Наука та виробництво

УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ АВТОМАТИЗОВАНИХ НАВІГАЦІЙНИХ СИСТЕМ ДИСПЕТЧЕРСЬКОГО УПРАВЛІННЯ МІЖНАРОДНИМИ АВТОМОБІЛЬНИМИ ПЕРЕВЕЗЕННЯМИ

Олег Баранов, Микита Матвієнко, Олена Кіріцева — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

У статті розглянуто напрями підвищення ефективності міжнародних автомобільних перевезень за рахунок удосконалення технологій автоматизованих навігаційних систем диспетчерського управління (АНСДУ). Основний акцент зроблено на створенні інтегрованих інформаційно-аналітичних платформ для управління транспортними потоками, що забезпечують цифрову взаємодію між перевізниками, митними органами та логістичними операторами.

Проаналізовано сучасні підходи до організації диспетчерського управління автомобільним транспортом, які включають використання супутникових систем позиціонування (таких як GPS та Galileo), телематичних інструментів моніторингу, хмарних сервісів і алгоритмів штучного інтелекту. Виявлені основні недоліки чинних систем, серед яких фрагментарність інформаційних потоків, обмежена точність геопозиціонування, відсутність уніфікованих протоколів обміну даними та недостатня адаптивність до змін дорожньої ситуації.

У роботі запропоновано підхід до оптимізації автоматизованих навігаційних систем шляхом впровадження хмарних технологій, адаптивних алгоритмів маршрутизації та інструментів машинного навчання для точнішого прогнозування часу прибуття (ETA) і оцінки ризиків затримок. Розроблено концептуальну модель цифрового диспетчерського центру, яка дає змогу здійснювати централізований моніторинг транспортних потоків, надавати аналітичну підтримку для ухвалення управлінських рішень та оперативно реагувати на дорожні інциденти.

Результати моделювання дозволили встановити, що застосування розробленої технології сприяє скороченню часу доставки вантажів на 10–15 %, знижує споживання пального на 8–12 % та забезпечує високий рівень точності прогнозування очікуваного часу прибуття (ETA), який становить 96–97 %. Практична реалізація цієї системи сприяє підвищенню ефективності міжнародних перевезень, зниженню екологічного впливу транспорту та інтеграції України в європейську транспортну мережу TEN-T.

ОБРАННЯ РАЦІОНАЛЬНИХ СХЕМ ЗАВАНТАЖЕННЯ М’ЯКИХ КОНТЕЙНЕРІВ, ЩО МАЮТЬ ФОРМУ ЦИЛІНДРУ, У ВАНТАЖНІ ПРИМІЩЕННЯ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ

Євген Михайлов — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

У роботі розглянуто питання, що пов’язані з контейнеризацією перевезень вантажів. Контейнери різних конструкцій сьогодні широко застосовуються в технологічних процесах перевезення великої кількості вантажів. Вони становлять окремий вид транспортного обладнання з усталеними технічними характеристиками та оснащенням для механізованого виконання перевантажувальних операцій. Використання контейнерів підвищує ефективність як транспортного процесу, так і вантажно-складських робіт. Одним із перспективних напрямів удосконалення технологій доставки сипких матеріалів є впровадження у логістичні схеми постачання продукції різноманітних м’яких контейнерів. Застосування такого обладнання є технічно й економічно доцільним, особливо за умов тимчасового зберігання та перевезення значних партій сипкого вантажу. Розглянуто особливості використання м’яких контейнерів як перспективного виду транспортного обладнання у технологіях доставки сипких і навалювальних вантажів. Проаналізовано переваги застосування такого транспортного обладнання. Окрему увагу приділено необхідності врахування при обранні раціональних схем розташування циліндричних м’яких контейнерів у вантажних приміщеннях можливої поперечної деформації стінок контейнерів. Величина цих деформацій визначається сукупністю чинників, серед яких ключовими є властивості вантажу, геометричні параметри контейнера та характеристики матеріалу оболонки. Найсуттєвіший вплив справляють розміри контейнера та щільність сипкого матеріалу в ньому. Суттєво впливають також коефіцієнт тертя між вантажем і стінками контейнера та співвідношення горизонтального й вертикального тиску, що визначають величину бічного навантаження. Важливим є також вплив властивостей матеріалу оболонки контейнера: його міцності, жорсткості, товщини, структури волокон, стану тканини. З урахуванням цього запропоновано підходи до уточнення розрахункових залежностей, що застосовуються під час розроблення схем розміщення у вантажних приміщеннях транспортних засобів м’яких контейнерів, які мають форму циліндру.

ПЕРСПЕКТИВИ ВПРОВАДЖЕННЯ ГІБРИДНОГО ЗАЛІЗНИЧНОГО РУХОМОГО СКЛАДУ ДЛЯ ПАСАЖИРСЬКИХ ПЕРЕВЕЗЕНЬ

Вікторія Каращук — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

У роботі проведено огляд гібридного залізничного рухомого складу з метою впровадження для пасажирських перевезень. Визначено, що основним видом транспорту для пасажирських перевезень в Україні є автомобільний транспорт (автобусні перевезення), яким щорічно перевозиться 41,8% пасажирів, а доля залізничного транспорту складає лише 3,3%. Аналіз перевезень пасажирів за видами сполучення дозволив встановити, що на залізничний транспорт припадає 25,9% пасажирських перевезень у міжміському сполученні та 23,9% у приміському, при цьому у міському сполученні він взагалі не задіяний. Встановлено, що автобусні пасажирські перевезення мають ряд проблемних місць таких як, застарілість парку рухомого складу, низька енергоефективність та екологічність транспортних засобів, велике шумове забруднення (особливо в містах), висока завантаженість автомобільних доріг особливо в години пік, низький рівень безпеки на дорозі. З урахуванням сучасних вимог щодо використання джерел енергії з низьким вмістом вуглецю в тому числі для транспорту пропонується збільшення частки залізничного транспорту у перевезеннях вантажів та пасажирів (з метою заміни/скорочення перевезень автомобільним транспортом). Це потребує нових підходів до організації перевезень, вибору транспортних засобів, що характеризуються високою енергоефективністю та екологічністю, використанні альтернативних палив та збільшення частки відновлювальних джерел енергії для тягового приводу залізничного рухомого складу. Одним з підходів є використання гібридного приводу для пасажирського моторвагонного рухомого складу. Автором виконано аналіз гібридних поїздів за гібридними технологіями (в тому числі на основі відновлювальних нетрадиційних джерел енергії), техніко-експлуатаційними показниками та сферою застосування на основі технічної літератури, а також звітах розробників залізничних гібридних тягових засобів. Також визначені обмеження використання гібридного МВРС за компоновкою модулів у коротко- та середньо терміновій перспективі розвитку гібридних залізничних технологій для пасажирських перевезень.

ОЦІНКА РИЗИКІВ АВТОПЕРЕВЕЗЕНЬ НЕБЕЗПЕЧНИХ ВАНТАЖІВ В УМОВАХ ВОЄННОГО СТАНУ В УКРАЇНІ: МАРШРУТИЗАЦІЯ ТА СПЕЦІАЛЬНІ РЕЖИМИ СУПРОВОДУ

Нінель Селіванова — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Стаття присвячена розробці інтегрованої методики оцінки ризиків автоперевезень небезпечних вантажів в умовах воєнного стану в Україні. Обґрунтовано, що традиційні підходи до управління ризиками перевезень, базовані на вимогах ADR, Закону України «Про перевезення небезпечних вантажів» та класичній схемі визначення ризиків, є недостатніми за наявності додаткових воєнних загроз – ракетно-дронових ударів, артилерійських обстрілів, мінування, руйнування дорожньо-транспортної та енергетичної інфраструктури. Запропоновано розширити структуру імовірнісної складової шляхом виокремлення воєнного коефіцієнта загрози W_war, який враховує інтенсивність атак, близькість маршруту до лінії фронту, наявність критичних об’єктів і зафіксованих інцидентів уздовж транспортного коридору. Для оцінювання наслідків сформовано багатокритеріальний індекс, що поєднує втрати для життя і здоров’я населення, довкілля та економіки.

Методика інтегрує модифіковану матрицю Хеддона, адаптовану до трьох фаз транспортного процесу (до події, під час, після події) з урахуванням воєнного впливу на людину, транспортний засіб, навколишнє середовище та критичну транспортну інфраструктуру. На її основі поставлено задачу багатокритеріальної маршрутизації, у якій мінімізуються сумарні логістичні витрати та інтегральний ризик маршруту з урахуванням регуляторних обмежень воєнного стану й можливостей супроводу. Окремо запропоновано класифікацію спеціальних режимів руху (базовий, посилений, критичний) залежно від класу небезпеки вантажу, просторово-часового профілю загроз і чутливості територій. Наукова новизна полягає у формалізованому поєднанні модифікованої матриці Хеддона з інтегральною моделлю ризику та багатокритеріальною маршрутизацією з урахуванням воєнних загроз, що дає змогу оцінювати й порівнювати альтернативні маршрути і режими руху небезпечних вантажів у динамічних умовах воєнного стану. Практична цінність роботи полягає у створенні формалізованого інструментарію для органів державної влади, перевізників та експедиторів, який забезпечує обґрунтований вибір маршрутів і режимів супроводу небезпечних вантажів в умовах триваючих бойових дій і під час планування післявоєнного відновлення транспортної системи.

