Вісник № 01. Нові рішення в сучасних технологіях

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/56992

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 11 з 11

Імітаційне моделювання процесу визначення параметрів шорсткості поверхні за допомогою комп'ютерних вимірювальних технологій
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Гугнін, Володимир Павлович; Перпері, Людмила Михайлівна; Голобородько, Ганна Михайлівна
Сучасні тенденції вищої освіти спрямовані на те, що освітній процес має ставати більш динамічним та гнучким, у тому числі при підготовці спеціалістів інженерного профілю у закладах вищої освіти. Під час пандемії, спричиненої COVID-19, більшість закладів перейшли на дистанційне навчання, у зв'язку з цим особливої актуальності набуває використання під час проведення лабораторних та практичних робіт віртуальних приладів, створених за допомогою графічного середовища програмування LabVIEW. Такі пристрої дозволяють проводити заняття дистанційно. У статті описано спроектований прилад для імітаційного моделювання процесу визначення параметрів шорсткості поверхні. Для реалізації цього завдання запропоновано модель розрахунку параметрів шорсткості поверхні, що враховує вплив геометричних параметрів різального інструменту та фізичних основ процесів різання обробки матеріалів. Процес моделювання виміру шорсткості проводиться у два етапи. На першому етапі проводиться моделювання руху щупа приладу по поверхні, що сканується, і звуку роботи приводу приладу. На другому етапі проводиться розрахунок параметрів шорсткості поверхні. Профіль шорсткості поверхні є суперпозицією теоретичного профілю, отриманого копіюванням профілю вершини різального інструменту на обробленій поверхні, та випадкового спотворення профілю внаслідок фізичних процесів різання. Для отримання координат точок теоретичного профілю розроблено алгоритм розрахунку поточного положення точки профілю залежно від співвідношення величин подачі та радіуса заокруглення різального інструменту. Зміна положення поточної точки теоретичного профілю поверхні внаслідок впливу фізичних процесів різання реалізується введенням випадкових коливань, накладених на профіль поверхні, які виробляє генератор випадкових чисел за законом рівної ймовірності. Описано методику обробки масиву координат точок профілю для отримання чисельних параметрів шорсткості поверхні Rz, Rа та Rmax. Застосування комп’ютерних вимірювальних технологій для вирішення задач в сфері інженерії при користуванні інформаційно-вимірювальною технікою надає змогу формувати у здобувачів здатність виконувати технічні вимірювання, одержувати, аналізувати та критично оцінювати отриманні результати вимірювань.
Алгоритмічне забезпечення моніторингу ідентичності циліндрових потужностей силових агрегатів на основі опрацювання даних непрямих вимірювань
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Борисенко, Анатолій Миколайович; Єнікєєв, Олександр Фанилович; Захаренков, Дмитро Юрійович; Зиков, Ігор Семенович; Мельников, Олександр Юрійович
Запропоновано частотно-модульований сигнал миттєвої швидкості обертання колінчастого вала в якості вхідної інформації при моніторингу ідентичності циліндрових потужностей двигуна внутрішнього згоряння. Алгоритмічне забезпечення побудовано на розв’язанні перевизначеної системи лінійних алгебраїчних рівнянь із оптимізацією рішення на основі методу найменших квадратів. Досліджено частотний та часовий методи подання сигналу вимірювальної інформації. При часовому поданні система алгебраїчних рівнянь являє собою баланс між значеннями сигналу флуктуацій першої маси у конкретні моменти часу та сумою розрахункових внесків циліндрів. Додаток до суми визначається добутком вагових коефіцієнтів на відповідну функцію внеску циліндру до сигналу флуктуацій. Ця функція розраховується як інтервал згортки між крутним моментом окремого циліндра та його передавальною функцією. В результаті розв’язання системи рівнянь отримаємо вагові коефіцієнти циліндрів, за допомогою яких визначаємо розподіл циліндрових потужностей силового агрегату. При порівнянні методик встановлено, що часовий метод подання забезпечує кращу продуктивність. Розроблено математичний апарат отримання оцінки максимальної правдоподібності параметрів детермінованих складових внесків окремих циліндрів у сигнал флуктуацій швидкості обертання першої маси колінчастого валу. Також пропонується алгоритм отримання оцінок вагових коефіцієнтів циліндрів, який реалізує кореляційний метод аналізу. Це забезпечує суттєве покращення співвідношення сигнал-завада у вимірювальній реалізації сигналу флуктуацій швидкості обертання колінчастого валу. Отримано аналітичний вираз для взаємної кореляційної функції між часовою реалізацією сигналу флуктуацій та крутним моментом першого циліндру. Розроблено схему алгоритму моніторингу ідентичності циліндрових потужностей силового агрегату. Досліджено невизначеність інформаційної технології опрацювання даних непрямих вимірювань та встановлено вимоги щодо метрологічних характеристик апаратних засобів для вимірювань сигналу миттєвої швидкості обертання колінчастого валу.
