Машинобудування

АНАЛІЗ ЯКОСТІ ОБРОБКИ В УМОВАХ ЕЛЕКТРОЕРОЗІЙНОГО ШЛІФУВАННЯ ЗІ ЗМІННОЮ ПОЛЯРНІСТЮ ЕЛЕКТРОДІВ

R. Strelchuk — Tue, 29 Nov 2022 00:00:00 +0200

Електроерозійне алмазне шліфування зі змінною полярністю електродів дозволяє
обробляти важкооброблювані матеріали. Процес формування обробленої поверхні залежить,
крім від електричних режимів обробки, ще й від матеріалу заготовки, від робочої рідини і
т.д. Ці параметри не пов'язані, отже, кожен з них робить свій вплив на хід процесу. Тому
аналіз якості обробки в залежності від електричних режимів обробки виконувався з
використанням імовірнісно-статистичного моделювання.
У статті проведено імовірносно-статистичне моделювання шорсткості поверхні деталі
в процесі електроерозійного шліфуванія зі змінною полярністю електродів. Встановлено
взаємозв'язок між електричними режимами обробки і показниками якості обробленої
поверхні деталі. Отримано вероятностну-статистичну модель шорсткості поверхні деталі, що
формується при електроерозійному шліфуванні, яка встановлює взаємозв'язок між
висотними параметрами поверхні та електричними режимами обробки.
Розроблена модель, дозволяє розрахувати висотні параметри шорсткості деталі в
залежності від електричних режимів електроерозійного шліфування. Висота
мікронерівностей визначається тими ж умовами обробки, що і глибина ерозійних лунок.
Отримання низької шорсткості можливо при зниженні електричних режимів обробки.
Отримані співвідношення дозволяють безпосередньо визначити імовірність контаквання нізрізаной від тіла заготовки стружки, утвореною різальной крайкой зерна, з поверхнею
зв'язки шліфувального круга. При вирішенні задачі про імовірність контактування сукупності
стружок, утворених сукупністю крайок зерен, котрі знаходяться в робочому шарі інструменту,
необхідно також використовувати імовірність щільності розподілу по глибині.
Вид отриманих співвідношень безпосередньо показує, що значна частина стружок
утворених різальними крайками, що контактують з шорсткою поверхнею заготовки, є
короткими і не стикаються зі зв'язкою до відриву від тіла заготовки навіть без урахування їх
усадки.

ОПТИМІЗАЦІЯ СИЛОВОЇ КОНСТРУКЦІЇ ГРУНТООБРОБНОГО ОБЛАДНАННЯ НА ПРИКЛАДІ ШЛЕЙФ БОРОНИ «ЛАРІ»

O.V. Panov , E.A. Simson — Tue, 29 Nov 2022 00:00:00 +0200

В даній статі розглянута методика розрахунку рам сільськогосподарської причіпної
техніки за допомогою алгоритмів топологічної оптимізації. Робота виконана з метою
підвищення конкурентоспроможності продуктів українських виробників за рахунок
зниження ваги та собівартості силових рам при збереженні їх міцностних характеристик на
усіх режимах роботи причіпної техніки.
Для проведення оптимізації було взято одну з базових моделей культиватору
виробництва фірми «Лозівські Машини», та проведено низку оптимізаційних розрахунків
для отримання спочатку топології, а в решті, і конструкції силової рами для даного виду
агрегатів.
В результаті проведених досліджень встановлена оптимальна топологія ключових
вузлів рами агрегату і розроблена низка технологічних елементів конструкції. Отримані дані
наведені в статі у графічному вигляді та проведено перевірочний аналіз міцності щодо вимог
до даного типу конструкцій.
Аналіз отриманої конструкції довів правильність обраних методів оптимізації, та
показав, що отримані характеристики силової рами задовольняють вимогам експлуатації
сільськогосподарської техніки.

