining the latter requires specific testing equipment. The concept of basic bearing structures for industrial equipment has been formulated. The issue related to the multi-axis fatigue of basic structures was considered from the standpoint of combining the reliability indicators of systems. The durability model has been derived from the rule of combining resource safety indices. The load is represented as a combination of individual subprocesses of simple types of deformation with their amplitudes and asymmetries. A model of durability with multi-axis fatigue has been built, which takes into consideration the parameters of the form of the strain cycle, and the type of process (synphase, disproportionate, unchanging static stress). The possibility of obtaining parameters for the multi-axis fatigue model during tests for three-point bending under conditions of varying the multiplicity of the span has been confirmed. According to this scheme, fatigue tests of prismatic samples of the steels 09G2 and 40H were carried out. For them, the parameters of fatigue resistance were found; additionally, the ratio of the fatigue limit for tangent stresses of displacement and fatigue limits for normal bending stresses, which is equal to 0.385, was established. A test procedure has been devised to determine the initial data for the multi-axle fatigue model, which is suitable for conventional test machines and simple-shape samples. The latter advantage is important precisely for basic structures, from fragments of which it is difficult to fabricate a sample of a complex shape.Item Дослідження динамічних процесів у гідросистемі затискання заготовки завантажувальної машини кільцевої нагрівальної печі ТПА 140(НМетАУ, Дніпро, 2022) Мазур, Ігор Анатолійович; Лісний, Д. Ю.; Шелудько, Д. О.UKR: Мета. Метою роботи є дослідження динамічних навантажень, які виникають в гідросистемі механізму затискання трубної заготовки завантажувальної машини кільцевої нагрівальної печі ТПА 140 та розробка заходів по їх зниженню. Методика. Методика дослідження заснована на використанні методів математичного моделювання та фундаментальних законів гідравліки та гідродинаміки. Розроблено математичну модель дослідження динамічних процесів, що відбуваються у гідросистемі механізму затискання трубної заготовки яка враховує хвильові процеси у довгих гідромагістралях. Відмінною рисою розробленої математичної моделі є можливість вибору раціонального шагу дискретизації на основі аналізу динамічної реакції гідромагістралі на вплив збурення, характерний для даного гідроприводу, для ефективного врахування хвильових властивостей гідромагістралей. Результати. З використанням розробленої моделі досліджено динамічні процеси, які відбуваються у гідросистемі механізму затискання трубної заготовки. Встановлено, що коефіцієнт динамічності гідросистеми складає 1,39, який значно перевищує припустиме значення. Запропоновані технічні рішення для зниження небезпечних динамічних навантажень у гідросистемі полягають у тому, що необхідно зменшити час спрацьовування гідророзподільника з 0,30 сек до 0,15 сек, та використовувати у гідроциліндрі гальмівний пристрій з довжиною камери гальмування у 15 мм. Наукова новизна. Для ефективного врахування хвильових властивостей гідромагістралей у математичній моделі передбачений вибір раціонального шагу дискретизації на основі аналізу динамічної реакції гідромагістралі на вплив збурення, характерний для даного гідроприводу. В якості таких впливів збурення в умовах насосного приводу найчастіше за все виступають практично миттєве спрацьовування керуючих елементів та раптова зупинка робочого органу на при кінці його руху. Таким чином, для кожної з гідромагістралей було взято раціональне число ділянок розбиття kj, що забезпечує задану точність математичної моделі. Практична значущість. Практична значущість роботи полягає в розробленій математичній моделі, яка дозволяє з високою достовірністю аналізувати поведінку гідросистеми механізму затискання, що піддається впливу різного характеру в широкому діапазоні режимних параметрів.Item Витривалість при складному напруженому стані в аспекті подовження ресурсу технологічного устатковання промислових виробництв(НМетАУ, Дніпро, 2021) Білодіденко, Сергій Валентинович; Гануш, Василь Іванович; Іжевський, Євген Анатолійович; Чеченєв, Володимир Андрійович; Щербінін, Максим