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ МІЖНАРОДНИХ ПЕРЕВЕЗЕНЬ ДЕРЕВИНИ АВТОМОБІЛЬНИМ ТРАНСПОРТОМ

Ігор Баранов, Андрій Хомяк , Олена Кіріцева — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

У статті розглянуто аналіз сучасних методів покращення ефективності міжнародних
автомобільних перевезень продукції з деревини, зокрема дерев'яних палет, які експортуються
з України до країн Європейського Союзу. Актуальність теми обґрунтовано постійним
зростанням обсягів експорту, підвищенням вимог до екологічності пакувальної продукції, а
також необхідністю забезпечення стабільності логістичних ланцюгів в умовах підвищеного
навантаження на прикордонну інфраструктуру. Особливий акцент зроблено на вивченні
факторів, які визначають тривалість транспортного циклу, зокрема часу очікування у чергах
на митних пунктах пропуску, рівня цифровізації процесів оформлення вантажів та
документообігу.
У дослідженні запропоновано комплексний підхід до вирішення зазначених проблем, який
базується на застосуванні математичних моделей черг типу "Mathematical Modeling and
Computing" або "MMC" для оцінки пропускної спроможності пунктів перетину кордону,
використанні методологій мережевого планування РЕRТ (Program Evaluation and Review
Technique) та CPM (Critical Path Method) для ідентифікації критичного шляху доставки, а
також аналізу життєвого циклу доставки (LCC), що враховує часові втрати та витрати на
транспортування. Значна увага приділена впровадженню цифрових технологій, таких як
GPS-моніторинг і адаптивна маршрутизація, які сприяють підвищенню передбачуваності та
гнучкості перевізних процесів.
На основі імітаційного моделювання доведено, що оптимізація прикордонних процедур,
впровадження електронного декларування, автоматизація контролю та розширення
кількості сервісних каналів можуть зменшити загальний час простою транспортних засобів
на 35–50 %, знизити витрати на пальне на 8–12 % та забезпечити вищий рівень стабільності
і надійності міжнародних перевезень деревини.
Отримані результати мають значний практичний потенціал, зокрема для
проектування логістичних маршрутів, модернізації митних пунктів пропуску та розробки
цифрових рішень для потреб транспортних компаній.

СУЧАСНІ ЦИФРОВІ ТЕХНОЛОГІЇ УПРАВЛІННЯ ТРАНСПОРТНИМИ ПРОЦЕСАМИ АВТОМОБІЛЬНОГО ТРАНСПОРТУ У МІЖНАРОДНОМУ СПОЛУЧЕННІ

пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

У роботі розглянуто сучасні цифрові технології управління транспортними процесами автомобільного транспорту в міжнародному сполученні як один із ключових чинників підвищення ефективності, надійності та безпеки перевезень в умовах глобалізації та цифрової трансформації транспортної галузі. Актуальність дослідження зумовлена зростанням обсягів міжнародних автомобільних перевезень, ускладненням логістичних ланцюгів постачання, підвищенням вимог до якості транспортних послуг та необхідністю оперативного прийняття управлінських рішень в умовах невизначеності зовнішнього середовища. Також проаналізовано основні напрями цифровізації управління транспортними процесами, зокрема використання транспортних інформаційних систем (TMS), телематичних і супутникових навігаційних систем, технологій великих даних (Big Data), хмарних сервісів, цифрових платформ координації перевізників і вантажовласників, а також елементів штучного інтелекту для прогнозування, оптимізації маршрутів та управління ризиками у міжнародних автомобільних перевезеннях. Особливу увагу приділено інтеграції цифрових технологій у процеси планування, диспетчеризації, моніторингу та контролю виконання перевезень з урахуванням вимог міжнародного законодавства та стандартів.

Визначено основні переваги впровадження цифрових технологій, серед яких скорочення простоїв рухомого складу, зниження витрат на перевезення, підвищення прозорості транспортних процесів, покращення якості логістичного сервісу та зменшення впливу людського фактору на прийняття управлінських рішень. Разом з тим, окреслено проблемні аспекти цифровізації, пов’язані з інформаційною безпекою, сумісністю інформаційних систем, підготовкою персоналу та необхідністю адаптації організаційно-управлінських структур транспортних підприємств.

Наукова новизна дослідження полягає у комплексному підході до узагальнення та структуризації сучасних цифрових технологій управління транспортними процесами автомобільного транспорту в міжнародному сполученні з позицій системної ефективності транспортно-технологічних рішень. Практична значущість отриманих результатів полягає у можливості їх використання при розробленні та впровадженні цифрових рішень у діяльність автотранспортних підприємств, а також у навчальному процесі під час підготовки фахівців з транспортних технологій і логістики.

АНАЛІЗ ВПЛИВУ РУХУ ТРАНСПОРТНОГО ЗАСОБУ ПРИ СПУСКУ І ПІДЙОМАХ

Павло Цокотун, Олексій Капустян — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Стаття присвячена актуальним проблемам вдосконалення двигунів внутрішнього згоряння на основі аналітичних розрахунків у сучасних умовах зростання вимог до їх ефективності, екологічності та надійності. Попри активний розвиток електромобільності та альтернативних джерел енергії, двигуни внутрішнього згоряння продовжують відігравати провідну роль у транспортній галузі, що зумовлює необхідність їх подальшого вдосконалення. Основну увагу приділено аналізу причин низького ККД сучасних двигунів, серед яких теплові втрати, механічне тертя та неповне згоряння палива, а також екологічним аспектам їх роботи. Показано, що двигуни внутрішнього згоряння є значним джерелом токсичних викидів — NOx, CO, вуглеводнів, альдегідів та твердих частинок, які становлять небезпеку для здоров’я людини та довкілля. Проаналізовано сучасні наукові підходи до підвищення ефективності та екологічної безпеки двигунів внутрішнього згоряння, включаючи цифрову діагностику, використання вейвлет-аналізу, створення цифрових двійників, а також розвиток багатотактних і гібридних силових установок. Наведено порівняльні норми викидів для дизельних двигунів відповідно до різних стандартів Євро, що демонструють поступове посилення екологічних вимог. Основна увага приділена підвищенню енергетичної ефективності, зниженню шкідливих викидів та аналізу руху транспортних засобів при різних умовах експлуатації. Основним напрямком дослідження є аналіз роботи двигуна при русі транспортного засобу з гори та під гору. Показано, що аналіз руху транспортного засобу під ухилом і на підйом дає можливість краще усвідомити його динаміку в різних умовах, оптимізувати роботу та підвищити загальну ефективність. Отримані результати можуть бути корисними для створення нових моделей транспортних засобів, удосконалення й модернізації вже наявних конструкцій, а також для підготовки операторів.

КЛІЄНТООРІЄНТОВАНІСТЬ В ТРАНСПОРТНО-ЕКСПЕДИТОРСЬКІЙ ДІЯЛЬНОСТІ

Світлана Ширяєва, Ангеліна Хоміцька — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

У роботі визначено поняття клієнтоорієнтованості, як інструменту формування лояльності споживачів; конкурентних переваг, що спрямовані на отримання стійкого прибутку в довготривалій перспективі, а також розглянуто елементи клієнтоорієнтованості компанії. У дослідженні також виокремлено вигоди, котрі отримує і споживач, і компанія від клієнтоорієнтованого підходу. Визначена необхідність впровадження в діяльність компанії концепції індивідуалізації клієнта, тобто пропонування йому товарів та послуг, що будуть відповідати його потребам, надавання відповідного індивідуального сервісу та обслуговування тощо. Проаналізований процес побудови клієнтоорієнтованої компанії через упровадження клієнтоорієнтованої бізнес-стратегії. Цей процес складається з відповідних етапів, де враховано важливість та актуальність CRM-системи, що передбачає технологізацію цього процесу та відображає управлінську модель клієнтоорієнтованості. Визначено, що високий рівень клієнтоорієнтованості проявляється в ефективному обслуговуванні клієнтів і є стратегічною конкурентною перевагою компанії. При аналізі виявлено, що в сучасних ринкових умовах клієнти за визначеними ними критеріями, такими як: швидкість доставки вантажів, безпека, мінімальні витрати тощо, бажають отримати якісну транспортно-експедиторську послугу. Визначено інтегрований показник, який враховує кілька критеріїв. Для задоволення потреб клієнтів доцільно застосовувати такі альтернативні методи організації МАППВ: термінальний по завозу і розвозу, термінальний по завозу, термінальний по розвозу, термінально-розвізний, збірно-термінальний, збірно-розвізний, збірний, розвізний, наскрізний. Зроблено висновок, що саме орієнтованість на клієнта і його лояльність є основою успіху, підвищення конкурентоспроможності, а також отримання прибутків.