Вплив густини струму на процес формування оксидних покриттів на сплаві цирконію Е110
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Штефан, Вікторія Володимирівна; Нкука Мабіала, Беландр Дійовеле; Кануннікова, Надія Олександрівна; Лещенко, Сергій Анатолійович
На сьогоднішній день для захисту від корозії відомі бінарні, потрійні та четверні сплави цирконію, що містять у своєму складі залізо, хром і мідь, та мають явну перевагу перед ціркалоямі й бінарними сплавами з ніобієм щодо корозійної стійкості. Однак, недостатню увагу приділено дослідженням, спрямованим на вивчення процесу формування та морфології оксидних плівок на сплаві цирконію Е110. Даний напрямок досліджень має високий науково-технічний інтерес до розробки оксидних покриттів на металевих поверхнях, враховуючи широке застосування цирконієвих сплавів в атомній енергетиці як конструкційний матеріал при будівництві ядерних реакторів. У роботі розглянуті переваги методу мікродугового оксидування у порівнянні із іншими способами захисту цирконієвих сплавів від різних видів корозійних ушкоджень. Основним завданням роботи є дослідження впливу густини струму на процес формування та морфології оксидних плівок на цирконієвому сплаві. Встановлено, що одержані залежності напруги формовки від часу мікродугового оксидування цирконієвого сплаву в 1 моль/л пірофосфаті калію при різних густинах струму мають характерний класичний вигляд, що характеризуються трьома ділянками такими, як доіскрова, іскрова та мікродугова. Для більш детального вивчення процесу формування оксидних плівок та визначення моменту початку іскріння та мікродуг побудовано залежності швидкості зміни напруги dU/dt від напруги формовки. З'ясовано, що при підвищенні густини струму до 6 А/м² напруга іскріння зростає на 5 В, а при збільшенні до 10 А/м² – на 15 В, проте напруга мікродуг залишається незмінною. Отримано переважно суцільні, добре зчеплені із основою оксидні плівки світлосірого кольору на цирконієвому сплаві. Досліджено морфологію оксидних покриттів, отриманих на поверхні сплаву цирконію Е110 методом мікродугового оксидування у пірофосфаті калію при різних густинах струму. Показано, що оксидні плівки без тріщин та на поверхні спостерігаються нерівності із комірковою текстурою.
