Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Машинознавство та САПР

Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/65765

Офіційний сайт http://misapr.khpi.edu.ua/

У збірнику представлені результати досліджень кінематики, динаміки, напружено-деформованого стану елементів сучасних машин, а також методи, моделі та системи їх автоматизованого проектування. Публікуються статті, що стосуються розробки систем автоматизованого проектування, застосування математичного моделювання в техніці, впровадження інформаційних технологій і розробки програмного забезпечення.

Рік заснування: 1961. Періодичність: 2 рази на рік. ISSN: 2079-0775

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 29

Determination of characteristics of fatigue cracks growth in the axles of railway carriages
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Khomiak, Yuriy; Kibakov, Oleksandr; Gerasymov, Igor
Providing damage resistance is the most important requirement presented to railway axles. This paper provides a detailed review of the characteristics of resistance to fatigue crack growth in axles made of EA4T steel (25CrMo4). This steel is typical for axles of high-speed rolling stock. Resistance to fatigue crack growth is defined by the nature of the Paris-Erdogan curve da/dN=CKm, the parameters of which are the coefficient C and the exponent m. Determination of these parameters is based on the results of fatigue tests with the samples or with full-scale axles having cracks. The analysis of numerous scientific papers has shown that for the specified steel there is a significant scatter in the values of these parameters. This scatter is caused by a number of factors, the main of which are: the difference in test objects (from small samples of the SE(B) type to full-scale rolling axles 190 mm in diameter); the difference in loading methods (tension-compression, flat bending, circular bending); the variation of mechanical properties of EA4T steel. In the paper the models of surface fatigue crack geometry are analyzed and semi-elliptical shape of crack front line is selected as the most acceptable. The significant scatter in the values of the parameters m and C prevents to establish reliably the residual life of axles with cracks, which is an important characteristic for practical forecasting of axle survivability. The technique for parameters m and C optimization in view of semi-elliptical shape of the crack front line has been developed. The relationship linking the parameters m and C has been established. The method for determining the residual life of the axle by the criterion of non-destruction is proposed. The dependence between the residual life and the value of the parameters of the Paris-Erdogan equation in the development of fatigue failure is established. The procedure for axles monitoring timeframes setting to prevent their fatigue failure is discussed.
Аналіз досліджень планетарних коробок передач бронетанкової техніки (оглядова стаття)
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Сєриков, Володимир Іванович
Робота присвячена огляду сучасних тенденцій дослідження та використання планетарних коробок передач бронетанкової техніки. Проведено аналіз сфер застосування механічних трансмісій. Описані переваги та недоліки використання шестеренних коробок передач у складі механічних трансмісій. Розглянуто конструктивні особливості використання зубчастих передач у трансмісіях. Визначені вимоги до шестеренних коробок передач у складі трансмісій. Проаналізовані переваги та недоліки використання планетарних коробок передач та сфери їх використання. Розглянуто класифікацію механічних регульованих передач за загальними ознаками, а також індивідуальними. Проведено огляд виконання умов підвищення надійності з урахуванням конструктивних особливостей ступінчастих коробок, які поділяють на три групи: прості коробки передач (з нерухомими осями валів); планетарні коробки передач (з рухомими осями валів); комбіновані (поєднання простої та планетарної коробки передач у одному агрегаті). Виконано стислий огляд сучасних підходів до моделювання планетарної коробки передач, що враховують інерційні, пружні, дисипативні, трансформаторні та фрикційні властивості, враховують інші характерні риси планетарного ряду. Здійснено аналіз відомих способів вирішення проблем такого моделювання. Проаналізовано сучасні методики розрахунків на міцність планетарних редукторів, у тому числі із частковим руйнуванням, та відповідні програмні комплекси. З’ясована потреба у розробленні більш досконалих математичних моделей, які адекватно описують напружено-деформований стан у зубчастих зачепленнях.