ОлександровичUKR: Актуальність даної роботи обумовлена загальносвітовою тенденцією до збільшення призначених термінів експлуатації основного технологічного устатковання в усіх галузях виробництва. Завдяки процедурі подовження строків до зняття з експлуатації зменшуються не тільки питомі витрати на утримання устаткування, але і собівартість продукції. Можливість подовження ресурсу визначається технічним станом базових конструкцій. Розглянуто поняття про базові несучі конструкції промислового устатковання. Наведено проблеми методологічного характеру, які постають при подовженні призначеного ресурсу базових конструкцій. Однією з таких проблем є врахування складного напруженого стану металу базових конструкцій при циклічній дії комплексного навантаження. Наведено огляд моделей для врахування цього чинника, які класифіковані за ознакою еквівалентування по певному показнику напружено-деформованого стану. Найбільш ефективним визнаються моделі еквівалентування за дотичними напруженнями і деформаціями у поєднанні з концепцією критичних площин. Але вони працюють при відношенні меж втоми за дотичними і нормальними напруженнями більшим від 0.5. До того ж, визначення останніх потребує специфічного випробувального обладнання. На противагу цим моделям надано модель довговічності, яка отримана з правила об’єднання ресурсних індексів безпеки. Напружений стан представляється як комбінація окремих типів деформування, що циклічно змінюються в часі зі своїми амплітудами, асиметріями і частотами. Основний акцент в статті зроблено на розробці методики втомних випробувань на триточковий згин при варіюванні кратності зразка. Підтверджена можливість отримання параметрів моделі багатовісної втоми за допомогою цієї методики. Вона придатна для звичайних випробувальних машин і зразків простої форми. Остання перевага важлива саме для базових конструкцій, з фрагментів яких важко виготовити зразок складної форми.Item Experimental Verification of the Survivability Model under Mixed I+II Mode Fracture for Steels of Rolling Rolls(Springer Cham, 2022) Belodedenko, Sergii V.; Hanush, Vasyl. I.; Hrechanyi, Oleksii. M.ENG: The model of fatigue mixed fracture, which follows from the amalgamation rule of resource safety indices, has been experimentally confirmed. It does not require finding an effective SIF, but is based on the construction of survivability curves for pure modes. Survivability in a mixed process is defined as the result of combining individual fracture processes. Peculiarities of steels of rolling rolls fracture under conditions of cyclic deformation according to the scheme of four-point asymmetric bending are revealed. Although such a test scheme is designed to obtain the fracture of the II mode, in existing studies, this has not been achieved. The crack from the notch, practically, immediately went away at an angle ~45° toward the tensile zone, which indicates a mixed I+II fracture. With sufficient accuracy to predict survivability, the exponent of the Paris’s region of the fatigue crack growth diagram (FCG) can be taken as nI = 4 (I mode), nII = 3 (II mode). As a parameter of schematization, it is possible to use the value of SIF at an FCG rate of 10–7 m/cycle. Its value for steels of rolling rolls can be 60–70 MPa√m in mode I. For mode II, this index decreases by 2.5–3 times.Item Fatigue Lifetime Model under a Complex Loading with Application of the Amalgamating Safety Indices Rule(Elsevier B.V., 2022) Belodedenko, Sergii V.; Hanush, Vasyl I.; Hrechanyi, Oleksii M.ENG: The problem of multiaxial fatigue is considered from the standpoint of amalgamating indicators of system reliability. The lifetime model is derived from the rule of amalgamating resource indices of safety. The load is represented as a combination of individual subprocesses of simple types of deformation with their amplitudes and stress ratio. A model of lifetime in multiaxial fatigue has been developed, which takes into account the parameters of the deformation cycle shape, the type of process (inphase, disproportionate, constant static stress). The possibility is confirmed for obtaining the parameters of the model of multiaxial fatigue when tested for three-point bending under conditions of variation of the multiplicity of span. According to this scheme, fatigue tests were performed for prismatic steel samples 09G2 and 40Н. The