Influence of geometry of fusion line on decarbonization in dissimilar weld joints after heat treatment
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Nimko, Maksym
Welded joints of dissimilar steels are widely used in various components of the steam-water circuit at thermal and nuclear power plants. In such welded joints after tempering and during high-temperature operations, carbon migrates through the fusion surface from less alloyed steel to more alloyed steel due to the difference in the chemical potential of carbon in these steels. Decarburization in the weld-adjacent area of the heat affected zone of less alloyed steel, which occurs due to carbon migration, can lead to the formation of defects and subsequent failures in service. It was noticed that the thickness of the decarburized layer varies depending on the geometry of the fusion line: after heat treatment in places of convexity of the more alloyed weld in the base metal the thickness of the decarburized layer in the heat affected zone is less than in places of concavity of the weld. To numerically estimate the influence of the shape of the fusion line on the intensity of decarburization in the weld-adjacent zone, it is proposed to use a geomtric factor. The aim of the work was to find such a function for use as the geometric factor, which would allow to estimate locally the variable concavity of a complex curve (in our case - the fusion line) from a point outside the curve and express it through a scalar parameter. An integral function Фʟ(t) is proposed, which "scans" the fusion line L from the point t in the heat affected zone; the obtained numerical value of this function for each point t can be interpreted as the order of decarburization of this point during tempering or high-temperature operation at a given geometry of the fusion line L, and can be used to construct a scalar field of the decarburization order in the heat affected zone of less alloyed steel by implementation of Фʟ(t) using computer vision software.
Вивчення обладнання для проведення робіт з ущільнення ґрунту для об’єктів малого будівництва
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Васильєв, Олексій Сергійович; Яковенко, Андрій Михайлович; Пустовіт, Юрій Юрійович
Ущільнення ґрунтів різного складу широко застосовується при всіх видах будівництва. Для проведення цих робіт вітчизняною промисловістю випускаються різні види машини і обладнання. Номенклатура цих засобів безперервно розширюється. Росте також і їх потужність та вдосконалюються робочі органи. При цих умовах дуже важливим є питання підвищення продуктивності та якості роботи, що можливе лише при правильному виборі загальних конструктивних схем машин та їх параметрів. Одним з важливих параметрів процесу ущільнення є фактор часу або можливість змінювати вплив дії вібрації на оброблюване середовище. При збільшенні часу впливу робочого обладнання на матеріал, що ущільняється, або інтенсивності дії поліпшуються умови утворення структури шару, що укочується, і досягається його найбільша міцність. При виконанні робіт на приватних ділянках не великої площі компактна дорожня техніка, така як міні-каток знайшла широке застосування в процесі ущільнення ґрунтів, що передбачає роботу в обмеженому просторі. У цій роботі пропонується конструкція саме такої техніки, яка обладнана механізмом плавної зміни сили, що збуджує вібрацію. Для виконання операцій з ущільнення ґрунту під малогабаритні об’єкти нами запропоновано використовувати удосконалений ручний вібраційний каток з ступеневою зміною статичного моменту та автономним живленням від акумулятора, який з’єднаний з приводом через інвертор. Зміна статичного моменту відбувається за рахунок зміни кута нахилу від центру дебаланса до осі обертання валу. За необхідністю улаштувань основ під укладання різних дорожніх та декоративних покриттів при індивідуальному будівництві застосовується вібраційний каток, який не тільки має компактну конструкцію, але і не передбачає обов’язкові широко амплітудні маневрування для якісного ущільнення матеріалу. Зміна статичного моменту оператором під час руху дає змогу швидко підлаштовуватися на різні види ґрунту, а робота від акумулятора дозволяє деякий час не бути прив’язаним до мережі живлення, що дає додаткову перевагу, особливо важливу при роботі на віддалених об’єктах будівництва.