Аналіз конструкцій, моделей та методів дослідження динаміки високообертових елементів танкових двигунів (оглядова стаття)
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ткачук, Микола Анатолійович; Назаренко, Сергій Олександрович; Грабовський, Андрій Володимирович; Ткачук, Микола Миколайович; Шуть, Олександр Юрійович; Ліпейко, Андрій Іванович; Вейлер, Володимир Сергійович; Марусенко, Олексій Миколайович; Прокопенко, Микола Вікторович; Марусенко, Світлана Іванівна; Васильєв, Антон Юрійович; Гречка, Ірина Павлівна; Храмцова, Ірина Яківна
При оснащенні танкових двигунів високообертовими елементами виникає низка проблем. Вони повязані з необхідністю аналізу напружено деформованого стану та критичних режимів обертання цих елементів. Відповідно, потребує поглибленого аналізу вимоги та конструктивні рішення двигунів та їхніх високообертових елементів. Крім того, привертають увагу сучасні дослідження динаміки двигунів. Також слід звернути увагу на аналіз існуючих конструкцій систем турбонаддуву танкових двигунів. При цьому важливим є аналіз моделей та методів дослідження статичного та динамічного напружено-деформованого стану робочих коліс турбокомпресорів. Здійснений аналіз проблемних аспектів два можливість відзначити, що натепер проблема дослідження напружено-деформованого стану та критичних режимів обертання високообертових елементів танкових та двигунів для бронетехніки не має завершеного вирішення. Потрібні нові підходи, моделі та методи і засоби дослідження, що створюють основу для обґрунтування прогресивних технічних рішень.
Аналіз нелінійних жорсткісних характеристик пружних опор компресора нагнітача повітря
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ткачук, Микола Миколайович; Грабовський, Андрій Володимирович; Ткачук, Микола Анатолійович; Шуть, Олександр Юрійович; Ліпейко, Андрій Іванович; Овчаров, Єгор Миколайович; Цимбал, Ганна Іванівна; Вейлер, Володимир Сергійович; Клочков, Ілля Євгенович; Кислиця, Денис Валерійович
Вібрації роторних систем значною мірою визначаються пружними характеристиками опор. У загальному випадку залежність переміщень від сили для таких опор є нелінійною. Це стосується підшипникових опор різних типів. Крім підшипників, у опорах роторних систем застосовуються також пружні елементи. Вони призначені для зміни загальної жорсткості опор. У роботі проаналізовано радіальну жорсткість гнучких кільцевих демпферів, що використовуються в опорах ротора. Для цього запропоновано два основних підходи. Перший – це звичайне моделювання цієї проблеми контактної механіки методом скінченних елементів. Другий – це аналітичний метод, який можна використовувати як альтернативу дорогим чисельним обчисленням. Цей метод базується на принципі мінімальної додаткової енергії. Розроблено спеціальне варіаційне формулювання в закритій формі із використанням балкової апроксимації Ейлера-Бернуллі для пружного кільця та спрощеної моделі нормального контакту на фланцях кільця. Було показано, що поверхневі допуски деталей мають істотний вплив на радіальний відгук гнучкого кільця, який може стати нелінійним. Щільне прилягання кільця з обох сторін робить його значно жорсткішим, а нещільне прилягання призводить до вільного руху ротора та значно слабкішого гасіння його руху. Обидва методи дали результати, які узгоджуються для розглянутих випадків. За рахунок варіювання їх конструктивних параметрів можливе відлаштування від критичних режимів роботи роторних систем.
Визначення втрат потужності внаслідок періодичного стискання розширення мастило–повітряної суміші між зубцями зубчастих коліс. Частина 1. Математична модель
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Башта, Олександр Васильович; Носко, Павло Леонідович; Бойко, Григорій Олексійович; Мельник, Володимир Борисович; Башта, Алла Олексіївна
При одночасному контакті двох пар зубців між їхніми активними профілями утворюється замкнений об’єм мастило–повітряної суміші. Процес зменшення цього об’єму призводить до виникнення такого негативного явища, як періодичне стиснення і розширення масляно-повітряної суміші в об’ємі. За високих швидкостей обертання зубчастих коліс спостерігається різке підвищення тиску масляно-повітряної суміші і, як наслідок, виникнення додаткової вібрації зубчастої передачі. Швидкість витікання мастило–повітряної суміші може досягати швидкості звуку, що спричиняє додатковий шум під час експлуатації зубчастої передачі, а за високих частот обертання в замкненому між зубцями шестерні та колеса просторі виникає гідравлічний удар, результатом якого є кавітація. Представляючи косозубе колесо як сукупність прямозубих коліс, зміщених одне відносно одного в тангенціальному напрямку, математична модель зводиться до опису термодинамічних процесів у послідовних ізольованих порожнинах. Представлено математичну модель періодичного стискання-розширення масляно-повітряної суміші в замкненому між зубцями просторі, яка враховує площі поперечних перерізів осьових і радіальних потоків мастило–повітряної суміші, тиск навколишнього середовища, замкненого в простір між зубцями, швидкість радіального потоку мастило–повітряної суміші, миттєвий об’єм замкненої між зубцями елементарної порожнини та поточний тиск в і й порожнині.
