Academic literature on the topic 'Ресурсна міцність'

Актуальність теми дослідження. Для обґрунтованого збільшення ресурсу вертольотних редукторів необхідно мати наявні дані по навантаженості їх зубчастих передач на основних режимах польоту, результати стендових випробувань, розрахунків на міцність, витривалість, напружено-деформівного стану і т. ін. Отримані результати будуть використані в перевірочних розрахунках, випробуваннях відповідних деталей редукторів за різними критеріями при підготовці висновків про доцільність продовження ресурсів трансмісій вертольотів Ми-8 та їх модифікацій. Постановка проблеми. Виявлення можливості збільшення ресурсів зубчастих передач головного, проміжного і хвостового редукторів вертольотів Ми-8 та їх модифікацій. Аналіз останніх досліджень і публікацій. У раніше проведених дослідженнях дана оцінка навантаженості та напружено-деформованого стану зубчастих передач в основному для однопарного зачеплення зубчастих коліс. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Специфіка роботи зубчастих передач вертольотних редукторів полягає в урахуванні реальної багатопарності зачеплення, характерної для авіаційних передач. Мета статті. Розглянути наявні дані по статичних та динамічних навантаженнях у зоні багатопарного зачеплення. Виклад основного матеріалу. Розглянуті навантаженість високошвидкісних зубчастих передач редукторів на злітному і крейсерському режимах експлуатації, статичний розподіл навантаження між зубцями в зоні багатопарного зачеплення, динамічні навантаження в зачепленні зубчастих коліс. Висновки відповідно до статті. Найбільш небезпечним для роботи зубчастого вінця є крайковий контакт на вході в зачеплення і виході з нього, де мають місце максимальні контактні напруження.

Робота присвячена підвищенню надійності та довговічності деталей циліндро-поршневої групи двигунів внутрішнього згоряння. Зміцнення деталей машин можливе за рахунок застосування спеціальних технологічних процесів. Сучасні матеріали та покриття повинні задовольняти високим робочим температурам і навантаженням. Хромування, борування та іонно-плазмове напилення не задовольняють встановленим вимогам якості. Алюмінієвий поршень зазнає руйнувань в районі головки. Це проявляється у накопиченні шпарин, каналів, слідів вимивання сплаву.Окрім цього, внаслідок нагрівання, втрачається міцність алюмінієвого сплаву більше, ніж у 2 рази.Запропоновано створення та застосування покриття, яке б витримувало робочі температури понад 2000ºС, а також ударно-пульсуючі навантаження. Пропонується детонаційно-газовий метод напилення. Він характеризується універсальністю матеріалів: від полімерів до тугоплавкої кераміки, любі метали і сплави. Напилені частинки володіють високою кінетичною енергією. Покриття характеризується високою міцністю, яка сягає 180…200 МПа, твердістю HRCe 60, мінімальною шпаринністю. Температурний вплив при напиленні на заготовку незначний. Запропоновано послідовність підготовчих операцій. Зміцненню підлягали поршень та жарове кільце на детонаційно-газовій установці «УН-102». Застосовувався маніпулятор, що використовує енергію пострілу установки. Отримані поверхні характеризуються регулярною макроструктурою (хвилястістю).Нанесенню підлягав нікель-алюмінієвий сплав. Товщиною покриття – 150…270 мкм, твердість – HV 550, адгезія до основи – 94…100 МПа.Результати досліджень на деталях циліндро-поршневої групи засвідчили зниження робочих температур, внаслідок припрацьовування покриття та якісного ущільнення камери згоряння. Довговічність кілець становить 1,6·106…2,3·106 , що свідчить про значне підвищення опору втомі та ресурсу роботи. Запропонована технологія є придатною та рекомендується до впровадження у серійне виробництво.

Мета. Пошук і створення ефективних теплоізоляційних матеріалів на основі рослинної сировини та отримання пластинчастого теплоізоляційного матеріалу з високими фізико-механічними властивостями, що має біоцидні властивості, на основі природного рослинного матеріалу та відходів рослинництва. Методика. Основні фізико-механічні властивості теплоізоляційних плит - щільність, міцність на стиск при 10% деформації були визначені відповідно до ДСТУ Б В.2.7-38-95 «Матеріали і вироби теплоізоляційні. Методи випробувань». Результат. Випробування на міцність при 10% деформації проводили на зразках теплоізоляційних матеріалів розміром 100×100×100 мм, змінюючи компоненти та кількість заповнювача. Отримані дані дозволяють встановити, що для всіх композицій міцність зразків із суміші моху та соломи більша, ніж для зразків моху та очерету. На зразках-кубах із суміші моху та очерету зафіксовані ті самі недоліки, що й у плит на однокомпонентному заповнювачі: пухка моховидна волокниста структура, відсутність когерентної маси очерету, деформації усадки після сушіння. Слід також зазначити, що при однаковій кількості в’яжучого, збільшення кількості подрібненого очерету або соломи в загальній масі заповнювача призводить до збільшення міцності зразків, а також встановили, що для всіх композицій міцність зразків із суміші моху та соломи більша, ніж для зразків моху та очерету. Збільшення витрати заповнювача та рідкого скла натрію призводить до збільшення щільності ізоляційних матеріалів, що містять мох, у 1,3 - 1,4 рази, збільшення міцності на стиск при 10% деформації в 1,9 - 4,2 рази. З метою усунення недоліків, властивих матеріалу, на однокомпонентному заповнювачі вводили очеретяну звичайну або житню солому. Наявність соломи в композиції з мохом збільшує міцність при 10% деформації в 1,5-3 рази, міцність на вигин у 2-3,2 і дозволяє усунути деформації усадки з незначним збільшенням коефіцієнта теплопровідності. Наукова новизна. Отримання пластинчастого теплоізоляційного матеріалу з високими фізико-механічними властивостями, що володіє біоцидними властивостями на основі природного рослинного матеріалу та відходів рослинництва. Практична значимість. Пошук і створення ефективних теплоізоляційних матеріалів на основі дешевої сировини продовжує залишатися викликом. При цьому велике значення має критерій економії паливно-енергетичних ресурсів при виробництві теплоізоляційних матеріалів. Залежно від складу речовин, з яких виготовлені теплоізоляційні матеріали, вони за певних умов можуть впливати на утеплені поверхні, навколишнє середовище та організм людини чи тварини.