Дослідження процесів сорбційного вилучення фенолу композиційним сорбентом F300-MnO₂
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Хохотва, Олександр Петрович; Бутченко, Людмила Іванівна
Фенольні сполуки є широко розповсюдженими забруднювачами стічних вод, які утворюються у нафтовій та нафтохімічній промисловості, конверсії вугілля та при виробництві фенолу. Феноли широко використовуються для комерційного виробництва найрізноманітніших пластмас, що використовуються як конструкційні матеріали для автомобілів та обладнання, при виготовленні епоксидних смол та клеїв. Скидання фенольних вод у водойми й водотоки різко погіршує їх загальний санітарний стан, впливаючи на живі організми не тільки своєю токсичністю, але й значною зміною режиму біогенних елементів і розчинених газів. Серед методів вилучення фенолів зі стічних вод великою різноманітністю відзначаються окиснювальні методи, а саме: фотохімічне, аеробне біологічне, ферментативне, електрохімічне окислення, окислення озоном. Робота присвячена дослідженню умов вилучення фенолу з використанням композиційного сорбенту з активною окислювальною фазою. У роботі отримано композиційний сорбент F300-MnO₂ шляхом осадження диоксиду марганцю на поверхні пор активованого вугілля Filtrasorb 300. Вивчено умови модифікації активованого вугілля розчином КMnO₄ для інтенсифікації процесу видалення фенолу з водних розчинів. Встановлено, що найкращий ефект очистки води досягається при модифікації вугілля розчином КMnO₄ з концентрацією 0,025 моль-екв/дм³ протягом 5-15 хв. Досліджуючи вплив рН на ефективність видалення фенолу композиційним сорбентом та немодифікованим вугіллям, встановлено, що найвищий ступінь видалення фенолу з води спостерігався у слабокислому середовищі: при рН 4-5 для F300-MnO₂ і при 5-6 для немодифікованого вугілля F300. Отримані ізотерми сорбції фенолу на F300 і F300-MnO₂ показали, що модифікація розчином КMnO₄ посилює сорбційну здатність вугілля. Ефект окисного видалення забруднювачів більш помітний при проведенні процесу протягом відносно тривалого часу (кілька днів або тижнів). В інакшому випадку лімітуючими чинниками стають зменшена питома площа поверхні сорбенту внаслідок її часткового заповнення наночасточками MnO₂, і дифузія всередині зерен композиційного сорбенту, внаслідок яких вилучення фенолу немодифікованим вугіллям стає більш ефективним.
Punctured NCC codes for information protection in information and measurement systems
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Krylova, Victoria; Tverytnykova, Elena; Vasylchenkov, Oleg; Kolisnyk, Tatyana
During development and design of information-measuring systems, enabling to carry out collection, processing and transmission of information, one of the main problems is the choice of effective methods of information protection against defects in noisy communication channels. Effective use of frequency-time resources of information communication channels, as the most valuable part of the information transmission system, is the key to provide reliable delivery of transmitted messages. One of effective directions of reliability increase and information transfer reliability in information-measuring communication networks is implementation of methods and algorithms of noise-resistant coding, providing for detection and coping with errors, arising due to interferences in the communication channel. In this case, the choice in favor of one or another coding method depends on the information characteristics of the data channel. Parameters of the noise coder must be coordinated with the source of the message, the communication channel, as well as the requirements for the reliability of bringing information to the recipient. The problem of obtaining a wide range of codec parameters with simultaneous preservation of the unified macrostructure of the codec in communication systems causes the need for research on the development of adaptive algorithms for error information protection. In the article the research results of the characteristics of variable rate slot convolutional codes for adaptive coding/decoding in information-measuring systems of information transmission are proposed. Consequently, when creating communication networks, there is no need to use a large number of different codecs, even with completely different requirements to the code rate, channel rate and gain due to coding. In addition, there is a real opportunity to create terminal equipment, working on unified algorithms of protection against errors and access.