Вплив складу синтезованого газу на процес згоряння суміші у двигуні внутрішнього згоряння
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Хрібік, Андрей; Полоні, Маріан; Магдолен, Любош; Майкут, Андрей; Протасов, Роман
Стаття присвячена застосуванню низькоенергетичного синтезованого газу (синтез-газу) в якості палива для двигунів внутрішнього згоряння, які у свою чергу передають механічну енергію до когенераційної установки (комбінованого виробництва тепла та електроенергії). Подібні енергетичні установки дозволяють досягти високих значень сумарного ефективного ККД при використанні звичайного двигуна внутрішнього згоряння з іскровим запаленням. Аналізовані синтез-гази можуть бути отримані методом газифікації побутових відходів з доступом до повітря. Досліджено вплив складу компонентів синтезованого газу на внутрішні параметри двигуна внутрішнього згоряння. Процес подачі палива до двигуна керувався стандартним блоком з підключенням до нього декількох датчиків в камері згоряння та випускному колекторі. Робота двигуна на всіх сумішах синтез-газів порівнювалася з роботою на чистому метані. Аналіз показує, що падіння показників ефективності у вигляді індикаторного середнього ефективного тиску коливається від 10% до 40% порівняно з роботою на чистій метановій суміші. Зі збільшенням частки водню в синтезованому газі збільшується жорсткість ходу двигуна, а також швидкість тепловиділення. При вмісті в синтез-газі високої частки монооксиду вуглецю жорсткість ходу двигуна була найнижча. Представлені результати дозволяють аналізувати процеси, які відбуваються в двигуні внутрішнього згоряння, а також вплив складових синтезованого газу, виробленого з відновлюваних джерел енергії. Це дозволить налаштувати процес виробництва газу таким чином, щоб досягти якомога найвищих енергетичних та економічних показників його утилізації в когенераційній установці.
Забезпечення точності при обробці об'єктів важкого машинобудування портативними верстатами
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Яковенко, Ігор Едуардович; Пермяков, Олександр Анатолійович; Басова, Євгенія Володимирівна; Котляр, Олексій Віталійович; Руденко, Олексій Олексійович
Проаналізовано основні компонувальні особливості портативних верстатів відносно до стаціонарних верстатів різних груп. Встановлено перспективи та ринкові тенденції, які вказують на поступове зростання використання обладнання даного класу при вирішенні завдань ремонту та модернізації різних об'єктів важкого та енергетичного машинобудування, а також у звичайному машинобудівному виробництві. Встановлено основні причини, що впливають на точність формоутворення поверхні при обробці портативними верстатами як з боку компонувальної структури обладнання, так і з боку технологічних параметрів процесу формоутворення. Розглянуто питання взаємозв'язку компонувальних рішень зі схемою базування портативного верстата на об'єкті обробки та кінематичною схемою формоутворення. На підставі цього взаємозв'язку встановлено та проаналізовано фактори, що впливають на точність формоутворення, що стало основою запропонованого методу управління точністю на ранніх етапах створення портативних верстатів, а саме за рахунок використання агрегатномодульного принципу компонування обладнання на етапі проєктування портативних верстатів. На підставі проведених досліджень запропоновано методику проєктування портативних верстатів, що забезпечує управління точністю обробки, компонування яких засноване на агрегатно-модульному принципі з використанням паспортизації технологічних модулів.
Завдання з удосконалення моделей динаміки циліндричних роликових вальниць
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Гайдамака, Анатолій Володимирович; Лукашов, Андрій Сергійович
Проєктування конструкцій сепараторів вальниць на основі емпіричних даних не дає можливості оцінити вплив багатьох конструкційних та експлуатаційних факторів. Тому виникає потреба у розробці аналітичних моделей функціонування вальниць кочення для визначення вели чин навантажень, які діють з боку деталей вальниці на сепаратор. Для цього необхідно удосконалити моделі статики, кінематики і динаміки вальниць. В цій публікації розглядаються найбільш навантажені вальниці з циліндричними роликами нормального класу точності, які на відміну від вальниць з конічними роликами допускають вищу швидкість експлуатації. Відсутність науково обґрунтованої моделі кінематики циліндричних роликових вальниць нормального класу точності не дозволяє побудувати адекватну модель їх динаміки, а отже оцінити роботоздатність їх деталей, що впливає на надійність опорних вузлів машин. За аналізом технічної літератури встановлено, що переважна більшість сучасних публікацій з моделей динаміки присвячена швидкісній групі, яку застосовують в авіаційній та космічній галузях. Динаміка нешвидкісних циліндричних вальниць кочення важких режимів експлуатації найбільш досліджена для опорних вузлів рухомого складу залізничного транспорту. Сформульовано основні завдання з удосконалення моделей динаміки нешвидкісних циліндричних роликових вальниць нормального класу точності, які спрямовані на удосконалення моделей кінематики і дослідження динаміки вальниць у навантаженій і ненавантаженій зовнішніми силами зонах з урахуванням перекосу кілець і деформації сепаратора. Завдання з удосконалення моделей динаміки включатимуть розробку 3D-моделей в частині взаємодії сепаратора з роликами у зоні радіального навантаження і сепаратора з базуючим кільцем з урахуванням перекосів деталей. Нові моделі динаміки вальниці дозволять визначати сили взаємодії деталей при будь-яких режимах експлуатації для оцінки їх роботоздатності і проєктування оптимальних конструкцій сепаратора.