УДОСКОНАЛЕННЯ СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ ГЕРМЕТИЧНОСТІ ОБОЛОНКИ ТЕПЛОВИДЕЛЯЮЧОГО ЕЛЕМЕНТА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

P. Budanov , E. Khomiak — Tue, 29 Nov 2022 00:00:00 +0200

У статті показано, що в сучасних системах контролю герметичності оболонки (КГО)
тепловиділяючого елемента (ТВЕЛ) тепловиділяючої збірки ядерного реактора атомної
електростанції, застосовуються різні методи контролю, які мають характерні недоліки, які не
дозволяють визначати місцезнаходження, тип та розміри дефектів пошкодження та
руйнування на поверхні оболонки ТВЕЛ. Показано, що у всіх методах контролю, які на
сьогодні застосовуються в системах КГО ТВЕЛ, безпосередньо визначається лише активність
груп реперних радіонуклідів у теплоносії: потік нейтронів, що запізнюються, питома
активність ізотопів йоду, об'ємна активність радіоактивних благородних (інертних) газів, а не
ступінь герметичності оболонки ТВЕЛ. Виявлено, що для розрахунків оцінки критеріїв стану
поверхні матеріалу оболонки, як правило, вводяться обмеження та припущення щодо
геометричних прирощень, що призводять до наближених і неточних характеристик у
використовуваних системах КГО ТВЕЛ, оскільки не враховується структурно-фазовий стан
структури матеріалу оболонки ТВЕЛ, отже до зниження рівня надійності та безпеки при їх
експлуатації. Проаналізовано, що застосування існуючих методів контролю поверхні
матеріалу оболонки ТВЕЛ, для виявлення поверхневих та внутрішніх дефектів у вигляді
локальної неоднорідності, мікро та макропор, різноманітних тріщин, відрізняється малою
ефективністю, представляє трудомісткий процес, що вимагає додаткової обробки поверхні
матеріалу оболонки ТВЕЛ. Запропоновано в системах КГО ТВЕЛ ядерного реактора,
застосувати принципово новий метод контролю якості поверхні матеріалу оболонки ТВЕЛ, з
урахуванням сучасних наукових досягнень, на основі використання фрактально – кластерної
теорії. Обґрунтовано, що в якості основи, пропонованого методу КГО ТВЕЛ, використовувати
фрактальні властивості структури матеріалу оболонки та кількісну фрактальну величину –
фрактальну розмірність, яка дозволяє визначити ступінь розгерметизації ТВЕЛ, шляхом
визначення місцезнаходження, типу і розміру дефектів пошкодження і руйнування поверхні
оболонки ТВЕЛ. Запропоновано для реалізації та застосування фрактального методу
контролю, провести удосконалення структурно-функціональної схеми системи КГО ТВЕЛ,
шляхом впровадження інформаційно-вимірювального обчислювального модуля виявлення
дефектів, який забезпечує обробку даних та їх передачу в автоматизовану систему управління
технологічними процесами енергоблоку атомної електростанції на основі розроблених етапів
алгоритму фрактального методу, у яких визначено послідовність виконання вимірювальних та
обчислювальних операцій з розрахунку показників фрактальної розмірності, для встановлення
місця, типу та розміру дефекту на аксіальних сегментах висоти ТВЕЛ.

АЛГОРИТМ ПРОЄКТУВАННЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОГО УПРАВЛІННЯ ТОЧНІСТЮ МЕХАНІЧНОЇ ОБРОБКИ НА ВЕРСТАТАХ З ЧПУ

Tue, 29 Nov 2022 00:00:00 +0200

В статті запропоновано структурну схему системи управління точністю обробки для
токарного верстата з числовим програмним управлінням (ЧПУ), застосовуючи для цього
алгоритм керування, що ґрунтується на статистичному прогнозуванні. Схема системи
управління можна застосувати до різних верстатів з різними системами ЧПУ, головна умова,
щоби система ЧПУ дозволяла підключення сторонньої електронно-обчислювальної машини
(ЕОМ). В статті розглянуто на прикладі верстата 16К20Ф3 з допомогою системи управління
ЧПУ 2Р22, застосування схеми управління точності та її математичне забезпечення, що
включає у собі як алгоритми обчислення величин корекції, так і процедури вибору
оптимальної послідовності. Окремо розглянуто етапи оцінювання точності та представлено
докладні алгоритми «Оцінка помилки налаштування та довірчих меж» та «Визначення сфери
дії незалежних випадкових факторів». В результаті проведених досліджень автоматичного
підналагодження за алгоритмом управління точністю обробки виявлено, що вихідна
послідовність розмірів деталей (тобто розмірів деталей, виготовлених з підналагодженням)
має постійне середнє значення, мало відрізняється від заданого розміру, і кореляційну
функцію незначно відмінну від нуля, що свідчить про повне вичерпання можливостей
подальшого підвищення точності обробки методами автоматичної налагодження, тобто
шляхом використання інформації про розміри раніше оброблених деталей.