Енергетичні витрати плодів вишні протягом зберігання за обробки полісахаридними композиціями
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Василишина, Олена Володимирівна
Показано, що плоди вишні є цінною плодовою культурою з обмеженим терміном зберігання, тому нині актуальною є розробка нових технологій тривалого зберігання плодів із застосуванням післязбиральної доробки. Досліджено фізичні та фізіологічні властивості плодів вишні за обробки полісахаридними композиціями. Показано вплив попередньої обробки розчинами саліцилової кислоти та хітозану на плоди вишні, проходження інтенсивності дихання та тепловиділення. Для проведення досліджень плоди вишні поширених в Україні сортів Шпанка та Лотівка обприскували водним розчином 50мг/л чи 100мг/л саліцилової кислоти, 0,5% чи 1% водним розчином хітозану. Через добу плоди знімали з дерев, укладали в ящики по 5 кг, зберігали за температури 1 ± 0,5°С та відносної вологості повітря 95 ± 1 % за варіантами: контроль ‒ необроблені плоди та вишні, оброблені розчином саліцилової кислоти чи хітозану. Попередня обробка плодів вишні розчином саліцилової кислоти зумовила зниження інтенсивності дихання з 7,0-13,0 мг СО₂/кг·год та 12,0-18,0 мг СО₂/ кг·год, що сприяло зменшенні тепловиділення 0,07…0,14 та 0,13…0,19 кДж/т·добу, та продуктивності вентиляції в 1,5…1,9 рази. Інтенсивність тепловиділення плодів вишні, оброблених розчином хітозану, порівняно з контролем була нижчою і складала 0,16 − 0,32 кДж/т·добу, порівняно 0,2 − 0,33 кДж/т·добу в контролі за швидкості вентиляції 7,4 − 12,35 м³/т·год (контроль) і 5,93 − 11,95 м³/т·год для оброблених плодів вишні. Тому попередня обробка розчином саліцилової кислоти та хітозану сприятиме зниженні температури насипу плодів за нижчої продуктивності вентиляції.
Метод активації плівок телуриду кадмію для формування ефективних сонячних елементів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Хрипунов, Максим Геннадійович; Хрипунов, Геннадій Семенович; Доброжан, Андрій Ігорович; Шелест, Тетяна Миколаївна; Кривоніс, Світлана Станіславівна
Досліджувався вплив відпалу у фреоні на кристалічну структуру плівок телуриду кадмію, отриманих сублімацією в замкнутому об’ємі, а також вихідні параметри і світлові діодні характеристики сонячних елементів виготовлених на основі цих плівок. Відпал приладових структур проводився при температурі 400 °С протягом різного часу. Дослідження кристалічної структури проводилися методом рентгендифрактометричного аналізу. Ці дослідження показали, що відпал у фреоні призводить до перекристалізації плівок телуриду кадмію, що зменшує мікронапруження про що свідчіть зменшення періоду решітки після відпалу від а = 6.491 Å до а = 6.488 Å. Проведено дослідження впливу часу відпалу у фреоні на вихідні параметри та світлові діодні характеристики сонячних елементів. Для цього були досліджені світлові вольт-амперні характеристики приладових структур ITO/SnO₂/CdS/CdTe, які піддавалися відпалу протягом 20-40 хвилин. Встановлено, що оптимальний час відпалу у фреоні становив 30 хвилин. Показано, що в результаті відпалу у фреоні протягом 30 хвилин сонячні елементи на основі таких плівок мають найбільшу ефективність 11.7 %. Моделювання впливу світлових діодних характеристик на коефіцієнт корисної дії показало, що зростання ефективності сонячних елементів при збільшенні часу відпалу у фреоні до 30 хвилин обумовлено зменшенням густини діодного струму насичення. Зниження коефіцієнта корисної дії при подальшому збільшенні часу відпалу до 40 хвилин пов’язане зі зниженням шунтувального опору. Також показано, що витримка сонячних елементів при освітленні протягом 20 хвилин в режимі АМ1.5 призводить до додаткового збільшення їх ефективності до 12.2 %. Згідно з результатами моделювання, таке підвищення також обумовлено зниженням густини діодного струму насичення.