Мета. Визначити температурно-часовий режим термічної обробки біокомпозитних матеріалів на основі глютину та деревного борошна, сформованих методом гарячого пресування композиції. Методика. Біокомпозитні зразки формували методом гарячого пресування композиції, до складу якої входили глютиновий розчин та деревне борошно. Межу міцності при стисненні розраховували в результаті визначення максимального руйнівного навантаження циліндричних зразків діаметром 20 мм, які стискували за допомогою статичного навантаження з швидкістю переміщення нижньої траверси преса 2 мм/хв. Результати. Полімеркомпозитні матеріали широко використовують для виготовлення виробів в різних галузях промисловості та техніки завдяки унікальним властивостям. Однак зростання рівня екологічного забруднення та зменшення запасів вичерпних ресурсів є приводом для зниження інтенсивності використання полімеркомпозитів на основі синтетичних матриць та наповнювачів. Вирішення проблеми полягає у впровадженні компонентів природного походження, які є сумісними з навколишнім середовищем та здатні відновлюватися за рахунок щорічного або циклічного збору рослинної сировини. Волокна або порошкові матеріали рослинного походження після необхідної обробки є придатними для використання як наповнювачі біокомпозитних матеріалів, однак потребують вивчення процесів структурування системи для розробки технології формування виробів конструкційного призначення. Формування біокомпозитних виробів на основі глютину та деревного борошна доцільно проводити з використанням гарячого пресування, яке полягає у витримці прескомпозиції за температури 150 °С протягом 3 год з наступною термічною обробкою біокомпозитних виробів для видалення надлишкової вологи та завершення процесу структурування біополімерної матриці. В результаті отримано біокомпозитний матеріал, міцність при стисненні якого становить 45-47 МПа, що цілком достатньо для виготовлення виробів конструкційного або декоративного призначення. Наукова новизна. Вперше застосовано технологію гарячого пресування композитної суміші на основі біополімерного вʼяжучого та порошкового наповнювача природного походження та визначено оптимальний режим термічної обробки біокомпозитних матеріалів, що дозволило отримати матеріал конструкційного призначення з високою питомою міцністю. Практична значимість. Розроблені біокомпозитні матеріали доцільно використовувати для виготовлення тари, елементів декору салонів транспортних засобів, корпусів приладів та меблів, що дозволить розширити сировинну базу, вирішити проблему утилізації відходів та покращити екологічну безпеку

This paper gives a brief overview of investigations into the strength, reliability, and life of aerospace and power engineering structures conducted along the following reseach line of the Institute of Technical mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine and the State Space Agency of Ukraine: the strength, reliabiliyty, and optimization of mechanical systems, launch vehicle, and spacecraft. The basic literature sources of 1991–2021 are cited. A more detailed consideration is given to the results obtained in 2014–2021 and published (monographs, articles indexed in international citation databases, and international conference papers). They involve the simulation of deformation of inhomogeneous material, in particular concrete, in heat-and-power engineering structures, the life estimation of shell structures of rocket/space hardware in the presence of stress concentrators in the form of openings, inclusions, and cracks, and the development of a methodological basis for the strength, reliability, and life of launch complexes for launch vehicles of different spacecraft classes. The methodological stages of calculation are considered, and high-intensity thermomechanical loads are classified. The life of launch complexes is determined using the notion of low- and high-cycle fatigue. Consideration is given to the development of fast projection-iteration schemes of the finite-element method and the method of local variations, which significantly reduce the computational time and may be used to advantage when a large body of calculations is needed in the design and development of new aerospace hardware and power engineering structures with the use of experiments at the developmental stage. In doing so, the effect of inelastic deformations in the vicinity of cutouts is analyzed. A numerical simulation of the strength and stability of inhomogeneous shell structures with the use of the above-mentioned new computational schemes is considered. Investigations of this type first of all involve inhomogeneous thin-walled shell structures at local loads and the effect of reinforcing inclusions on stress and strain concentration.

Для відновлення ресурсу деталей машин широко застосовують різні способи наплавлення їхніх поверхонь. Встановлено, що найкращі результати показують способи вібродугового наплавлення через слабкий нагрів відновлюваної деталі, незначну величину термічного впливу, внаслідок чого хімічний склад та фізико-механічні властивості деталі майже не змінюються. З'ясовано, що застосуванням електродного дроту з відповідним вмістом вуглецю можна отримати всі види загартованих структур наплавленого металу, який характеризується достатньо високою твердістю та зносостійкістю. Виявлено, що структура та твердість наплавленого металу виходить неоднорідною, на межі оплавлення деяких валиків трапляються пори й мікротріщини. Великі внутрішні розтягувальні напруження, що виникають у покритті, й дефекти структури, у вигляді пор та мікротріщин, різко знижують втомну міцність деталей, що працюють за знакозмінних навантажень. Тому у роботі наведено результати досліджень, які показують залежність втомної міцності і твердості поверхні деталі під час наплавлення зразків електродом з різним вмістом вуглецю без охолоджувальної рідини (в атмосфері повітря та вуглекислого газу) і з охолоджувальною рідиною за подачі її на наплавлюваний зразок на різних режимах. Ці залежності відображають зв'язок між досліджуваними змінними і можуть бути подані у вигляді математичних моделей, які бувають лінійними та нелінійними. Для отримання моделі за певним алгоритмом опрацьовано масиви вхідних і вихідних даних, для яких методом найменших квадратів визначено числові значення коефіцієнтів моделі. Опрацювання емпіричних залежностей твердості поверхні наплавлених зразків від вмісту вуглецю в електроді дало змогу побудувати лінійну модель, а для втомної міцності деталі від вмісту вуглецю – параболічну. Розраховані коефіцієнти кореляції підтвердили достовірний характер отриманих моделей для визначення впливу вмісту вуглецю в електроді на твердість поверхні та втомну міцність деталі.