ГРАДІЄНТИ ВЕКТОРІВ НАПРУЖЕНОСТІ ЕЛЕКТРИЧНОГО І МАГНІТНОГО ПОЛІВ ВИПРОМІНЮВАННЯ ДИПОЛЯ ГЕРЦЯ НА КІНЦЕВІЙ ВІДСТАНІ

Микола Горобець, Геннадій Романіченко, Олексій Капустян — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Стаття присвячена комплексному аналізу просторової структури електромагнітного поля, що випромінюється диполем Герца, який традиційно використовується як базова модель для дослідження природних і техногенних джерел електромагнітних хвиль у довгохвильовому діапазоні. Актуальність роботи визначається необхідністю глибшого розуміння процесів випромінювання у ближній та проміжній зонах, де електромагнітне поле має складну амплітудно-фазову структуру та відхиляється від асимптотичних закономірностей дальньої зони. На основі класичних виразів для компонент поля диполя Герца отримано аналітичні співвідношення для градієнтів амплітуд і фаз електричних та магнітних складових, нормованих до довжини хвилі. Показано, що всі характеристики поля — модулі компонент, різниця фаз, хвильовий опір, фазові швидкості та їх градієнти — визначаються лише відносною відстанню r/λ. Це дозволяє встановити універсальні закономірності зміни структури хвильового процесу в околі диполя. Проведено чисельне моделювання, яке дає змогу простежити поведінку поперечних компонент та їх градієнтів, а також градієнтів різниці фаз у перехідних зонах. Виявлено характерні межі ближньої, проміжної та дальньої зон, що узгоджуються з теоретичними результатами попередніх досліджень. Показано, що градієнти амплітуд у ближній зоні досягають максимальних значень, різко зменшуючись у напрямку дальньої зони, тоді як фазові характеристики демонструють складну нелінійну поведінку. Особливу увагу приділено аналізу фазових швидкостей ортогональних компонент поля. Встановлено, що фазова швидкість електричної компоненти досягає швидкості світла на певній відстані r/λ≈0.15, тоді як у ближчій області вона є меншою. Фазова швидкість магнітної компоненти зростає при наближенні до джерела. Отримані результати поглиблюють сучасне розуміння фізики електромагнітних хвиль у неасимптотичних зонах та можуть бути використані при моделюванні випромінювання блискавок, високовольтних комутаційних розрядів та інших імпульсних джерел.

ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ СИГНАЛІЗАЦІЇ ВІД ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧ НАДВИСОКОЇ НАПРУГИ

Валерян Костенко, Олексій Капустян — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

У статті показано, що одним із важливих напрямків розвитку електроенергетичної галузі в Україні є удосконалення та побудова електроенергетичних систем, що забезпечують надійне, енергоефективне та якісне енергопостачання. Однією із складових є система охорони повітряних ліній електропередач високої напруги. Це обумовлено тим, що пошкодження електричних мереж позначається на якості та надійності електропостачання споживачів. Тому важливою є задача швидкого і точного визначення місця пошкодження. Дослідження присвячено розробці системи одержання електроенергії в одиниці ват на кожній опорі лінії електропередачі та оцінці можливості реалізації запропонованої системи електроживлення. Авторами запропоновано спосіб відбору потужності з лінії електропередачі на кожній опорі, який забезпечує виведення енергії з високопотенційної зони в низькопотенційну на рівні одиниць ват. Розроблена структурна схема малопотужного джерела живлення від високовольтної лінії електропередачі 750 кВ. Зроблено приблизний розрахунок запропонованої схеми на основі наявних у даний час матеріалів та елементів. Проведено зразковий розрахунок трансформатора струму з метою оцінки реальності реалізації. Конструктивна реалізація не перевищує 30 кг, малогабаритна і має невисоку вартість. Новизна полягає у вирішенні завдання отримання електроенергії в одиниці ват на кожній опорі лінії електропередачі новим поєднанням відомих елементів, зміною конструкцій ізоляторів та пропозицією промислового випуску нового виду продукції – сонячних батарей у вигляді вакуумних приладів – «аламп». Зроблений приблизний розрахунок дав оцінку реальності реалізації запропонованої системи електроживлення, придатної для встановлення на кожній опорі лінії електропередачі, та залишив можливість оптимізації кожного з елементів запропонованої системи.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ШВИДКОСТІ ПІСЛЯЗВАРЮВАЛЬНОГО ОХОЛОДЖЕННЯ НА ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ ЗВАРНИХ З'ЄДНАНЬ ПРЯМОШОВНИХ ТРУБ ВЕЛИКОГО ДІАМЕТРУ КЛАСУ МІЦНОСТІ К60 (X70)

Ірина Захарова, Євген Куров — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Забезпечення надійності газотранспортної системи та енергетичної інфраструктури
України є питанням національної безпеки, особливо в умовах триваючої військової агресії.
Важливо отримувати зварні з’єднання труб великого діаметру про прокладанні та
ремонті з гарантованою якістю й довгостроковими властивостями.
Метою дослідження є визначення впливу термічних циклів зварювання на структурно
фазові перетворення та механічні властивості трубної сталі групи міцності К60 (Х70).
Через складну будову та малі розміри зон термічного впливу (ЗТВ) оцінювання змін у
металевій структурі здійснювали на основі імітації зварювального нагріву, що дозволяє
дослідити вплив тепловкладення без проведення реального процесу зварювання.
Зразки нагрівали зі швидкістю 260 °С/с до 1350 °С та охолоджували в діапазоні
швидкостей 0,2–200 °С/с. На основі дилатометричних кривих побудовано термокінетичну
діаграму розпаду переохолодженого аустеніту, яка показала, що основним перетворенням у
досліджуваній сталі є бейнітне, тоді як феритне перетворення спостерігається лише за
низьких швидкостей охолодження. За швидкості до 5 °С/с формується полігональний ферит
уздовж границь зерен, що свідчить про потенційно низьку ударну в’язкість. У діапазоні до 10
°С/с утворюється верхній бейніт гранулярної морфології, тоді як за 10–30 °С/с — нижній
бейніт голчастої морфології. За швидкостей понад 30 °С/с формується рейковий бейніт із
дисперсними прошарками МА. Зі збільшенням швидкості охолодження зменшується величина
вихідного зерна аустеніту.
Встановлено, що мікроструктура ЗТВ суттєво визначає в’язкопластичні властивості
сталі: гранулярний бейніт характеризується низькою розорієнтованістю та гіршою
ударною в’язкістю, тоді як голчастий і рейковий бейніт забезпечують покращення
механічних характеристик.
Для отримання оптимальних властивостей у промислових умовах рекомендовано
забезпечувати швидкість охолодження 10–20 °С/с шляхом інтенсифікації охолодження та
зменшення погонної енергії зварювання.

ОПТИМІЗАЦІЯ ХІМІЧНОГО СКЛАДУ НИЗЬКОВУГЛЕЦЕВОГО ХРОМОМАРГАНЦЕВОГО НАПЛАВЛЕНОГО МЕТАЛУ З МЕТАСТАБІЛЬНИМ АУСТЕНІТОМ МЕТОДОМ РЕГРЕСІЙНОГО АНАЛІЗУ