Використання методів дослідження операцій для оптимізації автомобільних перевезень масових вантажів в агропромисловому комплексі
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Мороз, Микола Миколайович; Загорянський, Володимир Георгійович; Гайкова, Тетяна Владиславівна; Кузєв, Ігор Олегович
Розроблено оптимізаційну модель із застосуванням методів лінійного програмування та мережного аналізу для визначення маршруту вантажних автомобілів при перевезеннях масового однорідного вантажу. Дослідження виконувалося шляхом економіко-математичного моделювання потоків однорідного масового вантажу між постачальником та кількома споживачами (на прикладі перевезень твердих органічних добрив від сховища до полів сівозміни та між ними). Встановлено, що обсяг автомобільних перевезень органічних добрив для доставки з місць зберігання на поля сівозміни у сільськогосподарських регіонах країни дуже великий. У сільськогосподарському виробництві дуже трудомістким і складним у плані організації, матеріально-грошових і трудових витрат є визначення оптимального маршруту перевезень, зокрема великих обсягів добрив. Витрати, пов'язані з перевезенням такої кількості добрив, дуже великі, що зумовлює необхідність оптимізації цього процесу. Виконано дослідження узагальнених потокових завдань у мережевій постановці на прикладі автомобільних перевезень твердих органічних добрив на поля сівозміни методами дослідження операцій. Оптимізувати параметри даного транспортного процесу можна за допомогою розробки його моделі з використанням методів лінійного програмування та мережевого аналізу та проведення розрахунків за нею. Маршрут перевезень, при якому сумарні витрати на автомобільні перевезення будуть мінімальними, буде оптимальним для транспортного процесу, що розглядається. Критерієм ефективності варіанта вибору (цільовою функцією математичної моделі) є сумарні витрати на перевезення даного обсягу вантажу від постачальника до кількох споживачів за умови їх мінімізації. Виділено фактори, що визначають дані витрати та розроблені розрахункові залежності для їх визначення. Набув подальшого розвитку комплексний метод оптимізації технології перевезень автомобільним транспортом органічних добрив у господарствах. Розроблена модель може бути використана підприємствами-постачальниками автотранспортних послуг, господарствами для збільшення обсягів та підвищення ефективності перевезень автомобільним транспортом добрив та інших масових вантажів. Представляється перспективною розробка за даною моделлю алгоритму та програми для визначення оптимального маршруту руху автомобілів для розподілу даного обсягу вантажу.
Проектування та аналіз якості добового раціону харчування для дітей молодшого шкільного віку
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Запаренко, Ганна Володимирівна; Борисова, Аліна Олексіївна; Якименко-Терещенко, Наталія Василівна; Олійник, Наталія Юріївна; Гонтар, Тетяна Борисівна
Розглянуто проблему проектування збалансованого раціону харчування для дітей молодшого шкільного віку як важливий важіль корегування стану здоров’я дітей та дорослих. Показано, що харчування дітей відрізняється низкою ознак від харчування дорослих, зокрема вимагає надходження кальцію в легкозасвоюваному вигляді, вмісту більшої кількості нутрієнтів та енергії в розрахунку на одиницю маси тіла, вимагає використання щадних способів обробки продукції, таких як варіння, тушкування та запікання, вилучення деяких інгредієнтів із раціону тощо. Запропоновано використовувати для проектування раціонів математичні моделі рецептурного та нутрієнтного складу раціонів, що враховують обмеження на вміст сировини у раціоні, співвідношення, що забезпечують високий рівень збалансованості жиру, кальцію, фосфору та магнію, а також умови збагачення раціонів певними дефіцитними у харчуванні нутрієнтами відносно добових потреб у них. На основі попередніх розрахунків, проведених з використанням табличного процесора MS Excel, обґрунтовано вибір цільової функції для кожної моделі раціону. З використанням запропонованих моделей розроблено чотири раціони одноразового споживання для дітей молодшого шкільного віку – перший і другий сніданок, обід та вечерю, що разом утворюють добовий збалансований та різноманітний раціон. Раціони спроектовано на основі традиційної або достатньо поширеної в Україні сировини із залученням лише натуральних інгредієнтів, дозволених чинним законодавством України для використання в шкільному харчуванні. В результаті оптимізації, проведеної з використанням методу вбудованих функцій у системі MathCAD, отримано оптимальні величини вмісту сировинних інгредієнтів в раціонах. На основі отриманих даних скомпоновано меню добового раціону. За результатами відпрацювання рецептур страв запропонованого раціону відзначено їх високу якість та показано можливість подальшого застосування в дитячому та шкільному харчуванні. За результатами аналізу збалансованості нутрієнтів у складі запропонованих раціонів одноразового споживання та добовому раціоні доведено їх високу якість.