В статті зроблен аналіз матеріалів, з яких виготовляють поршня для двигунів внутрішнього згоряння. Для автомобільних і тракторних двигунів, зокрема, застосовують евтектоїдні суміші типу АЛ25 і заевтектоїдні, які містять мідь, нікель, магній та марганець. Приведений хімічний склад алюмінієвих сплавів. Поршні для швидкохідних, форсованих тепловозних, середньообертових двигунів виготовляють з сірого або ковкого чавуну (СЧ24-44, СЧ28-48,СЧ32-53), а також легованого присадками ванадію, хрому, титану, міді (ВЧ45-5). Для комбінованих поршнів застосовують жаростійкі сталі типу 20Х3МВФ. Проводяться дослідні роботи над поршнями з титану і вуглепластиків. Поршні з автоматичним регулюванням ступеню стиску дозволяють обмежити теплову і механічну напруженість деталей циліндро-поршневої групи, форсувати двигун по середньому ефективному тиску в 1,5-2 рази, покращити пускові якості, забезпечити можливість використання різних марок палива. Для двигунів внутрішнього згорання, компресорів, насосів та інших поршневих машин пропонується комбінований поршень з мідно-фторопластовими вставками. Вставки з мідно-фторопластової композиції забезпечують нанесення тонкої плівки міді на поверхні тертя на протязі всього ресурсу роботи двигуна, що значно прискорює припрацювання, зменшує задири і натири, збільшує зносостійкість і довговічність деталей ЦПГ. Дані основні недоліки і переваги експлуатаційних характеристик поршнів, виготовленних з різних матеріалів. Зроблен аналіз конструкцій поршнів. Представлені основні вимоги при конструюванні поршнів, це:простота конструкції, і по можливості забезпечення симетричності відносно осі циліндра;мінімальна маса, максимальна міцність і жорсткість, зносостійкість матеріалу;ефективний відвід тепла (охолодження); мінімальна собівартість виготовлення.

Мета. Розробка процедури здійснення товарознавчої експертизи механічних олівців. Методика. Для експертизи механічних олівців використовувались органолептичні,інструментальні й експертні методи. Результати. Аналіз експортно-імпортних операцій механічних олівців показує, що Україна здійснює їх реекспорт: у 2019-2020 роках найбільше даних товарів відправлялося у такі країни СНД, як Російська Федерація (59,6 та 64,3 % відповідно по роках), Республіка Молдова (18,3 та 18,6 %), Білорусь (11,9 та 7,1 %). Вся досліджувана продукція надходила в основному з Китаю (74,5 % у 2019 році та 60,2 – у 2020). У 2019 році механічні олівці надходили також з Японії (10,9 %), Німеччини (5,0), Швейцарії (3,2), Словаччини (1,8) та Чехії (1,5 %). У 2020 році їх також найбільше постачала Японія та Німеччина (18,3 та 10,4 % відповідно). Процедура здійснення товарознавчої експертизи механічних олівців включала такі етапи, як визначення мети, вибір критеріїв, визначення засобів, вибір методів. Об’єктами товарознавчої експертизи було обрано 5 зразків механічних олівців найпоширеніших торгових марок. Відповідно до поставлених завдань досліджувались показники: органолептичні (зовнішній вигляд) та механічні (зусилля утримування стрижня механізмом олівця від зсуву; зусилля утримування стрижня механізмом олівця від випадання; висування стрижня під дією власної ваги; величину подачі пишучого стрижня; відсутність зазору між металевим утримувачем і кришкою; міцність на вигин; якість клейових з'єднань корпусних деталей; встановлений ресурс олівця і утримувача). Усі досліджувані показники якості зразків механічних олівців відповідають встановленим нормативам. Практична значимість результатів дослідження полягає у розробці критеріїв, засобів й методів товарознавчої експертизи механічних олівців, які можна використовувати в роботі підприємств.