Картини течії газу у високонапірному відцентровому компресорі
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Роговий, Андрій Сергійович; Азаров, Андрій Сергійович; Овчаров, Єгор Миколайович; Шудрик, Олександр Леонідович; Толстий, Павло Вячеславович
Розвиток тривимірного моделювання та аналізу течії на основі розв'язання рівнянь Нав'є-Стокса осереднених за Рейнольдсом, дає можливість більш якісно визначити характеристики та параметри течії, але потребує значно більших витрат часу на розрахунок та доведення або верифікацію використаних математичних моделей з метою отримання мінімальних помилок розрахунку. Метою роботи є визначення картин течії газу у високонапірному відцентровому компресорі на основі числових методів розрахунку течії та порівняння інтегральних характеристик роботи з експериментальними даними. Підтверджено адекватність використаної математичної моделі зі зміщенням витратної характеристики на 0,3 кг/с. Тим не менш, максимальне неспівпадіння визначення співвідношення повних тисків дорівнює 8 % у зоні оптимальних значень витрат зі зміщенням за витратою. Максимальна помилка визначення ККД – 9 %. У зоні оптимальних значень за умови зміщення витратної характеристики помилка розрахунку ККД не перевищує 2 %. В розрахунку відбувається зривання характеристики компресора раніше за менших витрат, що приводить до значної помилки розрахунку у цій зоні. Розподіл тисків вздовж лопатей робочого колеса та дифузора показав шляхи оптимізації форми лопаті для збільшення ефективності роботи компресора: відбувається перехрещення ліній розподілів для оптимального режиму лопаті ротора; лопать спліттера працює в нормальному режимі, але можна покращити розподіл за рахунок покращення форми лопаті в початковій дільниці; перехрещення ліній розподілу тиску для оптимального режиму показує на недостатньо якісну роботу дифузора, що може бути покращено за рахунок зміни форми лопаті. Для більш якісного математичного опису картин течії в компресорі доцільно використовувати SST-модель турбулентності та більшу кількість елементів. Числовим шляхом побудовано характеристики компресора та визначено інтегральні параметри роботи.
Математична модель та алгоритм оптимізації за критерієм мінімальних контактних напружень зубчастих передач з опукло-увігнутим контактом
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Левін, Нікіта Олександрович; Устиненко, Олександр Віталійович; Бошанскі, Мірослав; Протасов, Роман Васильович; Бондаренко, Олексій Вікторович; Андрієнко, Сергій Володимирович
Зниження маси та габаритів зубчастих передач є актуальною задачею сучасного машинобудування. Одним із перспективних шляхів її розв'язання є застосування зачеплення з опукло-увігнутим контактом зубців. Дослідження присвячено розробці математичної моделі та алгоритму оптимального проєктування циліндричних зубчастих передач з опукло-увігнутим контактом робочих поверхонь. Критерій оптимальності: мінімальні контактні напруження з урахуванням конструктивних, геометричних та технологічних обмежень. Побудовано цільову функцію для випадка мінімізації контактних напружень: контактні напруження σH у зачепленні повинні приймати мінімально можливе значення при виконанні усіх обмежень. Визначені змінні проєктування: кут зачеплення в полюсі αС, радіус кривизни верхньої частини лінії зачеплення rkh, радіус кривизни нижньої частини лінії зачеплення rkd. Обрано метод розв’язання задачі оптимального проєктування – зондування простору параметрів проєктування. У якості пробних точок використовуються точки ЛПτ-послідовності. Розроблено алгоритм оптимального проєктування зубчастої передачі. Він враховує конструктивні, технічні та технологічні особливості останньої, а також дають змогу підвищити точність розрахунків за рахунок керуванням похибками обчислень. Основні етапи роботи алгоритму наступні: задання вхідних даних (числових обмежень на змінні проєктування, а також параметрів передачі та її навантаження); генерування ЛПτ-послідовності для змінних проєктування з одночасним урахуванням їхніх числових обмежень; перевірка функціональних обмежень; додаткові перевірочні розрахунки (при необхідності) контактної міцності зачеплення; формування масиву можливих варіантів розв'язку; пошук найкращого варіанта розв'язку (пробної точки, що відповідає мінімальному значенню цільової функції) шляхом сортування масиву.