fatigue resistance parameters were found for them, and also there were found the ratio of the fatigue limit for tangential stresses and the fatigue limit for normal bending stresses, which is equal to 0.385.Item Дослідження динамічних процесів у гідросистемі затискання штаби сегментного розмотувача агрегату укрупнення рулонів ТЕЗА 20-114(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Інститут промислових та бізнес технологій», 2022) Мазур, Ігор Анатолійович; Щербінін, Максим ОлександровичUKR: Робота присвячена дослідженню динамічних процесів, що виникають у гідросистемі механізму переміщення та затискання штаби у сегментному розмотувачі агрегату укрупнення рулонів (АУР) ТЕЗА 20-114. Досвід експлуатації сегментного розмотувача АУР розмотувача показав, що одним з його недоліків є незадовільна робота гідросистеми затискання штаби, у якій спостерігаються підвищенні динамічні навантаження. Запропоновано математичну модель дослідження динамічних процесів у гідросистемі затискання штаби у сегментному розмотувачі з урахуванням хвильових властивостей довгих гідромагістралей. В ході реалізації математичної моделі у програмному середовищі Simulink MATLAB виконано дослідження режимів роботи гідросистеми механізму затискання штаби. Було встановлено, що на при кінці робочого та зворотного ходів механізму затискання рулону у кінцевих положеннях виникають у гідросистемі динамічні навантаження які осягають максимально допустимих значень. Окрім того встановлено, що у період розгону поршня гідроциліндру при робочому та зворотному ході, хоча і не виникають небезпечні навантаження, однак спостерігаються стрімкі коливання тиску у порожнинах гідроциліндру. У результаті дослідження перехідних процесів у гідросистемі розмотувача з різним часом спрацьовування гідророзподільника було рекомендовано його раціональний час спрацьовування як при відкритті , так і закритті.Item Удосконалення класичних гіпотез накопичення втомних пошкоджень(ТОВ «ТЕРМАЛ ЕНД МЕТІРІАЛ ЕНЖІНІРІНГ СЕНТЕР», 2021) Гриневич, Володимир Ігорович; Артеменко, Євгеній ВіталійовичUKR: Мета – розробка методу удосконалення класичних гіпотез накопичення втомних пошкоджень, з наданням їм спроможності безпосередньої побудови функції розподілу ресурсу деталей машин, з визначенням її параметрів. Методика. Аналіз внутрішньої структури та устрою раніше розробленої ентропійно–ймовірносної моделі задля розвитку відомих гіпотез накопичення втомних пошкоджень з наданням їм спроможності безпосередньої побудови функції розподілу ресурсу деталей машин, з визначенням її параметрів. Результати. Розроблено метод та аналітичне забезпечення перебудови класичних гіпотез накопичення втомних пошкоджень, для оцінки та прогнозування втомної довговічності деталей машин у ймовірносному аспекті. Наукова новизна. На основі ентропійно–ймовірносної моделі запропоновано метод удосконалення класичних гіпотез накопичення втомних пошкоджень, з наданням їм спроможності безпосередньої побудови функції розподілу ресурсу деталей машин, з визначенням її параметрів. Практична цінність. Запропонований підхід, щодо перероблення класичних гіпотез накопичення втомних пошкоджень, створює умови, та надає можливість, для конкретних, можливо специфічних режимів навантаження елементів машин, підбору найбільш адекватних моделей, та виконання розрахунків у ймовірнісному аспекті.Item Ентропійно-ймовірносна модель накопичення втомних пошкоджень(ТОВ «ТЕРМАЛ ЕНД МЕТІРІАЛ ЕНЖІНІРІНГ СЕНТЕР», 2021) Гриневич, Володимир Ігорович; Артеменко, Євгеній ВіталійовичUKR: Мета - Розробка моделі накопичення втомних пошкоджень для безпосередньої оцінки ресурсу деталей машин у ймовірносному аспекті. Методика. Існує більше десятка загально відомих та визнаних моделей (гіпотез) накопичення втомних пошкоджень. Свого часу нами було здійснено порівняльний аналіз їх точності та достовірності на основі опрацювання експериментальних досліджень довговічності втомних зразків в умовах 205 варіантів режимів навантаження. Як виявилося, найбільш адекватні оцінки середньої довговічності дають моделі: Кортена-Долана, Серенсена-Когаєва, і модель базована на уявленнях лінійної механіки руйнування. Усі наведені моделі накопичення втомних пошкоджень оперуючи поняттям «відносні довговічності», так і не визначають чим же є згадані пошкодження. Таким чином, розробка моделі для оцінки ресурсу деталей машин у ймовірносному