Антон Зусін — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Наведено результати комплексного дослідження та оптимізації хімічного складу
низьковуглецевого
наплавленого
металу на Fe-Cr-Mn-C-N-Ni основі методом
багатофакторного регресійного аналізу. У роботі використано центральний композиційний
план другого порядку 2⁵⁻¹ з додаванням зіркових точок, що включає 31 експериментальний
склад з 5 повторами в центрі плану для оцінки помилки експерименту. Визначаються вмістом
вуглецю (0,10–0,25 %), хрому (10–16 %), марганцю (10–16 %), азоту (0,02–0,08 %) та нікелю
(0–4 %). Наплавка здійснювалася порошковими дроти діаметром 3,6-4,0 мм в три шари під
флюсом АН-26 на пластини товщиною 30 мм зі сталі 09Г2С при строго контрольованих
режимах: сила струму 350 ± 5 А, напруга 32-33 В, температура 38 ± 1 м. Після наплавлення
всі зразки піддавали відпустці при 650 ± 10 °С протягом 1 години з подальшим охолодженням
на повітрі для активізації динамічного мартенситного деформаційного перетворення
(ДДМП).
Отримано статистично значущі математичні моделі другого порядку (R² = 0,91–0,96,
adjusted R² = 0,87–0,94, p<0,001), що встановлюють кількісні залежності зносостійкості при
сухому терті (ε₁), абразивному (ε₂6-A), процедура (ε₃, Кд = 2,2) зношуванні від вмісту легуючих
елементів. Проведено крос-валідацію моделей методом leave-one-out, що показала середню
помилку прогнозування не більше 6,2%. Встановлено значний вплив всіх досліджених чинників
та його парних взаємодій (C-Cr, C-Mn, C-N, Mn-Ni) на комплекс властивостей наплавленого
металу. Показано, що азот є високоефективним легуючим елементом, що одночасно
підвищує зносостійкість усіх типів на 8–12 % на кожні 0,01 % N, твердість на 1,4 HRC та
ударну в'язкість на 2,1 Дж/см² завдяки дисперсійному твердінню дрібними карбонитридами
(50–20). Нікель суттєво підвищує ударну в'язкість (до 95 ± 5 Дж/см²) та ударно-абразивну
зносостійкість, маючи оптимальний вміст 2–3 % при балансі між в'язкістю та
економічністю.
На підставі отриманих регресійних моделей з урахуванням обмежень щодо
технологічної міцності (відсутність тріщин), оброблюваності (HRC ≤ 35) та в'язкості (KCU
≥ 60 Дж/см²) визначено три оптимальні склади: для сухого тертя (ε₁ = 4,9 ± 0,3 , що на 1
14Х12Г12СТ), універсальний економічний склад зі збалансованими властивостями, та склад
для ударно-абразивного зношування (ε₃ = 3,2 ± 0,2, в 3,2 рази вище стали 110Г13Л).
Перевірочні експерименти на незалежній вибірці з 5 складів підтвердили адекватність
моделей (розбіжність розрахунок-експеримент трохи більше 8 %). Всі оптимізовані склади
показали відсутність тріщин при наплавленні без попереднього підігріву та високу
технологічну міцність.

ОДНОСТОРОННЄ ЗВАРЮВАННЯ СКЛАДОВИМ ЕЛЕКТРОДОМ НА ФЛЮСОВІЙ ПОДУШЦІ

Сергій Щетинін, Сергій Десятський — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Енергія, що дуга передає металу, визначає процеси в зварювальній ванні. З підвищенням
енергії тиск дуги, електромагнітний і гідродинамічний тиски, мікроспотворення кристалічної
решітки, мікронапруги, щільність дислокацій і зварювальні напруги зростають, що приводить
до порушення формування швів і зниження ударної в’язкості зварних з’єднань, яка
характеризує тріщиностійкість наплавленого металу.
Ефективним способом зниження погонної енергії є підвищення швидкості зварювання та
кристалізації рідкого металу, подрібнення мікроструктури, зменшення міжатомної відстані,
зростання міжатомних зв’язків та ударної в’язкості зварних з’єднань. Для зниження енергії
за рахунок обертання дуги і підвищення швидкості зварювання розроблено процес
одностороннього високошвидкісного зварювання складовим електродом, який складається з
дроту та U-подібної стрічки. Струм тече по шляху найменшого опору, тому дуга
обертається торцем електроду в повздовжньому і перпендикулярному напрямках. Площа
обертання дуги збільшується, що забезпечує зниження тиску дуги в 4 рази, одностороннє
високошвидкісне зварювання і якісне формування зворотного валику на флюсовій подушці зі
склоподібним флюсом незалежно від зазору в стику і закон мінімуму енергії, згідно якому
мінімум енергії – максимум якості та ударної в’язкості зварних з’єднань.
Тиск зварювальної дуги вимірювали за розробленою методикою з використанням
кварцевого зонду, температура розм’ягчення якого 2023 К, але внаслідок
низької
теплопровідності кварцу та переміщення під дією тиску дуги залишається в твердому стану
довше ніж тантал. При наближенні дуги під дією тиску зонд опускається вниз, при видаленні
дуги зонд підіймається нагору. Лінійні переміщення зонду по вертикалі перетворюються
електронно-механічним перетворювачем в пропорційний електричний сигнал, що
осцилографується і дає осцилограму тиску дуги в процесі одностороннього зварювання під
флюсом.
Встановлено, що природа тиску дуги електромагнітна. Тиск дуги змінюється за законом
нормального розподілу. При наближенні дуги тиск зростає, досягає максимуму на осі, де
максимальна щільність струму, з видаленням від осі тиск зменшується. Основна
закономірність, характерна для всіх процесів, зі збільшенням площі, якою обертається дуга, і
підвищенням швидкості зварювання тиск зменшується, що забезпечує якісне формування
зворотного валику на флюсовій подушці незалежно від зазору в стику. З ростом швидкості зварювання погонна енергія, кількість наплавленого металу, мікроспотворення кристалічної
решітки, мікронапруги, зварювальні напруги, щільність дислокацій зменшуються і ударна
в’язкість зварних з’єднань підвищується.
Розроблено процес
одностороннього високошвидкісного зварювання складовим
електродом на флюсовій подушці, що забезпечує зниження енергії, тиску зварювальної дуги,
електромагнітного і гідродинамічного тиску рідкого металу ванни, мікроспотворень
кристалічної решітки, мікронапруг, зварювальних напруг і щільності дислокацій,
саморегулювання та автоматичне регулювання дуги, якісне формування швів незалежно від
зазору в стику, зростання швидкості зварювання та кристалізації, здрібнення
мікроструктури, скорочення міжатомної відстані, підвищення міжатомних зв’язків і ударної
в’язкості зварних з’єднань в 2 рази.

ВИСОКОШВИДКІСНЕ НАПЛАВЛЕННЯ НА НИЗЬКІЙ ЕНЕРГІЇ ШИЙОК ЧАВУННИХ ВАЛКІВ

Віра Щетиніна, Ірина Воленко — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

При електродуговому наплавленні, під дією теплового збудження, в наплавленому
металі виникають вакансії, оскільки енергія активації виникнення вакансій менша за енергію
утворення міжузельних атомів. У зоні виникнення вакансій порушується статична рівновага
сил міжатомної взаємодії, що призводить до зміщення сусідніх атомів з їх рівноважних
положень,
мікроспотворень кристалічної решітки та мікронапруг. Мікронапруги
призводять до інтенсивного утворення і зростання тріщин, механізм яких зв’язують з
дислокаціями. Підвищення енергії призводить до зростання мікроспотворень кристалічної
решітки, мікронапруг, щільності дислокацій, зварювальних напруг і утворення тріщин.
Для запобігання утворення тріщин необхідно знижувати енергію. Енергія знижується,
шляхом підвищення швидкості наплавлення, при якому посилюється охолодження,
зменшуються розміри активних плям, погонна енергія і тепловкладання, глибина
проплавлення і ширина шва, частка участі основного металу в наплавленому, вміст вуглецю,
мікроспотворення кристалічної решітки, мікронапруги і щільність дислокацій, зварювальні
напруги і подрібнюється структура, що приводить до підвищення тріщиностійкості.
Природа утворення тріщин електромагнітна. Тріщини утворюються, коли зварювальні
напруги стають більше за межу міцності, тому для підвищення тріщиностійкості необхідно
забезпечити мінімальні зварювальні напруги, які визначаються енергією, тепловкладанням і
деформаціями.
Тріщиностійкість,
зносостійкість і корозійна стійкість при
високошвидкісному аргонодуговому наплавленні чавуну на низькій енергії хромонікелевим
дротом підвищуються, в результаті утворення карбідів хрому, мінімуму вуглецю, зменшення
енергії, зростання пластичності та ударної в’язкості, що характеризує тріщиностійкість,
за рахунок нікелю, підвищення швидкості наплавлення та кристалізації, подрібнення
мікроструктури, модифікації титаном зменшення тиску дуги, глибини проплавлення, і
частки участі основного металу в наплавленому. Мінімум вмісту вуглецю запобігає
утворенню тріщин, через випадання карбідів хрому і розшарування по межах зерен,
забезпечує
підвищення зносостійкості та корозійної стійкості. Енергозберігаюче
аргонодугове наплавлення на низькій енергії, за рахунок низького катодного падіння напруги,
забезпечує мінімум енергії, стабільність процесу, максимальний коефіцієнт легування,
низький тиск дуги, низьку частку участі основного металу в наплавленому і зниження енергії
в 1,5 – 2 рази в порівнянні зі зварюванням під флюсом. Підвищення ефективності
високошвидкісного наплавлення на низькій енергії підтверджує закон мінімуму енергії.
Розроблено енергозберігаючий процес аргонодугового високошвидкісного наплавлення
на низькій енергії шийок чавунних валків з підігрівом низьковуглецевим хромонікелевим
дротом Зв06Х19Н9Т, що забезпечує утворення карбідів хрому, аустеніту, максимальний
перехід легуючих елементів, модифікацію, зростання пластичності, швидкості зварювання і
кристалізації,
подрібнення мікроструктури, зменшення енергії, вмісту вуглецю,
мікроспотворень кристалічної решітки, мікронапруг, зварювальних напруг, щільності
дислокацій, міжатомної відстані, підвищення міжатомних зв’язків, тріщиностійкості,
зносостійкості та корозійної стійкості.