Метаевристичні алгоритми. Метафори-стратегії (оглядова стаття)
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Бондаренко, Олексій Вікторович; Устиненко, Олександр Віталійович; Сєриков, Володимир Іванович
Описано актуальність освітлення сучасних метаевристичних алгоритмів, освітлено ряд термінів та взаємозв'язків між ними, необхідність проведення класифікації, а також метафор, що використовуються для опису алгоритмів. Це дає змогу зрозуміти необхідність висвітлення вказаної теми та проведення досліджень літературних джерел стосовно питання. Розглянуто ряд термінів і категорій, а також взаємозв'язків між ними, що дало змогу запропонувати класифікацію метаевристичних алгоритмів. Запропоновано підхід до класифікації метаевристичних алгоритмів, що базується на термінах та поділі категорій, взятих з природничих наук. Відповідно до назв класів відбувається і їх наповнення. Це дає змогу об'єднати певний сегмент знань у кластер з єдиною термінологією. Розглянуто категорію "метафора" та її функції при формуванні метаевристичних алгоритмів, це дало змогу глибше зрозуміти можливості використання метафор у науковій діяльності та сформувати перелік вимог до них при описі алгоритмів. Проведено огляд цікавих, оригінальних та різноманітних метаевристичних алгоритмів, що дало змогу зрозуміти сучасні тенденції стосовно цього питання, визначити переваги та недоліки алгоритмів, а також зрозуміти та сформувати роль метафори при їх створенні чи описі. Також, огляд дає можливість виділити два інтелектуальних напрямки використання метафор: допомога підвищення розуміння та інтенсифікація донесення ідеї до цільової аудиторії вже розробленого алгоритму чи стратегії та розробка нових алгоритмів чи стратегій пошуку оптимальних параметрів. Розглянуто систему формування та оформлення нового знання і ролі метафори у ній. Сформовано системний трикутник "ідея-алгоритм-метафора", а також можливі шляхи розвитку в цій системі, що дає можливість визначення чи вибору розробником певного шляху та наступних його етапів.
Моделі динаміки та напружено-деформованого стану елементів перехідної силової конструкції підбаштового листа легкоброньованих машин
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Мормило, Яков Михайлович; Жадан, Володимир Андрійович; Данильченко, Вячеслав Петрович; Ткачук, Микола Миколайович; Грабовський, Андрій Володимирович; Троценко, Володимир Володимирович; Набоков, Анатолій Володимирович; Рікунов, Олег Миколайович; Ткачук, Микола Анатолійович; Васильєв, Антон Юрійович; Деревянкін, Роман Павлович; Коба, Андрій Миколайович
У роботі описана параметрична модель динаміки та напружено-деформованого стану елементів перехідної силової конструкції підбаштового листа легкоброньованих машин. Як варійовані параметри задіяні масово-інерційні характеристики бойового модуля, товщина та габаритні розміри підбаштового перехідного листа, а також темп стрільби та калібр озброєння бойового модуля. Досліджено вплив товщини перехідного підбаштового листа на власні частоти і форми коливань. Також визначено реакцію конструкції на дію імпульсних реактивних сил віддачі при стрільбі із бойового модуля. На основі здійснених розрахунків для тестової конструкції установлені закономірності впливу варійованих параметрів на динаміку та напружено-деформований стан елементів перехідної силової конструкції підбаштового листа легкоброньованих машин. Розроблена модель дає можливість формувати спеціалізовану базу даних. У цій базі даних накопичується інформація про динамічні, жорсткісні та міцнісні властивості системи "бойовий модуль – перехідна конструкція підбаштового листа бронекорпуса легкоброньованої машини". Це дає можливість переходити до аналізу властивостей реальних конструкцій, а також до формування рекомендацій стосовно обґрунтування раціональних параметрів елементів легкоброньованих машин, що проєктуються або модернізуються.