Із прискоренням глобалізаційних процесів міцність зв’язку між аграрним виробництвом і сільськими територіями зростає, змінюється співвідношення в структурі інститутів впливу в бік фінансового забезпечення збалансованого економічного, соціального й екологічного розвитку цього складного системного утворення. Незважаючи на зростаючий у пошукових працях дослідний інтерес до питань фінансування сільського господарства, аналіз інституціональних основ забезпечення фінансування сталого розвитку, які враховують багатогранний характер інституціональних механізмів його здійснення у аграрній сфері, обмежений.Мета роботи – обґрунтувати теоретико-методологічні та прикладні засади інституційного забезпечення фінансування сталого розвитку аграрної сфери України.Визначено ключові підходи до формування інституційного забезпечення фінансування сталого розвитку аграрної сфери. Вважаємо, що інституційне забезпечення фінансування сталого розвитку аграрної сфери – це сукупність соціально-економічних, організаційних і законодавчих заходів органів влади та суб’єктів господарювання (сукупності державних і недержавних інститутів) у сфері фінансових відносин, які формують необхідні правові, організаційні та економічні умови для ефективного залучення, накопичення і використання фінансових ресурсів для досягнення запланованого динамічного соціально-еколого-економічного ефекту. Подано складники інституційного забезпечення фінансування сталого розвитку аграрної сфери.Проаналізовано стан аграрної сфери України за 2000–2013 рр. та оцінено тісноту зв’язку між обсягами інвестиційного забезпечення і рівнем розвитку національної економіки (ВВП) й аграрної сфери (ВП с.-г). Виявлено, що зростання обсягу інвестицій в основний капітал на 1 млн грн сприяло зростанню ВВП національної економіки України на 60,9 млн грн. У той час як збільшення інвестицій в основний капітал сільського господарства на 1 млн грн обумовило приріст валової продукції сільського господарства на 7,9 млн грн. До джерел фінансування аграрної сфери, які мають тісний зв’язок із розвитком аграрної сфери (коефіцієнт кореляції дорівнює 0,94), належать прямі іноземні інвестиції, але вони не чинять суттєвого впливу на зростання валового продукту сільського господарства (зростання на 1 млн дол. США стимулювало зростання на 0,14 млн грн). В аграрній сфері інвестиційна діяльність як внутрішніх, так і зовнішніх інвесторів залишається другорядною, суми інвестованих інвестиційних ресурсів не відповідають необхідним обсягам.Запропоновано створення інноваційно орієнтованого кластера аграрної сфери, удосконалення кредитного механізму та механізму державного регулювання в контексті її сталого розвитку.Цінність дослідження полягає у визначенні тісноти зв’язку між обсягами інвестиційного забезпечення і рівнем розвитку національної економіки (ВВП) та аграрної сфери (ВП с.-г). Практичне використання наведених у цій статті рекомендацій із корегування проекту Концепції «Державна програма сталого сільського розвитку України на період до 2025 року» дозволить оптимізувати фінансовий механізм державної підтримки сталого розвитку аграрної сфери України.Перспективний напрямок досліджень – вивчення та оцінка можливостей застосування іноземного досвіду в оптимізації складників інституційного забезпечення фінансування сталого розвитку аграрної сфери України.

Підвищення рівня надійності і збільшення ресурсу машин та інших об’єктів техніки можливо тільки за умови випуску продукції високої якості у всіх галузях машинобудування. Це вимагає безперервного вдосконалення технології виробництва і методів контролю якості покриттів. У даний час все більш широкого поширення набуває 100%-вий неруйнівний контроль покриттів на окремих етапах виробництва. Для забезпечення високої експлуатаційної надійності машин і механізмів велике значення має також періодичний контроль їх стану без демонтажу або з обмеженим розбиранням, який проводиться при обслуговуванні в експлуатації або при ремонті.Висока якість машин, приладів, устаткування – основа успішної експлуатації, отримання великого економічного ефекту, конкурентоспроможності на світовому ринку. Тому комплекс глибоких знань і певних навичок в області контролю якості покриттів є необхідною складовою частиною професійної підготовки фахівців з машинобудування.Існуючі методики викладання інженерних дисциплін, як правило, не відповідають змінам у розвитку суспільства. У зв’язку з невеликим обсягом годин, що приділяються на вивчення дисципліни, й сучасними високими вимогам до рівня підготовки фахівців такий курс необхідно ввести не традиційним способом, а з використанням інформаційних технологій. Для цього:– студенти повинні мати попередню комп’ютерну підготовку;– викладач повинен розробити відповідну технологію навчання.Відомо [1], що під технологією навчання мається на увазі системна категорія, орієнтована на дидактичне застосування наукового знання, наукові підходи до аналізу й організації навчального процесу з урахуванням емпіричних інновацій викладачів і спрямованості на досягнення високих результатів у розвитку особистості студентів.Суть пропонованої технології полягає у створенні модульного середовища навчання (МСН) «Контроль якості покриттів» і впровадженні його у процес навчання, що забезпечує систематизацію навчання й формалізацію інформації. Метою технології є індивідуалізація навчання, а визначеність МСН полягає в її алгоритмічній структурі. Тому зміст МСН розроблений у вигляді систематизуючої ієрархічної схеми, куди увійшли основні розділи робочої програми курсу. Структура МСН складається з наступних блоків:1. «Методичне забезпечення дисципліни», у якому пропонуються відповідні дії, що сприяють засвоєнню інформації на заданому рівні:– першоджерела;– робоча програма;– робочий план;– опис дисципліни;– загальні методичні вказівки;– методичні вказівки до вивчення лекційного матеріалу;– методичні вказівки до виконання самостійної роботи;– методичні вказівки до виконання лабораторних робіт;– методичні вказівки до виконання домашнього завдання №1;– методичні вказівки до виконання домашнього завдання №2;– зразок титульної сторінки домашнього завдання.2. «Лекції», у якому представлені html-файли відповідного лекційного матеріалу, контрольні питання й тести до кожної теми:– дефекти і фізико-хімічні властивості покриттів;– оцінка механічних властивостей покриттів; класифікація видів і методів неруйнівного контролю (НК); візуально-оптичний, радіохвильовий і тепловий види НК;– вихореструмовий і радіаційний види неруйнівного контролю покриттів;– магнітний та електричний види НК покриттів;– акустичний метод НК покриттів;– НК покриттів проникаючими речовинами;– технологічні випробування покриттів;– методи і засоби статистичного контролю якості; автоматизація контролю якості покриттів.Викладання лекцій проводиться у режимі комп’ютерної презентації.3. «Самостійне опрацювання теоретичного матеріалу» з тестами.