НАУКОВІ ЗАДАЧІ ТРИБОМАТЕРІАЛОЗНАВСТВА ПРИ АНАЛІЗІ ТРИБОСИСТЕМ

Сергій Попов, Ганна Лаптєва, Михайло Гребєшков, Олексій Капустян — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Дослідження присвячено розробленню інтегрованого підходу до аналізу зношування
трибосистем в умовах абразивного середовища та обґрунтування напрямів підвищення
зносостійкості матеріалів на основі твердих включень дибориду титану. У літературі
бракує узгоджених системних підходів, які б об’єднували матеріалознавчі рішення з
інженерними методами розрахунку для простого і надійного прогнозу зношування в
конкретних умовах експлуатації. Проведено аналіз реальних зразків після експлуатації:
досліджено морфологію поверхонь тертя та характер зношування зубців деталі за
допомогою оптичної мікроскопії і вимірювання геометричних параметрів спрацювання.
Експериментальні дослідження зносостійкості виконано в лабораторних умовах за
методикою стандартизованого абразивного випробування ДСТУ 23.208-79. В роботі
проаналізовано особливості механізму зношування сталевої пари тертя при дії абразивних
часток та виявлено основні чинники та характер їхнього впливу - основний внесок може
давати втомне спрацювання металу. Визначено залежність інтенсивності зношування
матеріалу від відносної твердості абразиву і показана можливість прогнозування
спрацювання за допомогою спрощених інженерних розрахунків; підтверджено вирішальну
роль параметра відносної твердості абразиву в інтенсивності зношування. Обґрунтувано
наукові підходи до підвищення зносостійкості трибосполучень – матеріал повинен бути
достатньо твердим, щоб протистояти різанню, але водночас достатньо в'язким і міцним,
щоб чинити опір втомним тріщинам, зокрема через модифікацію матеріалу робочої поверхні
включеннями TiB2. Окреслено перспективні напрями подальших досліджень у галузі
трибоматеріалознавства - застосування нейронних мереж для прогнозу зносу деталей
машин при заданих режимах навантаження і властивостях матеріалів спільно з
удосконаленими матеріалами.

АНАЛІЗ ВПЛИВУ ПАРАМЕТРІВ ЗАЛИШКОВИХ ПОВЕРХНЕВИХ МАКРОНАПРУЖЕНЬ НА МЕХАНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЛАВУ НІКЕЛЮ З ВИКОРИСТАННЯМ МЕТОДУ АКУСТИЧНОЇ ЕМІСІЇ

Сергій Беженов, Олексій Капустян — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Стан поверхневого шару матеріалу, який визначається різними параметрами, в тому
числі і залишковими поверхневими макронапруженнями є найважливішим фактором, що
впливає на властивості міцності. Проте врахування дії просторових внутрішніх сил
пружності є досі дуже проблематичним. Робота присвячена дослідженню зв’язку між
різними параметрами залишкових поверхневих макронапружень та механічними
характеристиками зразків сплаву нікелю з різною технологічною спадковістю із
застосуванням неруйнівного методу акустичної емісії. Досліджували циліндричні зразки
сплаву нікелю ХН77ТЮР-ВД з різною технологічною спадковістю: після точіння, шліфування,
електрохімічного полірування, а також після поверхневого пластичного зміцнення сталевими
кульками, які коливалися з ультразвуковою частотою. Величину осьових залишкових
поверхневих макронапружень визначали за кривою деформації спеціальних зразків при
пошаровому травленні матеріалу. Особливості випромінювання акустичної емісії в зразках
досліджували при ступінчастому навантаженні зразків за схемою триточкового вигину до
рівня напружень σ0,2. Механічні характеристики статичної міцності визначалися в
результаті випробувань на одновісне розтягування зразків. Втомні випробування проводилися
в умовах дії циклічних згинальних напружень, що виникають в результаті введення зразка в
резонансні поперечні коливання на електродинамічному вібростенді. Визначалася обмежена
границя витривалості зразків на базі 107 циклів. Наведено результати аналізу впливу різних
параметрів залишкових поверхневих макронапружень на механічні характеристики сплаву
нікелю з використанням методу акустичної емісії. Встановлено визначальні параметри
залишкових поверхневих макронапружень, що контролюють процес багатоциклової втоми.
Запропоновано спосіб їх визначення неруйнівним експрес методом акустичної емісії.

ВИЗНАЧЕННЯ ЗАЛИШКОВОЇ ДОВГОВІЧНОСТІ КІНЦЕВИХ БАЛОК МОСТОВИХ КРАНІВ З ВИКОРИСТАННЯМ МЕТОДУ АКУСТИЧНОЇ ЕМІСІЇ

Михайло Сидоренко, Олексій Капустян, Євген Кравченко, Роман Фролов, Дмитро Козак — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Акустична емісія стає все більш розповсюдженим методом для оцінки стану, якості
та міри пошкодженості металоконструкцій та матеріалів. Основна теоретична база
методів оцінки параметрів якої викладена у працях Скальського В.Р. та Недосеки А.Я.
Механічна міра об'ємної пошкодженості матеріалу визначається як відношення суми
новоутворених дефектів до об'єму, в якому вони утворилися. Механічна та акустико-емісійна
міри об'ємної пошкодженості лінійно залежать від дійсної деформації полікристалічних тіл.
У даній роботі забезпечували досягнення значень рівномірної деформації, отриманої
попередньо при розтягуванні циліндричних зразків. Було досліджено партію зразків, що
піддавались втомному навантаженню з різними коефіцієнтами асиметрії циклу 0, -100, -200
МПа. Робоча смуга частот реєстрованих сигналів становила: 0,2…0,5 МГц. Застосована
теоретична модель акустико-емісійного вимірювання об'ємної пошкодженості при
кінетичному індентируванні. Проведені дослідження сигналів акустичної емісії від країв
втомної тріщини та від пластичної деформації у вершині втомної тріщини для ста-лей S235
та S355. Підтверджена гіпотеза про те, що амплітуди сигналів пропорційні площі тріщини.
При оцінці швидкості зростання тріщини за параметрами акустичної емісії виникають
складнощі, пов'язані з існуванням ефекту Кайзера. Після незначних перевантажень буде
спостерігатися велика кількість пасивних циклів, тобто таких, в яких рівень сигналів АЕ буде
нижче порогового рівня апаратури, що реєструє. Встановлено, що для досліджуваних сталей
перші сигнали від пластичної деформації у вершині тріщини ви-никають при перевантаженні
до 10%. Вони можуть спостерігатися раніше реєстрації монотонно зростаючої амплітуди,
яка передує початку росту тріщини і служить якісним підтвердженням наявності дефекту,
що розвивається. Запропоновано методики визначення залишкової довговічності кінцевих
балок мостових кранів: на етапі зародження тріщини за сигналами акустичної емісії, що
виникають при вдавлюванні індентора, та на етапі розвитку тріщини за під час проведення
динамічних випробувань. Контроль тріщин, що розвиваються в кінцевих балках, за сигналами
акустичної емісії під час експлуатації можливий, при застосуванні сучасної апаратури з
низьким рівнем власних шумів.

НАНОАРТ ТА МЕТАЛУРГІЯ: ВИКОРИСТАННЯ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ПРИ ОБРОБЦІ МІКРО-ТА МАКРОСТРУКТУР ЧОРНИХ ТА КОЛЬОРОВИХ МЕТАЛІВ І СПЛАВІВ

Оксана Воденнікова, Сергій Воденніков, Кірілл Піщенко — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

В статті акцентується увага на актуальності використання інформаційних
технологій в освітньому процесі в закладах вищої освіти (ЗВО). Зазначено, що використання
сучасних інтернет-технологій в освітньому процесі дають наступні можливості:
автоматизувати процес навчання (систематизувати навчальні матеріали і дозволити
виконувати завдання максимально швидко і легко); підвищити рівень знань здобувачів вищої
освіти і якість викладання в ЗВО; можливість онлайн-навчання (або дистанційного
навчання). Зауважено, що важливим для освітнього процесу при дистанційному навчанні
стає пошук нових альтернативних практичних та лабораторних робіт, що зможуть
поєднати в собі теоретичні та практичні складові за спеціальністю. Так безпосередньо під
час дистанційного навчання в Запорізькому національному університеті для опанування
сучасних інформаційно-комунікативних технологій, розкриття наукового і творчого
потенціалу пропонується здобувачам вищої освіти за спеціальністю G10 «Металургія»
виконання наукової роботи «НаноАрт і металургія».
Зазначена наукова робота є поєднанням науки і мистецтва через дослідження мікро-
та макроструктур чорних та кольорових металів і сплавів, а також сприяє розвитку
творчих здібностей і популяризації українського мистецтва. Ґрунтуючись на досвіді вчених
різних країн світу зі створення зображень НаноАрт в даній статті запропоновано за
допомогою графічних редакторів Adobe Photoshop CS та Paint 3D створення власних
зображень НаноАрт. Наведено поетапний механізм створення зображення НаноАрт та
показано, що кожне зображення НаноАрт має свою назву, щось символізує і залишається
творчим підходом автора НаноАрт.
Підсумовуючи, слід наголосити на важливості створення зображень НаноАрт як
демонстрації глядачеві можливостей техніки зі створення мікроскопічних арт-об'єктів. Під
час поєднання мистецтва та металургії у вигляді зображень НаноАрт створюються
унікальні картини, які демонструють красу науки та її творчий потенціал.