Напрямки та етапи проєктно-технологічного забезпечення підвищених характеристик турбодетандерних електростанцій
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ткачук, Микола Анатолійович; Новіков, Максим Костянтинович; Ткачук, Микола Миколайович; Грабовський, Андрій Володимирович; Паккі, Гліб Вікторович; Ткачук, Ганна Володимирівна; Подрєза, Сергій Михайлович; Деревянкін, Роман Павлович
Робота містить опис інтегрованого підходу до проєктно-технологічного забезпечення підвищених характеристик турбодетандерних електростанцій. Аналіз сучасного стану розроблення турбодетандерних електростанцій дав підстави установити, що натепер традиційні підходи значною мірою вичерпали можливості підвищення їх технічних характеристик. Більш того, складається ситуація, коли для забезпечення підвищення таких характеристик потрібне залучення не ізольованих проєктних чи технологічних, а сумісних проєктно-технологічних заходів. Для реалізації такого підходу застосовано метод узагальненого параметричного моделювання. При цьому за рахунок об’єднання проєктних і технологічних параметрів розширюється параметричний простір, у якому здійснюється пошук раціональних технічних рішень турбодетандерних електростанцій. Саме завдяки такому розширенню параметричного простору удається підвищити ефективність кінцевого рішення. Таке рішення неможливо досягнути тільки за рахунок проєктних чи тільки технологічних заходів. Розроблений підхід реалізовано у вигляді послідовності розв’язаних етапів. По-перше, це дослідження робочих процесів газодинаміки, тепломасопереносу та енергогенерування у турбодетандерних електростанціях. По-друге, це оптимізація технологічних операцій зміцнення елементів цих установок. По-трете, це розроблення реальних зразків турбодетандерних електростанцій із підвищеними технічними характеристиками. У цілому зазначені етапи, які здійснюються взаємоузгоджено на основі розробленого узагальненого параметричного підходу, дали можливість на 25 – 40 % підвищити довговічність елементів турбодетандерних електростанцій та забезпечити ККД за детандером на рівні 86 %.
Новий метаевристичний алгоритм "Пошук мобільністю"
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Бондаренко, Олексій Вікторович
Доведено актуальність сучасних метаевристичних алгоритмів, освітлено ряд термінів та взаємозв’язків між ними, необхідність проведення класифікації. Запропоновано підхід до класифікації метаевристичних алгоритмів, що базується на термінах та поділі категорій, взятих із природничих наук. Це дає змогу об’єднати певний сегмент знань у кластер з єдиною термінологією. Розглянуто категорію "метафора" та її функції при формуванні метаевристичних алгоритмів, це дало змогу глибше зрозуміти можливості використання метафор у науковій діяльності. Було запропоновано новий метаевристичний алгоритм "Пошук мобільністю", який базується на діях та процесах, що подібні до процесів загальної соціальної та повсякденної мобільності людей, та сформовано його основні положення. "Пошук мобільністю" створює високий рівень самоорганізаційної системи пошуку параметрів, що відповідає загальним положенням синергетики в технічних системах. Описано метафору алгоритму "Пошук мобільністю". Розглянуто основні визначення та категорії. Це дає змогу якісного представлення, опису та донесення ідеї, принципів функціонування та послідовностей алгоритму. Як наслідок застосування метафори, отримуємо підвищення розуміння та інтенсифікацію донесення ідеї. Описано новий метаевристичний алгоритм "Пошук мобільністю", що базується на процесах, що копіюють соціальну мобільність людських спільнот. Також алгоритм "Пошук мобільністю" поєднує у собі й елементи модифікованого еволюційного алгоритму, що дає змогу максимально наблизитись до життєвого соціального процесу більшої частини людства – прагнення зайняти кращу або не гіршу за поточну життєву позицію. Запропонований новий метаевристичний алгоритм "Пошук мобільністю" на етапі проведення тестових випробувань показав вищу ефективність ніж стандартні та модифіковані еволюційні алгоритми. Розширення останніх локальними пошуками у сукупності з використанням запропонованої стратегії, що є відображенням метафори, показало переважаючі результати.
Оптимальне проєктування за масою трансмісії гусеничного транспортератягача МТ-ЛБ: математична модель, алгоритм, числовий експеримент
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Клочков, Ілля Євгенович; Устиненко, Олександр Віталійович; Бондаренко, Олексій Вікторович; Сєриков, Володимир Іванович; Андрієнко, Сергій Володимирович
Розв'язання задачі оптимізації трансмісії легкого багатоцільового гусеничного транспортера-тягача МТ-ЛБ є перспективним напрямком досліджень, тому що дає змогу поліпшити масові характеристики машини, забезпечити навантажувальну здатність та довговічність трансмісії при модернізації. Побудовано математичну модель оптимізації трансмісії за масою, а саме: побудовано цільову функцію оптимізації трансмісії за масою, яка досить коректно враховує основні показники трансмісії; визначені змінні проєктування, у якості яких обрані основні геометричні параметри зачеплень (модулі та числа зубців); сформовано систему обмежень на змінні проєктування та запропоновано методику динамічного змінення обмежень на числа зубців коробки передач. Запропоновано послідовність перевірки обмежень, яка дозволить зменшити обсяг та час розрахунків для знаходження найкращого розв'язку. Розв'язання виконується на основі зондування простору параметрів, де у якості пробних точок в одиничному багатомірному кубі використовуються точки ЛПτ-послідовності. Також було розроблено прикладну методику та докладний алгоритм оптимального проєктування трансмісії. Вони враховують конструктивні, технічні та технологічні особливості останньої, а також дають змогу підвищити точність розрахунків за рахунок керування похибками обчислень передавальних відношень та рівності міжосьових відстаней зачеплень коробки передач та додаткового редуктора трансмісії. Були проведені числові експерименти для базового двигуна та інших 4 двигунів. Аналіз результатів дає змогу зробити висновок, що досягнуто суттєвого зменшення маси та габаритів трансмісії порівняно з базовою при навантаженнях, відповідних для типових режимів руху.