Відомо, що викладач у процесі своєї роботи повинен не тільки передавати студентам певний об’єм інформації, але і прагнути сформувати у них потребу самостійно здобувати знання, застосовуючи різні засоби, зокрема комп’ютерні. Чим краще організована самостійна пізнавальна активність студентів, тим ефективніше і якісніше проходить навчання. Тому деякі матеріали, що відносяться до лекційних тем, пропонуються для самостійного вивчення. При цьому організований доступ студентів до розділів МСН без звернення за допомогою до викладача. При необхідності подальшого використання матеріалів МСН можна копіювати ресурси, компонувати, редагувати і згодом відтворювати їх.4. «Лабораторні роботи» з інструкціями з техніки безпеки при виконанні робіт у лабораторіях і при роботі на персональному комп’ютері й з тестами до кожної теми:– вплив товщини покриття на міцність деталі;– контроль мікротвердості покриттів;– моделювання технологічних випробувань покриттів;– контроль внутрішніх напружень покриттів;– вплив дефектів покриття на якість деталі;– корозійний та електрохімічний контроль якості покриттів;– використання х– та s–діаграм для визначення причин погіршення якості покриттів.5. «Домашні завдання» (умова з варіантами даних і методичні вказівки до виконання, зразок оформлення):– оцінити вплив мікротвердості покриття на міцність деталі;– оцінити вплив корозії покриття на міцність деталі.Для ефективного використання МСН необхідне його планомірне включення в учбовий процес. Тому ще на етапі тематичного планування були розглянуті варіанти можливого використання усіх модулів МНС.Для розвитку розумової діяльності студентів і виховання у них пізнавальної активності самостійну роботу потрібно добре методично забезпечити. У свою чергу, ефективність самостійної роботи студентів багато в чому залежить від своєчасного контролю за її ходом. Тому для оцінки ефективності використання ІКТ у учбовому процесі створена система визначення якості навчання і на її основі побудовані тестові процедури оцінки знань з усіх тем курсу. Перевірку і контроль знань студентів можна здійснити як під час занять, так й інтерактивно. Основними перевагами програми автоматизованого контролю знань є:– випадковий характер вибору тестових завдань, порядок проходження завдань і відповідей, що сприяє об’єктивності оцінок;– представлення варіантів відповідей у вигляді формул і малюнків, що дозволяє розширити коло текстових завдань;– диференційована оцінка кожного варіанту відповіді, що забезпечує детальний аналіз результатів тестування.Комп’ютерне тестування дозволяє [2] розширити можливості проведення індивідуально адаптованих процедур контролю і коректування знань конкретних тем, підвищити об’єктивності контролю знань студентів, забезпечити можливість проведення їх попереднього самоконтролю, підвищити рівень стандартизації вимог до об’єму і якості знань та умінь.Розв’язування експрес-тестів проходить під час лабораторних занять протягом фіксованого проміжку часу. Крім режиму контролю передбачений режим навчання.Важливим елементом навчання є використання моделюючих програм у процесі навчання. У цьому випадку студенти самостійно задають різні параметри задачі, що дає можливість детальніше перевірити характер поведінки моделі за різних умов.Особливістю МСН є застосування комп’ютерного моделювання для лабораторних робіт, оскільки постійні бюджетні проблеми останніх років виключають придбання необхідних установок і приладів. Моделювання контролю якості покриттів дозволило істотно наситити заняття експериментальним і теоретичним змістом. При цьому учбові і учбово-дослідницькі задачі розв’язуються як з формуванням практичних навиків у вивченні фізичних явищ, так і дослідницького мислення, а розроблені методичні вказівки дозволяють разом з типовими лабораторними роботами виконувати роботи евристичного змісту. І, що особливо важливо, використання ІКТ, методів комп’ютерного моделювання дозволяє істотно розширити можливості лабораторних робіт.Використання електронних лабораторних робіт дозволяє більш повно реалізувати диференційований підхід у процесі навчання, ніж роботи і завдання на паперових носіях. Це пов’язано з можливістю включення в роботи необхідної кількості завдань різного рівня складності або об’єму. Істотною перевагою є можливість легко адаптувати наявні роботи до нових версій програм, що з’являються [3].Домашні завдання також виконуються з використанням САПР: на етапі побудови 3D моделі деталі з покриттям студенти працюють в SolidWorks; потім, перейшовши до реальної конструкції, використовують SimulationXpress і SolidWorks Simulation (додатки для аналізу проектних розв’язків, повністю інтегровані в SolidWorks). Оформлення робочої документації досягається засобами Microsoft Office. Така організація роботи дозволяє у процесі навчання побудувати модель контролю якості покриттів на якісно новому рівні й підготувати студентів до використання сучасних інструментаріїв інженера.В SolidWorks Simulation студенти виконують наступне:– прикладають до деталей з покриттями рівномірний або нерівномірний тиск в будь-якому напрямі, сили із змінним розподілом, гравітаційні та відцентрові навантаження, опорну та дистанційну силу;– призначають не тільки ізотропні, а й ортотропні та анізотропні матеріали;– застосовують дію температур на різні ділянки деталі (умови теплообміну: температура, конвекція, випромінювання, теплова потужність і тепловий потік; автоматично прочитується профіль температур, наявний в розрахунку температур, і проводиться аналіз термічного напруження);– знаходять оптимальний розв’язок, який відповідає обмеженням геометрії та поведінки; якщо допущення лінійного статичного аналізу незастосовні, застосовують нелінійний аналіз– за допомогою аналізу втоми оцінюють ефект циклічних навантажень у моделі;– при аналізі випробування на ударне навантаження вирішують динамічну проблему (створюють епюру і будують графік реакції моделі у вигляді тимчасової залежності);– обробляють результати частотного і поздовжнього вигину, термічного і нелінійного навантажень, випробування на ударне навантаження й аналіз втоми;– будують епюри поздовжніх сил, деформацій, переміщень, результатів для сил реакції, форм втрати стійкості, резонансних форм коливань, результатів розподілу температур, градієнтів температур і теплового потоку;– проводять аналізи контактів у збираннях з тертям, посадок з натягом або гарячих посадок, аналізи опору термічного контакту.Змінюючи при чисельному моделюванні деякі вхідні параметри, експериментатор може прослідити за змінами, які відбуваються з моделлю. Основна перевага методу полягає у тому, що він дозволяє не тільки поспостерігати, але і передбачити результат експерименту за якихось особливих умов.Метод чисельного моделювання має наступні переваги перед іншими традиційними методами [4]:– дає можливість змоделювати ефекти, вивчення яких в реальних умовах неможливе або дуже важке з технологічних причин;– дозволяє моделювати і вивчати явища, які передбачаються будь-якими теоріями;– є екологічно чистим і не представляє небезпеки для природи і людини;– забезпечує наочність і доступний у використанні.Але щоб приймати технічно грамотні рішення при роботі з САПР, необхідно уміти правильно сприймати і осмислювати результати обчислень. Цілеспрямований пошук шляхом ряду проб оптимального або раціонального рішення у проектних задачах набагато цікавіший і повчальніший для майбутнього інженера, ніж отримання тільки одного оптимального проекту, який не можна поліпшити і ні з чим порівняти.