аспекті, та визначеним поняттям «пошкодження» – є актуальною. Результати. Згідно теорії iнформацiї ентропія є мірою невизначеності стану фізичної системи. Ентропією системи називають суму добутків ймовірностей різних станів системи на логарифми цих ймовірностей, узятих із зворотнім знаком. Згідно теорії інформації кiлькiсть iнформацiї набутої при повному виявленні стану деякої системи, дорівнює ентропії цієї системи. При основі логарифма що дорівнює двом, розмiрнiстю є Байт. У нашому випадку, як систему можна розглядати певний об‘єм чисельних значень випадкової величини. У ході циклічного навантаження певного елемента (деталі) машини на кожній ступені програмного блоку відбувається накопичення втомних пошкоджень, за яке прийняте зміну ентропії. Залежність останньої від кількості циклів у графічному вигляді має куполоподібну форму, яка нагадує функцію щільності ймовірності новітнього закону розподілу. На базі певних аналітичних перетворень залежність зміни ентропії від кількості циклів представлена у вигляді функції щільності ймовірності новітнього закону розподілу випадкової величини (у нашому випадку кількості циклів навантаження), та визначені його основні характеристики. Наукова новизна. Запропонована ентропійно–ймовірносна модель накопичення втомних пошкоджень, базована на принципах лінійної гіпотези Палмгрена–Майнера, містить в собі новітній закон розподілу довговічності, чим створює можливість як визначення середньої (математично очікуємої) довговічності, так і безпосередньої побудови функції розподілу ресурсу деталей машин, з визначенням її параметрів. Практична цінність. Розроблена модель накопичення втомних пошкоджень застосовується для розрахунків, що стосуються прогнозування, чи оцінки втомного ресурсу деталей машин, експлуатуємих в умовах перемінних режимів навантаження. При виконанні згаданих розрахунків, як правило, використовуються середні (математично очікуємі) характеристики втоми деталей і, відповідно, визначаються достатньо точні середні (математично очікуємі) ресурси розраховуємих елементів машин.Item Дослідження підшипників рідинного тертя робочих клітей 630 стану 550(НМетАУ, Дніпро, 2021) Самсоненко, Андрій Анатолійович; Гануш, Василь Іванович; Бергеман, Сергій ВолодимировичUKR: Аналіз експлуатації підшипників рідинного тертя (ПРТ) станів 630 показав, що втрати мастила на клітях 630 досягають до 10 тонн за рік. Причиною цього є недосконалість конструкції ущільнення, а це в свою чергу не забезпечує необхідний режим змащування ПРТ і призводить до високоінтенсивного зносу поверхонь втулки та вкладиша підшипника. Що призводить до виходу з ладу ПРТ раніше встановленого строку заміни втулки та вкладиша. Метою дослідження є визначення навантаженості ПРТ шляхом математичного моделювання для визначення енерго-силових параметрів прокатки на прикладі швелеру No14, визначення коефіцієнту тертя, дослідження процесу зносу поверхні втулки та вкладиша ПРТ та надання рекомендації, щодо можливого шляху удосконалення ущільнення ПРТ клітей 630. Розрахунок піддвердив перехід до граничного тертя при зносі до радіального зазору в 4 мм, що спостерігалось при експлуатації ПРТ. Запропонована удосконалена конструкція ущільнень з використанням V-подібних манжет.Item Дослідження переходніх процесів вібраційної машини з інерційним віброзбудником та асинхронним електродвигуном(НМетАУ, Дніпро, 2021) Кононов, Дмитро Олександрович; Єрмократьєв, Віктор Олексійович; Мірошник, Євген СергійовичUKR: Для забезпечення стабільної роботи вібраційної машини (сталість амплітуди коливання при зміні будь-яких параметрів системи) з інерційним приводом використовується зарезонансне налаштування. У зв'язку з цим мають місце складнощі, що виникають під час пуску і вибігу віброВТМ, таких як збільшення амплітуди коливань, можливість зависання електродвигуна на знижених оборотах, що призводить до перегріву. Розроблено математичну модель ВТМ, складені диференціальні рівняння руху ВТМ з урахуванням характеристик асинхронного електродвигуна. Для вирішення системи диференціальних розроблена програма в додатку Simulink. Отримані залежності підтверджують збільшення амплітуди коливання лотка ВТМ при пусту та зупинці ВТМ, що необхідно враховувати для розрахунку параметрів роботи систем з вібраційними машинами. Проведено порівняння експериментальних даних з розрахунковими, має місце гарний збіг результатів.