ОСОБЛИВІСТІ ПРОЦЕСУ ХОЛОДНОЇ ПІЛЬГЕРНОЇ ПРОКАТКИ ТРУБ НА СТАНАХ З МОЖЛИВІСТЮ ВИКОНАННЯ РІЗНИХ СПОЛУЧЕНЬ ПОДАЧІ ТА ПОВОРОТУ ПЕРЕД ДЕФОРМУВАННЯМ ПРЯМИМ ТА ЗВОРОТНИМ ХОДОМ КЛІТІ ТА ОБЛАСТІ ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ

Володимир Григоренко, Світлана Зінченко, Дмитро Іскрижицький — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Процес холодної пільгерної прокатки застосовується у виробництві труб з високими вимогами по точності геометрії, по поверхні та по механічним властивостям металу.

В останні роки в Україні введено в експлуатацію нові сучасні стани холодної пільгерної прокатки труб ХПТ8-40, КПВ25, ХПТ6-20, ХПТ10-45, LG20 та LG40 на яких є можливість виконувати різні сполучення подачі та повороту заготовки перед деформуванням прямим та перед деформуванням зворотним ходом кліті. А діючі стани холодної прокатки старих конструкцій мають можливість виконувати подачу заготовки лише перед деформуванням прямим ходом, а поворот перед деформуванням зворотним ходом кліті.

В роботі розглядаються особливості та області застосування процесів холодного пільгерного деформування труб з різними сполученями подачи та повороту перед прямим та зворотним ходом кліті.

Застосування процесу холодної пільгерної прокатки з подачею та поворотом перед прямим та зворотним ходом дає можливість підвищувати продуктивність процесу, точність труб та приводить до появи градієнтної мікроструктури металу по товщині стінки. Близькі результати по точності дає процес з подачею і поворотом перед прямим ходом та з поворотом перед зворотним ходом кліті

Але є і непозитивні фактори. При деформування зворотним ходом кліті є збільшення осьових зусиль та сили зриву труби з оправки. Це затрудняє прокатку труб з більш товстими стінками. Це потребує також і застосування більш ефективних мастил.

Описано раціональні варіанти проведення процесу пільгерного деформування з подачею та поворотом перед прямим та зворотним ходом для забезпечення підвіщення продуктивності процесу, точності труб та забезпечення необхідної мікроструктури металу.

Це потрібно для розробок ефективних процесів холодної пільгерної прокатки з різними режимами подачі та повороту в єднанні з режимами деформації робочому конусі деформування.

РОЗРОБКА ВЕДУЧИХ ШЕСТЕРЕНЬ ЗІ ЗМІННИМ ДІЛІЛЬНИМ РАДІУСОМ У ПАРІ З НЕРУХОМОЮ ЗУБЧАСТОЮ РЕЙКОЮ ДЛЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПРИРОДНОГО ПРОЦЕСУ ХОЛОДНОЇ ПІЛЬГЕРНОЇ ПРОКАТКИ ТРУБ

Володимир Григоренко, Володимир Проців, Сергій Куцевол — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Стани холодної пільгерної прокатки застосовують у промисловості для виробництва
труб з високими вимогами до якості.
В Україні працюють багато станів холодної пільгерної прокатки застарілих
конструкцій та нові сучасні стани холодної пільгерної прокатки труб ХПТ8-40, КПВ25,
ХПТ6-20, ХПТ10-45, LG20 та LG40. Всі ці стани мають один суттєвий недолік – обертання
валків здійснюється за рахунок контакту зубців ведучої шестерні з зубцями нерухомої рейки,
що розташована на станині стану. Причому примусовий катаючий радіус, що задається
ділильним радіусом кола ведучої шестерні, не співпадає з природнім катаючим радіусом у
перетинах робочого конусу деформування.
Для вирішення цієї проблеми представлено реалізацію пропозиції, де ведучі шестерні
мають кожен зубець, що розташований відповідно зміні катаючого природного радіуса, а
кожен зубець нерухомої зубчастої рейки розташовано так, що він є заціпленим з зубцями
шестерні за закономірностями, що притаманні евольвентному зачепленню зубців шестерні
та рейки.
Це забезпечує відповідність примусового катаючого радіусу, що задається
відповідністю ділильного радіусу ведучої шестерні до природнього катаючого радіусу,
утворюючи потрібний режим деформування металу труби рівчаком валка на нерухомій
оправці.
Це знижує рівень осьових сил та сил тертя на поверхні між рівчаком валка та
трубою, що деформують. Додатково, це підвищить міжремонтний термін обладнання та
якість поверхні готових труб.

ДО ПИТАННЯ ЗАСТОСУВАННЯ ЗАКОРДОННИХ МАРОК СТАЛЕЙ ДЛЯ ВІТЧИЗНЯНИХ МАГІСТРАЛЬНИХ ТРУБОПРОВОДІВ

Віталій Овсяников — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

В Україні в 2019-2022 роках на підприємстві НВП УКРТРУБОІЗОЛ введена в експлуатацію сучасна імпортна лінія з повним технологічним циклом та з спеціалізованим обладнанням по виробництву зварних сталевих труб великого діаметру. Ця лінія забезпечує можливість виробництва за технічними вимогами відповідно сучасним міжнародним стандартам і нормам.

При виробництві сталевих зварних прямошовних труб великого діаметру за вітчизняною технічною документацією використовують товстолистовий прокат з низьковуглецевих та низьколегованих марок сталей.

Зараз багато споживачів зіткнулися із проблемою отримання зварних труб великого діаметру труб з прокату виготовленого зі сталей за вітчизняною нормативною документацією. Доводиться замовляти лист іноземних виробників. Оскільки системи трубопровідного транспорту є небезпечними техногенними об'єктами, вибір сталевого листа є вкрай важливим завданням.

В світі для виробництва зварних труб великого діаметра застосовують товстолистовий прокат з низьковуглецевих і низьколегованих сталей та лист з низьколегованих сталей після термомеханічної обробки (за контрольованої прокатки). При виборі потрібного листа виникають значна кількість питань, щодо вибору показників з механічних властивостей сталі. Ці питання треба вирішувати.

Стаття спрямована на висвітлення питань, що стосуються шляхів вирішення проблем із застосуванням зарубіжних марок сталей для вітчизняних магістральних трубопроводів.

ВИЗНАЧЕННЯ РІВНЮ І МАСИ МЕТАЛУ ТА ШЛАКУ В ПРОМІЖНОМУ КОВШІ МБЛЗ ШЛЯХОМ МАТЕМАТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ

Олена Черевко, Лубкін Лубкін — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

У статті представлено математичну модель визначення рівня і маси металу та шлаку в проміжному ковші машини безперервного лиття заготовок. Розглянуті методи вимірювання рівня розплаву в ковші, включаючи тензометричні, індукційні, ультразвукові датчики. Проаналізовано важливість контролю і регулювання співвідношення рівнів металу і шлаку, та вплив цих параметрів на якість вихідної продукції.

Запропонована в статті модель базується на використанні індукційного датчика, вмонтованого у футеровку ковша, для безперервного вимірювання рівнів металу і шлаку шляхом аналізу електричних параметрів вимірювального контуру. Струм та індуктивність контуру електричного ланцюга датчика змінюються в залежності від рівня металу та шлаку, що дозволяє точно визначати їх співвідношення.

Для розрахунку маси металу та шлаку в моделі використовується залежність їх об’ємів від висоти заповнення ковша, з урахуванням температури розплаву і змін у щільності металу та шлаку в залежності від температури, що дозволяє забезпечити високий рівень точності розрахунків.

Розроблена математична модель є ефективним інструментом для автоматичного керування процесом лиття на МБЛЗ. Її використання в автоматизованій системі управління розливкою сталі дозволить забезпечити більш точне розділення фаз металу та шлаку, що в свою чергу знизить ризик потрапляння шлаку в кристалізатор і покращить якість зливків і їх механічні властивості. Підтримка стабільного рівня металу в проміжному ковші забезпечує рівномірне заповнення кристалізатора, що важливо для рівномірного охолодження і кристалізації зливка. Крім того, модель дозволяє підвищити ефективність роботи МБЛЗ, запобігаючи втратам металу через передчасне завершення розливки.