При великій кількості варіантів проекту аналіз машинних розрахунків дозволяє виявити основні закономірності зміни характеристик проекту від варійованих проектних змінних і сприяє тим самим швидкому і глибокому вивченню властивостей об’єктів проектування.Упровадження сучасних САПР для контролю якості покриттів не тільки забезпечує підвищення рівня комп’ютеризації інженерної праці, але й дозволяє приймати оптимальні рішення. При створенні і використанні таких систем сучасний інженер повинен мати навички роботи з комп’ютерними системами, уміти розробляти математичні моделі формування параметрів оцінки якості покриттів.У цих умовах молодий інженер не має достатнього резерву часу для надбання на виробництві необхідних навичок моделювання складних процесів і систем – він повинен одержати такі навички у процесі навчання у вузі. Таким чином, йдеться про володіння прийомами постановки і розв’язування конструкторсько-технологічних задач сучасними методами моделювання.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.05.03 – двигуни та енергетичні установки. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". –Харків, 2018. Дисертація присвячена моделюванню в САПР нестаціонарних термічних навантажень та ресурсної міцності поршнів швидкохідних дизелів. З'ясовано, що для моделювання температурного стану поршня в перехідних процесах дизеля необхідно застосування нестаціонарних моделей експлуатації. При цьому, при завданні граничних умов необхідно мати дані щодо функцій керування, які враховують час перехідного процесу. Визначено допустимі спрощення завдання ГУ в характерних зонах поршня при розрахунках температурного та термонапруженого стану поршня на стаціонарних та в перехідних процесах дизеля. Їх використання дозволяє скоротити час проектування без порушення концепції гарантованого забезпечення ресурсу кромки КЗ на початкових етапах застосування САПР. Проведено експериментальне дослідження з визначення температурного стану поршня для дизеля 4ЧН12/14 в перехідних процесах дизеля. За даними дослідження визначені функції керування для кожного перехідного процесу. Запропоновано комплекс математичних моделей для визначення температурного та термонапруженого стану поршня в перехідних процесах дизеля. Для цього визначені рівняння функцій керування ГУ для ділянок першого та другого ПК. При спрощені ГУ достовірність результатів запропоновано встановлювати за показником відносного розрахункового збільшення ресурсу. За результатами досліджень встановлено вплив запізнення в часі ступінчастої зміни ГУ 3-го роду поршня в перехідному процесі дизеля на ресурсну міцність кромки КЗ. Означений захід дає змогу підвищити ефективність САПР на стаціонарних та нестаціонарних навантаженнях та при виконанні оцінки ресурсної міцності поршнів. Запропоновані нові конструкції поршнів з порожнинами масляного охолодження.
Thesis for the science degree of the Candidate of technical sciences by specialіty 05.05.03 – engines and power plants. – National Technical University "Kharkov polytechnic institute", Kharkov, 2018. The thesis is devoted to modeling in CAD of non-stationary thermal stresses and resource durability of pistons of high-speed diesel engines. The dissertation is devoted to the modeling of non-stationary thermal loads and resource strength of high-speed diesels in CAD. It has been found that for modeling the thermal state of the piston in the transient processes diesel, it is necessary to use non-stationary models of operation. In this case, when the boundary conditions are imposed, it is necessary to have data on control functions that including the time of the transition process. The allowable simplifications of the border conditions problem in the characteristic zones of the piston in the calculations of the thermal and thermo-stressed state of the piston on the stationary and in the transient processes of the diesel load are determined. Their use allows to shorten the design time without violating the concept of guaranteed maintenance of the resource of the edge of the combustion chamber in the initial stages of CAD application. An experimental study was conducted to determine the thermal of a piston for a 4CHN12/14 diesel engine in transient diesel processes. According to the study, control functions are defined for each transient process. A complex of mathematical models for the determination of the thermal and thermo-stressed state of the piston in the transient processes of the diesel is proposed. With simplified border conditions, the reliability of the results proposed to set the indicator of the relative estimated increase in the resource. According to the results of the research, the effect of the shift in time of the step change of the BC of the 3rd kind of a piston in the transient process of the diesel engine on the resource strength of the edge of the combustion chamber is established. This measure allows to increase the efficiency of CAD on stationary and non-stationary loads and when performing the evaluation of the resource strength of the pistons. New designs of pistons with oil-cooling cavities are proposed.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.05.03 – двигуни та енергетичні установки. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". –Харків, 2018. Дисертація присвячена моделюванню в САПР нестаціонарних термічних навантажень та ресурсної міцності поршнів швидкохідних дизелів. З'ясовано, що для моделювання температурного стану поршня в перехідних процесах дизеля необхідно застосування нестаціонарних моделей експлуатації. При цьому, при завданні граничних умов необхідно мати дані щодо функцій керування, які враховують час перехідного процесу. Визначено допустимі спрощення завдання ГУ в характерних зонах поршня при розрахунках температурного та термонапруженого стану поршня на стаціонарних та в перехідних процесах дизеля. Їх використання дозволяє скоротити час проектування без порушення концепції гарантованого забезпечення ресурсу кромки КЗ на початкових етапах застосування САПР. Проведено експериментальне дослідження з визначення температурного стану поршня для дизеля 4ЧН12/14 в перехідних процесах дизеля. За даними дослідження визначені функції керування для кожного перехідного процесу. Запропоновано комплекс математичних моделей для визначення температурного та термонапруженого стану поршня в перехідних процесах дизеля. Для цього визначені рівняння функцій керування ГУ для ділянок першого та другого ПК. При спрощені ГУ достовірність результатів запропоновано встановлювати за показником відносного розрахункового збільшення ресурсу. За результатами досліджень встановлено вплив запізнення в часі ступінчастої зміни ГУ 3-го роду поршня в перехідному процесі дизеля на ресурсну міцність кромки КЗ. Означений захід дає змогу підвищити ефективність САПР на стаціонарних та нестаціонарних навантаженнях та при виконанні оцінки ресурсної міцності поршнів. Запропоновані нові конструкції поршнів з порожнинами масляного охолодження.