Оцінка стійкості переднього поворотного мосту при усталеному русі тракторного самохідного шасі
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Подригало, Михайло Абович; Разарьонов, Леонід Володимирович; Закапко, Олександр Григорович
У відомій науково-технічній літературі недостатньо уваги приділено дослідженню динамічних процесів колісних машин із поворотним переднім мостом. Застосування на самохідному шасі переднього поворотного мосту дає змогу у порівнянні з поворотними направляючими колесами звести до мінімуму момент опору повороту та забезпечити механізоване навішування обладнання. Метою даної роботи є підвищення стійкості прямолінійного усталеного руху самохідного тракторного шасі шляхом створення стабілізуючих моментів на передньому поворотному мосту за рахунок зміщення осі повороту переднього мосту в напрямку поздовжньої осі машини. Досліджено умови стійкості переднього поворотного мосту при дії короткочасних збуджуючих факторів при прямолінійному усталеному русі тракторного самохідного шасі. Збуджуючим фактором може бути зіткнення на дорозі з перешкодою, нерівномірність коефіцієнтів опору руху на лівому та правому колесах переднього мосту. В деякий випадках збуджуючим фактором може бути кутове прискорення та кутова швидкість мосту у площині дороги. Визначена схема навантаження переднього поворотного мосту при дії збуджуючого кутового прискорення. Представлений розрахунок дії збуджуючих факторів на силовий гідроциліндр рульового керування. Визначено стабілізуючий момент, який виникає при зміщенні осі вертикального валу приводу переднього поворотного мосту. Виконано аналіз диференційного рівняння кругового руху переднього мосту, що виявив його стійкість при дії короткочасних збуджуючих сил при прямолінійному усталеному русі самохідного шасі.
Пам'яті Анатолія Васильовича Кривошеї (1947–2023)
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Устиненко, Олександр
Пам'ять про Анатолія Васильовича назавжди залишиться в серцях друзів, колег та однодумців.
Подолання недоліків САПР при побудові креслеників деталей відповідно вимогам чинних стандартів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Іванов, Євген Мартинович
У роботі запропоновано метод удосконалення побудови параметричних тривимірних моделей деталей та виконання креслеників для вирі шення проблем відповідності вимогам діючих стандартів, зокрема, зображення розрізів деталей на кресленнях у пакеті Autodesk Inventor. Для рішення цієї проблеми було запропоновано використання додаткового параметричного тривимірного пустотілого елемента, який вико ристовує геометричну інформацію тонких стінок, вушок тощо та прив’язується до січної площини. Використовуючи функціонал пакету Autodesk Inventor будується параметричний тривимірний пустотілий елемент, який уздовж січної площини має розмір, пропорційний і порі внянний з розміром тонких стінок, вушок тощо, відрізняючись нескінченно малою величиною. Розмір параметричного тривимірного пусто тілого елемента перпендикулярно напрямку січної площини навпаки непорівнянний з розміром тонких стінок, вушок тощо. Для зручності використання пустотілого тривимірного елемента, пропонується розміщувати його таким чином, щоб січна площина являла собою площину симетрії для нього. Таке положення полегшує використання пустотілого тривимірного елемента при зображенні тонких стінок, вушок тощо на ортогональних проєкціях згідно з вимогами діючих стандартів. Щоб при цьому виконувались вимоги чинних стандартів в аксонометрич них проекціях, січну площину зміщаємо відносно осі симетрії за пустотілий елемент тонких стінок, вушок тощо, які потрапляють у розріз. Так як ширина пустотілого елемента була задана як нескінченно мала величина, то при зміщенні січної площини відносно осі симетрії за пу стотілий елемент стінок, вушок тощо, їх штрихують. За даних умов, виконуючи аксонометричну проекцію з поздовжнім розрізом, отримує мо мінімальну похибку розташування січної площини відносно осі симетрії деталі. Умови побудови елемента (елементів) дозволяють при ховати його при необхідності. Побудова додаткового тривимірного пустотілого елемента (елементів) не вимагає знання вбудованої мови програмування VBA і використання інструментів iLogic
Поліпшення маневреності колісного транспортного засобу шляхом вдосконалення способу управління поворотом