УНІФІКАЦІЯ МЕТОДІВ ТЕХНІЧНОЇ ДІАГНОСТИКИ ТРУБОПРОВІДНИХ СИСТЕМ З МЕТОЮ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ БЕЗПЕЧНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

H. Hrinchenko , S. Artiukh , V. Hrinchenko , S. Nehodov — Tue, 29 Nov 2022 00:00:00 +0200

В статті розглянуто можливість застосування алгоритмів та методів технічної
діагностики та оцінювання залишкового ресурсу трубопроводів, що транспортують
енергоносії на основі методів контролю та оцінки технічного стану трубопроводів
енергетичного обладнання. Для підтвердження теоретичних припущень проаналізовано
технічні характеристики трубопроводу, що має в якості енергоносія водень та зроблено
розрахунок напружено-деформованого стану трубопроводу на основі побудованої кінцевоелементної моделі ділянки трубопроводу. Проведено розрахунку напруженого стану для
внутрішніх температурних навантажень трубопроводу при температурі 0° та -20°С, що дало
змогу виявити та оцінити напруження, що виникають на ділянці. В результаті проведеного
дослідження виявлено не значний вплив температур на стан трубопроводу та відхилення щодо
розподілу напружень. Спираючись на результати досліджень запропоновано уніфіковану
систему методів технічної діагности на основі системи типізації розрахунку залишкового
ресурсу трубопроводів при різних типах навантаження в залежності від температури та інших
технологічних характеристик трубопровідних систем на основі розробленого технологічного
коду. Такий підхід дає можливість проводити оцінку технічного стану шляхом вибору
відповідного методу розрахунку для трубопроводів різного призначення.

ПІДХОДИ ЩОДО ОЦІНЮВАННЯ РИЗИКІВ ФУНКЦІОНУВАННЯ СИСТЕМ ОБ’ЄКТІВ РІЗНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

H. Hrinchenko , Yu. Trishch, V. Hrinchenko , I. Bahaiev — Tue, 29 Nov 2022 00:00:00 +0200

В статті розглянуто підходи до оцінювання ризиків функціонування систем.
Проаналізовано та виокремлено основні проблеми при кваліметричному оцінювання ризиків, а
саме необхідності комплексного підходу до оцінювання ризиків та важливості оцінювання не
тільки функціонування окремих компонентів системи, а взаємозв’язку між ними, процесів, що
функціонують у системі. Запропоновано для кваліметричного оцінювання вважати ризиком
обернену величину надійності. На основі аналізу запропоновано оцінювання ризиків розділити
на дві моделі функціонування системи. Перша модель представлено таким параметром
надійності, як безвідмовність та характеризує розвиток системи до настання критичного
моменту, події, колапсу, а друга модель представлено таким параметром надійності, як
ремонтопригодність, що характеризує етап функціонування системи після настання критичної
події та характеризує відновлення функціонування системи, адаптацію до несприятливих
умов. Запропоновано в якості оцінювання ризиків функціонування систем фізико-статистичну
математичну модель на основі інтенсивності відмов та ймовірності відновлення роботи
системи. Такий підхід дає можливість оцінювати ефективність впровадження, організації та
функціонування системи, а найголовніше управляти та удосконалювати функціонування
системи на будь-якому етапі життєвого циклу.

ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ ВИМІРУ ТА КОНТРОЛЮ ПАРАМЕТРІВ СИСТЕМ ПАЛИВОПОДАЧІ ПАРОВИХ КОТЛІВ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ

G. I. Kanjuk , A.Yu. Mezerya, V. V. Homenko, T. Yu Vasilets , T. M. Fursova — Tue, 29 Nov 2022 00:00:00 +0200

В статті проведено аналіз та удосконалено систему виміру та контролю (регулювання)
параметрів систем спалювання палива в топках парових котлів теплових електростанцій, а саме
витрати твердого палива (пило-вугільної суміші) та активаторів горіння, які підвищують
ефективність спалювання низькосортних палив без суттєвої модернізації топок та інших
елементів парових котлів. Показано метод підвищення точності вимірювання та регулювання
подачі твердого палива в топку котла, заснований на одночасному вимірюванні частоти
обертання і обертаючого моменту на валу пиложивильника і дальшому обчисленні фактичного
значення витрати пилу в мікропроцесорній обчислювальній системі на основі диференціального
рівняння динаміки ротора пиложивильника. Показано можливість удосконалення математичної
моделі котельного агрегату як об'єкта керування. У модель включені параметри активатора
горіння, що покращує процес спалювання низькосортного палива. Наведені недоліки технології
використання активаторів горіння, основним з яких є необхідність точного дозування присадок
залежно від кількості і якості палива. Визначено можливий діапазон ефективності використання
активатора горіння, залежно від його витрати (залежність зміни умовної витрати палива від
умовної витрати активатора горіння при спалюванні вугілля). Визначено можливий економічний
ефект при використанні активаторів горіння, а саме підвищення коефіцієнту корисної дії при
спалюванні низькосортних палив. Наведена функціональна схема системи автоматичного
керування процесом подачі палива та активатора горіння в топку котла теплових електростанцій.
Система здійснює регулювання з урахуванням кількості та якості палива, що спалюється в топці
котельних агрегатів теплових електростанцій.

ОЦІНЮВАННЯ ЯКОСТІ ПРОЦЕСІВ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ БЕЗПЕКОЮ ПРАЦІ, ЗГІДНО ВИМОГ МІЖНАРОДНОГО СТАНДАРТУ ISO 45001:2018

N. Sorocolat , L. Fatieieva — Tue, 29 Nov 2022 00:00:00 +0200

Проведено аналіз вимог міжнародного стандарту ISO 45001:2018 на предмет
необхідності проведення моніторингу, вимірювань та аналізу показників якості процесів, в
результаті якого зрозуміло, що ефективність розроблення та впровадження системи
управління охороною здоров’я і безпекою праці залежить від методології оцінювання якості.
Проведено аналіз існуючих досліджень та публікацій з оцінювання процесів, у тому числі
пов’язаних з безпекою праці на виробництві, аналіз методів оцінювання, або методів
кваліметрії, аналіз статистичних методів оцінювання результатів вимірювань. Запропоновано
алгоритм моніторингу, вимірювання та оцінювання процесів, який може служити типовим
регламентним документом при впровадженні системи управління охороною здоров’я та
безпекою праці згідно вимог стандарту ДСТУ ISO 45001:2019. На першому етапі алгоритму
визначаються основні критерії, за якими буде оцінюватися той чи інший процес. На другому
етапі здійснюється вибір засобів вимірювальної техніки, обґрунтування інтенсивності
контрольних операцій, опрацювання результатів вимірювань тощо, для вирішення яких
потрібно наукове та технічне обґрунтування вибору тих чи інших процедур. Також на
другому етапі пропонується переводити різнорозмірні показники якості процесів у
безрозмірну величину. Для отримання оцінок показників якості процесів запропоновано
застосувати функцію помилок, яка забезпечує вимоги до показників якості, дозволяє
ефективно отримувати оцінки на безрозмірній шкалі, що дає можливості отримувати та
збільшувати кількість статистичної інформації. В залежності від наявності статистичної
інформації про оцінки якості процесів, а саме, від її кількості, з’являється можливість вибору
того чи іншого математичного апарату для ефективного моніторингу, оцінювання та
управління безпекою праці на виробництві.