Thesis for the science degree of the Candidate of technical sciences by specialіty 05.05.03 – engines and power plants. – National Technical University "Kharkov polytechnic institute", Kharkov, 2018. The thesis is devoted to modeling in CAD of non-stationary thermal stresses and resource durability of pistons of high-speed diesel engines. The dissertation is devoted to the modeling of non-stationary thermal loads and resource strength of high-speed diesels in CAD. It has been found that for modeling the thermal state of the piston in the transient processes diesel, it is necessary to use non-stationary models of operation. In this case, when the boundary conditions are imposed, it is necessary to have data on control functions that including the time of the transition process. The allowable simplifications of the border conditions problem in the characteristic zones of the piston in the calculations of the thermal and thermo-stressed state of the piston on the stationary and in the transient processes of the diesel load are determined. Their use allows to shorten the design time without violating the concept of guaranteed maintenance of the resource of the edge of the combustion chamber in the initial stages of CAD application. An experimental study was conducted to determine the thermal of a piston for a 4CHN12/14 diesel engine in transient diesel processes. According to the study, control functions are defined for each transient process. A complex of mathematical models for the determination of the thermal and thermo-stressed state of the piston in the transient processes of the diesel is proposed. With simplified border conditions, the reliability of the results proposed to set the indicator of the relative estimated increase in the resource. According to the results of the research, the effect of the shift in time of the step change of the BC of the 3rd kind of a piston in the transient process of the diesel engine on the resource strength of the edge of the combustion chamber is established. This measure allows to increase the efficiency of CAD on stationary and non-stationary loads and when performing the evaluation of the resource strength of the pistons. New designs of pistons with oil-cooling cavities are proposed.

Дисертацію присвячено удосконаленню технологій експлуатації складних газотранспортних систем з багатоцеховими компресорними станціями з метою економії енерговитрат на транспортування газу і використання прихованих резервів виробничого процесу. Досліджено і проаналізовано квазістаціонарні режими роботи складних ГТС, в результаті встановлено необхідність регулювання режимів з метою зменшення енерговитрат, та виявлено пульсаційні процеси коливання тису на вході КС, досліджено вплив пульсацій тиску на втомну міцність технологічних трубопроводів КС. Проведено дослідження втрат енергії в умовах технологічних процесів і з
Dissertation is devoted to the improvement of exploitation technologies of difficult gas-transportation system with the purpose of power charges economy for gas transportation and production process hidden reserves using. Qusi-stationary models of complex gas transportation systems operations are investigated and analyzed. As a result, the necessity of models adjusting was set with the purpose of power charges diminishing, and pulsation processes oscillation at the compressor stations input were detected. Pressure pulsation influence on tireless toughness of compressor station technological pipelines was investigated. Research of energy losses within technological processes was conducted and means for production hidden reserves using was offered. The first section is devoted to the analysis of literary sources and specification of research tasks. The analysis of exploitation of the Ukrainian gas-transportation system and gas consumption is given. The second section presents results of gas streams power descriptions research, that arise in the complex gas-transport systems. It is set that for complex gas-transportation systems with large carrying capacity even the insignificant rejections of parameters cause the substantial change of the productivity which requires the account of temperature condition and change of physical properties of gas at prognosis calculations. A lot of the workshop compressors stations of the complex gas-transport systems during exploitation must consider that unproject modes exploitation losses of gas are possible through interthread bridges with the purpose of approaching of each gas transportation system in the area of maximum possible efficiency. Curve like changes of gas expenses in complex gas-transport systems with large carrying capacity results in the origin in high-frequency pressure fluctuations (pulsations) in the input lines of the compressor stations, that it is related to the loss of tireless toughness and occuring of emergency situations. The third section is devoted to the research of pressure pulsation influence on tireless toughness and fracture strength of compressor stations technological pipelines. The algorithm and method of non-stationary motion of gas in gas pipelines of the compressor stations is created. With the purpose of transients optimization method and algorithms of calculation of linear structure of the non-stationary mode in gas pipelines were developed. Certain criteria of linear part unstationarity of the gas-transport system, and the criteria of unstationarity axe presented at the calculations of operations modes of the system. For this purpose the analysis was conducted to determine when and what criteria are better to be used in the set models. The fourth section is devoted to the research of the power efficiency increase in natural gas transportation. The turbine expander settings, that allow saving gas stream energy are offered and inculcated. The result of the research aims the important scientific task, which consists in setting conformities to the law of interplay of operation mode parameters of the complex gas-transport systems with large carrying capacity and energy losses on natural gas transporting, which allowed to develop recommendations for the economy use of power resources in the gas pipeline transportation and to apply them in industry.