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Подригало, Михайло Абович; Гармаш, В'ячеслав Петрович; Горєлишев, Станіслав Анатолійович; Баулін, Дмитро Станіславович; Яровой, Геннадій Геннадійович; Сидоренко, Ірина Ігорівна
Дослідженню і вдосконаленню властивостей маневреності, яка є також комплексною (складною) властивістю, присвячено велику кількість наукових робіт і конструкторских розробок. Свого часу необхідність зменшення будівельного об'єму потребувала встановлення поворотних коліс на передньому направляючому мосту автомобіля. Однако при цьому виник додатковий опір руху машини, що обумовлено неспівпаданням траєкторій руху передніх зовнішнього і внутрішнього направляючих коліс з їхніми траєкторіями при ідеальному повороті. Розвиток конструкцій електромобілів і гібридних автомобілів дозволяє забезпечити роздільне керування передніми колесами. Проведено аналіз всього різноманіття показників та критеріїв маневреності загалом та її окремих властивостей. На відміну від інших систематизацій цих показників та критеріїв запропоновано розділити ці показники та критерії на три основні групи. Всі показники та критерії, що використовуються для оцінки маневреності автомобілів, використовуються і для оцінки маневреності колісних тракторів, що мають центр мас, зміщений до задньої осі, і, отже, мають низьку керованість. Силові та енергетичні критерії можуть бути використані при проєктуванні автомобілів та тракторів для забезпечення здатності останніх здійснювати маневр. Крім того, у результаті дослідження удосконалений комбінований способ керування рухом двовісного поворотного візка колісного транспортного засобу за рахунок того, що його поворот здійснюється двома крутними керуючими моментами. Перший з цих крутних керуючих моментів створюється водієм через рульове керування і силовий гідроциліндр. Другий крутний керуючий момент створюється за рахунок різниці крутних моментів на колесах зовнішнього і внутрішнього бортів двовісного поворотного візка. Виконання цих правил регулювання розподілу тягових зусиль між бортами дозволяє подолати опір повороту двовісного поворотного візка і поліпшити якість керування рухом вказаного візка і колісного транспортного засобу.
Порівняльний аналіз бойових можливостей сучасних танків різних типів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Іванець, Григорій Володимирович; Горєлишев, Станіслав Анатолійович; Баулін, Дмитро Станіславович; Іванець, Михайло Григорович; Волков, Павло Юрійович
Сучасна війна є випробуванням матеріальних та духовних сил народу, держави і її Збройних Сил, що спонукає кожну країну підтримувати свою обороноздатність на такому рівні, який гарантує надійний захист суспільства. Аналіз характеру збройної боротьби останніх десятиліть свідчить про різке підвищення впливу сучасного озброєння та військової техніки на хід і результат воєнних дій. На даний час озброєння та військової техніка складають основу бойової могутності збройних сил будь-якої держави та є визначальним фактором досягнення успіху у війні чи збройному конфлікті. Незважаючи на бурхливий розвиток протитанкових засобів ураження та зменшення живучості на полі бою основні бойові танки на сьогоднішній день залишаються одним із вирішальних засобів сучасного загальновійськового бою, який відзначається динамічністю, насиченістю та швидкоплинністю. Вони забезпечують бойову стійкість власних сил в обороні та просуванні під час наступу, знищують ворожу бронетехніку, вогневі точки та живу силу противника. Проведено порівняльний аналіз основних характеристик сучасних бойових танків, переваг та недоліків різних типів машин зарубіжного та вітчизняного виробництва, які застосовують Збройні Сил України для оборони держави та протидії агресії Росії проти України, в інтересах підвищення ефективності їх застосування в тих чи інших умовах бойової обстановки. Західні зразки сучасних танків та українські танк "Оплот" за деякими суттєвими бойовими характеристиками переважають сучасний російський танк Т-90, зокрема: в потужності двигуна та його надійності роботи (перегрів двигуна та вихід з ладу); в ефективності оптико-електронної протидії оптичним засобам противника; в ефективності динамічного захисту та протидії сучасним засобам ураження; в досконалості системи управління вогнем; в достатності бронювання машини; в ефективності дій в умовах міста.