АНАЛІЗ НОРМАТИВНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РОБОТИ ЕЛЕМЕНТІВ СИСТЕМ НИЗЬКОПОТЕНЦІЙНИХ КОМПЛЕКСІВ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ

A. Chebotarev , Yu. Bondarenko — Tue, 29 Nov 2022 00:00:00 +0200

В статті проведено аналіз існуючого нормативно-методичного забезпечення
ефективності елементів низькопотенційних комплексів теплових і атомних електростанцій, до
яких відносяться конденсатори, циркуляційні та конденсатні насоси, ежектори, системи
автоматичного керування окремим обладнанням та загальна система керування
низькопотенційним комплексом. Визначено роль системи низькопотенційного комплексу в
загальному балансі енергоблока електростанції за різними системами водопостачання.
Проведено аналіз наявності в існуючій нормативно-технічній та нормативно-методичній
документації нормативних методів забезпечення ефективності роботи систем
низькопотенційного комплексу теплових і атомних електростанцій та його основних
елементів, які гарантовано змогли б забезпечити мінімальні сумарні втрати енергії при
дотриманні необхідних показників надійності, екологічності, безпеки та інше. Встановлено,
що в існуючій нормативно-технічній документації є методи та методики розрахунку
енергоефективності роботи окремих елементів систем низькопотенційного комплексу, але
бракує методик та алгоритмів визначення параметрів елементів систем низькопотенційних
комплексів, які забезпечують максимальну енергоефективність як в номінальних режимах
роботи енергоблоків, так і во всьому діапазоні навантажень. Не досить повно сформульовані
універсальні нормативні методи структурно-параметричного синтезу енергоефективних
регуляторів автоматизованих систем керування, які гарантовано змогли б забезпечити високі
показники точності підтримки необхідних параметрів елементів систем НПК. Висунуто
вимоги до удосконалення існуючої нормативно-технічної документації, а саме: сформулювати
універсальні нормативні методи структурно-параметричного синтезу енергоефективних
систем керування елементами НПК за крітерієм мінімуму енергетичних втрат; системні та
кількісні показники, а також методи і засоби їх гарантованого технічного забезпечення.

МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ ПОГЛИНАЮЧОЇ ПОВЕРХНІ СОНЯЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ

I. Kyrysov , P. Budanov — Tue, 29 Nov 2022 00:00:00 +0200

У статті розглянуті та проаналізовані основні вимоги до тонкоплівкових сонячних
елементів: наявність базового шару з більшим показником поглинання оптичного
випромінювання; при утворенні гетеропереходу, необхідний відповідний широкозонний
шар; забезпечення ефективного збору зарядів шляхом електричного сполучення шарів;
надійність омічних контактів.
Виявлено основні складності, пов'язані з виробництвом тонких плівок, а саме з
теоретичними і практичними труднощами: границі зерен впливають на рекомбінацію,
струмоперенесення, дифузію й сегрегацію; існує проблема контактних явищ для структур з
декількох матеріалів через необхідність електричного сполучення різних шарів сонячного
елемента; точкові дефекти в тонкоплівкових сонячних елементах, недостатньо вивчені.
Визначено, що при виготовленні сонячних елементів, важливо оцінити якість кожного
з його шарів на етапі нанесення для того, щоб реально уявляти про їх кристалічну структуру,
хімічний склад, оптичні й електричні властивості.
Відзначається, що при тривалій експлуатації сонячних панелей і сонячних батарей,
відбувається значне зниження їх продуктивності, через погіршення основних параметрів:
коефіцієнта корисної дії й вихідної потужності.
Запропоновано, розглянути дослідження фізичних процесів у структурі
напівпровідникового шару сонячного елемента, а також вивчення фізичних властивостей
тонких плівок для сонячного елемента, на основі наступних основних методів дослідження:
сканувальна зондова (ємнісна) і тунельна мікроскопія (спектроскопія); атомна силова
мікроскопія; рентгеноскопія; електронний мікроаналіз; сканувальна електронна мікроскопія;
еліпсометрія; спектроскопічна еліпсометрія; електронна оже-спектроскопія; масспектрометрія вторинних іонів; фотолюмінісценція ; сканувальна лазерна мікроскопія
Показана також можливість застосування цілого ряду оптичних, електричних,
рентгенівських та інших досліджень, для оцінки якості плівок, що становлять структуру
сонячного елемента, а також їх використання, для оцінки технологічних процесів при
виготовленні сонячного елемента.
Обґрунтовано, що застосування описаних методів, сприяє розробці надійних, ефективних
і дешевих сонячних елементів, однак очевидно, що жоден метод діагностики, не здатний відбити
всю розмаїтість інформації, щодо параметрів тонкоплівкових сонячних елементів.