Таким чином використання моделі дозволить оптимізувати технологічний процес, зменшити кількість дефектів в заготовках, підвищити якість продукції та знизити ризик аварійних ситуацій, пов'язаних з переливом металу.

РОЗВИНЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА ГНУТИХ ПРОФІЛІВ З ВИКОРИСТАННЯМ НИЗЬКОВУГЛЕЦЕВИХ СТАЛЕЙ ПІДВИЩЕНОЇ МІЦНОСТІ З ТЕРМОМЕХАНІЧНОЇ ОБРОБКИ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ ХОЛОДНОГНУТИХ ПРОФІЛІВ

Володимир Григоренко, Олександр Заболотній — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Технологія виробництва металічних профілів має два напрямки: гаряча прокатки з квадратної чи прямокутної заготовки на сортових станах; холодне пластичне згинання смуги на безперервних станах або листа на пресах.

Низьковуглецеві сталі, що застосовують при виробництві гарячекатаних профілів зазвичай не мають високої міцності. Питання з підвищенням показників міцності метала профілів мають високу актуальність .

Гнуті профілі виготовляють з низьковуглецевих сталей з границями міцності 370-410 Н/мм² регламентованим за ДСТУ 2834-94.

У виробництві гнутих профілів виконують холодне пластичне деформування в місцях, наприклад для швелера, між полкою та стійками.

Холодногнуті профілі поступаються жорсткістю по зрівнянню з гарячекатаними.

Для гнутих профілів використовують сталі, які можливо зварювати.

В сучасному світі постійно ведеться робота по зниженню витрат на виробництво прокату. При цьому вимоги к якісним характеристикам метала постійно підвищуються. Застосування сталей з термомеханічної прокатки приводять до підвищення границі міцності металу, зниження погонної маси метра профілів та маси конструкцій з них.

В роботі запропонована розвинена технологія виготовлення холодногнутих профілів з підвищеною міцністю на основі застосування низьковуглецевих термомеханічно оброблених сталей, що застосовують для виробництва зварних труб великих діаметрів.

У виробництві гнутих профілей пропонується, наприклад, використовувати низьковуглецевий прокат за стандартами API Spec 5L зі сталі Х60 L415, де границя міцності досягає 760 Н/мм2. При цьому досягається значне зменшення маси погонного метра профіля по зрівнянню з тими, що зараз виробляють. Це приводить до зниження ваги конструкцій. Важливо те, що швелери із таких сталей можливо зварювати.

ОПТИМІЗАЦІЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧНОГО СКЛАДУ ПРОДУКТУ ПОДРІБНЕННЯ ЗАЛІЗНОЇ РУДИ В СИСТЕМАХ З АДАПТИВНИМ УПРАВЛІННЯМ

Сергій Щербаков — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

В умовах сучасного виробництва ефективне управління процесами та контроль технологічних параметрів набувають важливого значення для отримання якісного продукту. Впровадження інноваційних рішень є прямим шляхом до суттєвого підвищення якості виробництва, збільшення загальної ефективності, підвищення рівня промислової безпеки та оптимізації поточних витрат. З огляду на великий обсяг технологічних параметрів і необхідність швидкого прийняття рішень, якісне управління стає ключовим інструментом для досягнення даних цілей.

Процеси подрібнення і класифікації є критично важливими на початковому етапі технології збагачення руд. Рудний матеріал доводять до необхідної крупності, яка залежить від специфіки подальшої обробки. Оскільки перша стадія подрібнення визначає якісні показники кінцевого продукту, підвищення ефективності керування та модернізація обладнання (млинів, живильників, трубопроводів) є пріоритетним завданням. Це дозволяє гарантувати необхідну якість концентрату при одночасному зниженні його собівартості.

Наукові дослідження присвячені аналізу методів адаптивного керування замкнутим циклом подрібнення технологічних різновидів залізорудної сировини. Виконано огляд наукової та технічної літератури. Проведено критичний аналіз існуючих автоматичних систем керування процесом подрібнення та способів їх практичної реалізації. Розглянуто адаптивні системи керування та надано їх класифікацію. На основі проведеного аналізу сформульовано задачі та мету подальшого дослідження.

Зроблено аналіз функціонування системи керування подрібненням на основі стандартного ПІД-регулятора. Проведено дослідження показників якості регулювання системи в умовах зміни параметрів об'єкта управління. На основі отриманих результатів визначено вимоги до розробки ефективної системи, що базується на адаптивних методах керування.

Проведено експериментальне дослідження адаптивних регуляторів з оптимізаційними алгоритмами налаштування. Виконано аналіз динамічних показників якості адаптивної системи керування в умовах непостійності параметрів технологічного процесу.

ДОСЛІДЖЕННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ НЕСУЧИХ ЕЛЕМЕНТІВ АВТОНАВАНТАЖУВАЧІВ

І Нефьодов, Володимир Суглобов, Валерій Лаврик — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Запобігання росту відмов, у тому числі аварійних, автонавантажувачів можливо
шляхом визначення реального напружено-деформованого стану несучих елементів
навантажувача та застосування відповідних заходів по його зменшенню.
Розроблено 3D моделі за допомогою програмного комплексу «T-FLEX CAD 3D 9.0», який
реалізує метод кінцевих елементів для оцінювання рівня напружень, що дозволило
встановити закономірності взаємодії рами автонавантажувача з вантажопідйомником при
різних варіантах навантаження.
Було проведено оцінку рівня еквівалентних напруг, які надають достатню інформацію
для оцінки надійності конструкції. На відміну від окремих компонентів напруги еквівалентна
напруга не має напрямку, а
повністю визначається величиною, вираженою в одиницях
напруги. Для розрахунку коефіцієнтів запасу міцності в різних точках, використано критерій
плинності, який точно визначає початок переходу матеріалу до стану плинності в якійсь
точці, а еквівалентна напруга досягає межі плинності матеріалу.
Для більш детального аналізу навантаженого стану металоконструкцій
вантажопідйомника розглянуто його окремі перерізи, на яких можна простежити розподіл
напруг у прихованих ділянках – кронштейнах кріплення, ребрах жорсткості.
Результати дослідження напружено-деформованого стану вантажопідйомника
підтвердили, що найбільшому впливу динамічних навантажень схильні як раз найбільш
навантажені ділянки та ділянки, що мають мінімальні коефіцієнти запасу міцності, а саме – опори напрямних котків, напрямні ковзанки, бічний вертикальний лист рухомої рами
вантажопідйомника та каретки.

ЯКІСТЬ РІЗУ ПРОКАТУ ДИСКОВИМИ ПИЛАМИ

Анатолій Іщенко, Станіслав Капустін, Сергій Білодіденко, Володимир Кравченко — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Одним з найбільш важливих показників, які визначають довговічність пильного диску, а
отже, і простої пили при заміні ріжучого диску, є якість прокату після різу.
Якість порізки прокату на пилах визначається висотою заусенців на торцях прокату,
неперпендикулярністю торця до повздовжньої вісі прокату, наявністю облою та кінцевої
кривизни розкату.
Заусенці, які з’являються на торцях прокату після різання, служать основним
критерієм затуплення зубців пильного диску. Утворення їх обумовлено двома процесами:
тертям бокової поверхні диску пили о торець, що розрізається, внаслідок торцевого биття
диска та вичавлюванням металу з-під закругленої ріжучої кромки.
Для окремих видів профілів, наприклад, рейок, стандартом передбачаються жорсткі
обмеження по привізні кінців (не більше 0,5 мм на довжині 1 м). Однак забезпечити такі
вимоги у виробничих умовах не завжди є можливим. Експериментальні дослідження,
проведені на роторній пилі 1600, показали, що причиною такого явища, при невідповідності
верхнього рівня роликів рольгангу та плитного настилу, може служити неправильно обране
взаємне розташування пили та прокату підчас різання. В результаті цього контакт зубців із
заготовкою може виникати по максимальній дузі, тобто з найбільшими зусиллями, діючими
на профіль.
Було визначено, що суттєвий вплив на роботу двигуна обертання диску оказує
розклинювання пропилу. Як було визначено, при різному ступені затуплення під час різання
рейок та рейкової підкладки струм електродвигуна обертання диску зменшується в
середньому на 15-20 %. Таке зменшення не тільки економить електроенергію, але і суттєво
покращує умови роботи ремінної передачі, подовжуючи строк її служби, оскільки защемлення
диску в прорізі, яке супроводжується підвищеними навантаженнями на двигун, призводить
до просковзування ременів та інтенсивного їх зносу разом зі шківами. Використання
розклинюючего приладу знижує заусенці на торцях прокату, а також знижує інтенсивність
зносу зубців.
За результатами відповідних досліджень можна зробити висновок про те, що порізка
любого прокату, в тому числі рейок, з точки зору зменшення енергозатрат, підвищення
якості різання, стійкості ріжучого інструменту та надійності механізмів пил, повинна виконуватись з розкриттям пропилу. Ігнорування цих вимог призводить до неоправданих
виробничих втрат.

АНАЛІЗ ВПЛИВУ ПОКРИТТЯ НІТРИДУ ТИТАНУ НА ВТОМНУ МІЦНІСТЬ КОМПРЕСОРНИХ ЛОПАТОК

Ольга Бабенко, Олексій Капустян — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Стаття присвячена актуальним проблемам поломок лопаток компресорів газотурбінних двигунів внаслідок втомного характеру руйнування, ініційований ерозійними пошкодженнями зваженими частинками пилу, піску, вулканічного попілу, що знаходяться в повітрі. Основну увагу приділено визначенню впливу ерозійностійкого покриття нітриду титану на втомну міцність робочих лопаток компресора двигуна Д-136 як у вихідному стані, так і після ерозійного зношування. Випробування на втому проводилися на нових лопатках з покриттям і на лопатках з покриттям та без нього з ерозійним зносом пера, які пройшли випробування у складі двигуна із закиданням пилу в тракт. Закидання пилу в тракт двигуна здійснювалося під час його роботи на стенді протягом 7 циклів. Нанесення покриття нітриду титану здійснювалося методом вакуумної іонно-плазмової технології: у середовищі реактивного газу за допомогою катодної плями вакуумної дуги з подальшою конденсацією потоків газометалічної плазми на оброблювану поверхню. Випробування на втому проводились на робочих лопатках різних ступенів компресора. Лопатки першої ступені компресора високого тиску з ерозійним зносом не випробовувалися. Випробування лопаток на втому проводилися за згинних коливань за основним тоном із симетричним циклом навантаження в умовах кімнатної температури за методом ступінчастої зміни напружень (метод «східців»). Базове число циклів навантаження становило 10⁸ циклів та 2·10⁷ циклів відповідно для титанових і лопаток із жароміцного сплаву на основі нікелю. Початковий рівень навантаження обирався для кожного ступеня окремо, виходячи з властивостей втоми. Наведено результати дослідження впливу ерозійностійкого покриття нітриду титану на властивості втоми робочих лопаток компресора. Визначено межі витривалості нових лопаток із покриттям та лопаток із ерозійним зносом від напрацювання, як з покриттям, так і без нього, для ймовірності неруйнування P=0,9.

ПЕРЕРОБКА ВІДХОДІВ БІОПОЛІМЕРІВ ДЛЯ МІНІМІЗАЦІЇ НЕГАТИВНОГО ВПЛИВУ НА МІСЬКЕ СЕРЕДОВИЩЕ

Надія Сова, Богдан Савченко, Ірина Ляшок, Олена Крюкова, Олександр Рейвах — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Оскільки біополімери входять до складу твердих бутових відходів, технології їх переробки критично важливі для мінімізації негативного впливу на міське середовище. Високої популярності біопластики набули завдяки здатності до біологічного розкладання, а отже, зменшення екологічної шкоди від накопичення відходів.

Стаття присвячена визначенню можливості багаторазової переробки полібутилен-адипат-ко-терефталату (ПБАТ) для зменшення впливу біопластику на навколишнє середовище за рахунок удосконалення технології переробки його відходів з мінімальними втратами і забрудненням довкілля. Досліджено зміну реологічних характеристик зразків трьох типів ПБАТ, зокрема повторно переробленого, під впливом температури, вологості та кратності переробки. Встановлено, що підвищення температури значно підсилює текучість ПБАТ; зокрема, показник текучості розплаву (ПТР) для вторинного ПБАТ зростає у 3,7 рази при збільшенні температури на кожні 30 ^оC, демонструючи його підвищену чутливість до термічного впливу. При цьому висока текучість вторинного матеріалу може бути потенційно використана для поліпшення механічних властивостей біополімеру. Встановлено, що багаторазова переробка спричиняє прогресуючу деградацію, про що свідчить систематичне підвищення ПТР на 4-5 одиниць з кожним циклом. Для гарантування якості продукції рекомендовано обмежити кількість циклів переробки для первинних марок до 10 циклів та до 5 циклів для вторинного ПБАТ. Доведено критичне значення попереднього висушування, оскільки волога інтенсифікує гідролітичну деструкцію та знижує термостабільність. Проведене дослідження підтверджує перспективність та технологічну доцільність використання відходів ПБАТ для створення ефективної та сталої системи утилізації, спрямованої на мінімізацію негативного впливу полімерних відходів на міське довкілля. Використання вторинних ресурсів є перспективним напрямом для створення екологічно сталих виробничих систем.

ОЧИЩЕННЯ РІДКИХ ТА ГАЗОВИХ СЕРЕДОВИЩ З ВИКОРИСТАННЯМ ТОНКОВОЛОКНИСТИХ ФІЛЬТРУВАЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Використання фільтрувальних та адсорбційних матеріалів виявляється ефективним підходом до вирішення поширеної проблеми забруднення рідких чи газових середовищ. В статті досліджувались фільтрувальні матеріали і пучки мікроволокон, одержані переробкою розплавів сумішей поліпропілен/співполіамід складу 30/70 мас. % та модифікованих нанонаповнених композицій. Як нанодобавки вибрали пірогенний кремнезем марки А-300, кремнезем марки МАС-200М, а також кремнезем з нанесеними на його поверхню наночастинками діоксиду титану та кремнію TiO₂/SiO₂. Добавки вводили в кількості 1,0 мас.%. Переробкою вихідної та нанонаповнених сумішей були одержані зразки фільтрувальних матеріалів з товщиною фільтрувального шару (200±20) мкм з однорідною структурою. Встановлено, що додавання твердих мінеральних нанодобавок не змінює характер процесу структуроутворення мікроволокон поліпропілену. Виконані мікроскопічні дослідження показали, що переважаючим типом структури для всіх композицій є мікрофібрили. Модифіковані фільтрувальні матеріали затримують механічні домішки розміром 0,5 мкм і вище з ефективністю 100 %. При цьому зростає також прецизійність фільтрації. Значне покращення одного із основних показників фільтрів обумовлене підвищенням однорідності структури фільтрувального шару за рахунок зменшення середнього діаметра мікроволокон майже у 2 рази та підвищення їх однорідності розподілу за діаметрами.

Показано, що використання як нанонаповнювачів вихідного та модифікованих кремнеземів дає можливість покращити прецизійність і ефективність фільтрувальних матеріалів. При цьому одночасно зростає їх продуктивність у 2,6÷3,0 рази, що обумовлено зменшенням гідравлічного опору фільтрувального шару. Таким чином, тонковолокнисті нанонаповнені поліпропіленові ФМ можуть використовуватися для очищення питної води, повітря та рідких і газових технологічних середовищ різних галузей промисловості.

АЛЬТЕРНАТИВНІ ШЛЯХИ ПІДТРИМАННЯ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ ОБ’ЄКТІВ ЕНЕРГЕТИКИ В УМОВАХ ВЕЛИКОМАСШТАБНОЇ АГРЕСІЇ

Олександр Нестеров, Валентина Рубан, Олексій Капустян — пн, 22 гру 2025 00:00:00 +0200

Дослідження присвячено пошуку альтернативних напрямів заміни високолегованих сталей спеціального призначення шляхом розробки економнолегованих сталей, структура та властивості яких забезпечили б виготовлення та тривалу експлуатацію широкого діапазону виробів для застосування в енергетичному обладнанні. Досліджувались структура, механічні та експлуатаційні властивості економнолегованих жаростійких сталей 03Х8СЮ, 03Х8СЮВМБ, у порівнянні з раніше розробленою сталлю 08Х8СЮТч. Визначалась можливість отримання додаткових технологічних та експлуатаційних якостей, таких як покращена здатність до штампування та витягування, жароміцність завдяки використання вольфраму та молібдену як додаткових легувальних елементів. Підтверджено оптимальне співвідношення механічних властивостей та достатній рівень жаростійкості виробів в агресивних середовищах при підвищених температурах і корозійної стійкості в атмосферних умовах, а застосування додаткового легування надає можливість поширити функціональне призначення цих сталей. Теоретично обґрунтовано усунення титану зі складу дослідної сталі з метою поліпшення стану поверхні листового матеріалу при збереженні феритної структури. Необхідний рівень феритизації цього матеріалу пов’язаний із впливом низького вмісту вуглецю разом зі збалансованим (за кількістю) вмістом хрому, алюмінію і кремнію як ефективних феритоутворювачів, а також вольфраму та молібдену, які позитивно впливають на рівень жароміцності. Напрацьовано результати наукових досліджень щодо застосування економнолегованих сталей, хімічний склад яких не потребує використання гостро дефіцитних та коштовних легувальних елементів, а отриманий сортамент гарячекатаних та холоднокатаних сталей дозволяє замінити високолеговані сталі спеціального призначення при виготовленні виробів енергетичного обладнання, зокрема облицювальних елементів топочних камер, труб та інших елементів, де застосовуються формозмінювальні операції і зварювання.