ЗМІСТ ВСТУП 17 Розділ 1. АНАЛІЗ ОСОБЛИВОСТЕЙ СТВОРЕННЯ ПАСАЖИРСЬКИХ ЛІТАКІВ 22 1.1 Аналіз методологічних основ загального проектування пасажирських літаків 22 1.2 Аналіз методів проектування пасажирських літаків 31 1.3 Формулювання мети та завдань дослідження 36 Розділ 2. КОНЦЕПЦІЇ ТА НАУКОВІ ОСНОВИ МЕТОДОЛОГІЇ ІНТЕГРОВАНОГО ПРОЕКТУВАННЯ СІМЕЙСТВА РЕГІОНАЛЬНИХ ПАСАЖИРСЬКИХ ЛІТАКІВ 37 2.1 Концепція, принципи та методи інтегрованого проектування регіональних пасажирських літаків 37 2.2 Концепція створення силової установки сімейства регіональних пасажирських літаків 68 2.3 Концепція створення системи керування польотом регіональних пасажирських літаків 86 2.4 Висновки шодо розділу 105 Розділ 3. НОВІ РІШЕННЯ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК РЕГІОНАЛЬНИХ ПАСАЖИРСЬКИХ ЛІТАКІВ 107 3.1 Особливості забезпечення аеродинамічних характеристик регіонального пасажирського літака 107 3.2 Нові проектно-конструкторські особливості планера регіонального пасажирського літака 143 3.3 Нові конструктивно-технологічні рішення забезпечення статичної міцності та ресурсу регіональних пасажирських літаків 170 3.4 Висновки щодо розділу 197 Розділ 4. ОСОБЛИВОСТІ РЕАЛІЗАЦІЇ МЕТОДІВ ІНТЕГРОВАНОГО ПРОЕКТУВАННЯ ТА ВИРОБНИЦТВА СІМЕЙСТВА РЕГІОНАЛЬНИХ ПАСАЖИРСЬКИХ ЛІТАКІВ 199 4.1 Особливості виробництва регіональних пасажирських літаків 199 4.2 Особливості льотних випробувань регіональних пасажирських літаків 219 4.3 Особливості сертифікації регіональних пасажирських літаків 231 4.4 Висновки щодо розділу 245 ВИСНОВКИ 247 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 249 Додаток А. Список публікацій здобувача за темою дисертації 259 Додаток Б. Акти впровадження результатів дисертації 264
Дисертаційну роботу присвячено розробленню наукових основ створення сучасного реактивного регіонального літака нового покоління на 75 - 85 пасажирів. Розроблено концепції та наукові основи методології інтегрованого проектування сімейства регіональних пасажирських літаків, включаючи концепцію, принципи та методи інтегрованого проектування; концепцію створення силової установки; концепцію створення системи керування польотом. Наведено ряд нових конструктивно-технологічних рішень при створенні планера сімейства літаків Ан-148-100/Ан-158. Розроблено аеродинамічне компонування, що дозволило створити сімейство літаків-високопланів зі швидкістю польоту до 870 км/год ІШ (М = 0,8) та значенням аеродинамічної якості на крейсерському режимі польоту Ккрейс = 15,8. Розроблено нові конструктивно-технологічні рішення забезпечення статичної міцності та ресурсу регіональних пасажирських літаків. Реалізація розроблених наукових основ і методів інтегрованого проектування дозволила організувати виробництво літаків Ан-148-100 та Ан-158. Відпрацьовано й впроваджено нові технологічні процеси та обладнання, у тому числі лазерний контрольно-вимірювальний комплекс для контролю стапелів. Проектування оснащення виконано із застосуванням ЕОМ і тривимірних електронних математичних моделей елементів літака. Наведено результати комплексу робіт із забезпечення льотної придатності та сертифікації сімейства регіональних пасажирських літаків.
Диссертационная работа посвящена разработке научных основ создания современного реактивного регионального самолета нового поколения на 75 - 85 пассажиров, что было обусловлено потребностью рынка пассажирских авиаперевозок, прежде всего в странах СНГ, вызванной прекращением полетов парка морально и физически устаревших самолетов Ту-134 в результате нерентабельности их эксплуатации, а также несоответствием их характеристик все более жестким требованиям Авиационных правил по шуму и эмиссии. Разработаны концепции и научные основы методологии интегрированного проектирования семейства региональных пассажирских самолетов, включая концепцию, принципы и методы интегрированного проектирования региональных пассажирских самолетов; концепцию создания силовой установки; концепцию создания системы управления полетом региональных пассажирских самолетов. В работе приведен ряд разработанных конструктивно-технологических решений, которые применены при создании планера семейства самолетов Ан-148-100/ Ан-158 (фюзеляж, крыло, пилоны навески силовых установок и оперения). Приведены особенности обеспечения аэродинамических характеристик регионального пассажирского самолета. Разработана аэродинамическая компоновка, которая позволила создать семейство региональных пассажирских самолетов-высокопланов со скоростью полета до 870 км/ч ИС (М = 0,8), которое не имеет аналогов в мировой практике авиастроения. Значение аэродинамического качества самолета на крейсерском режиме полета составляет Ккрейс = 15,8, что соответствует мировому уровню. Разработанные новые конструктивно-технологические решения обеспечения статической прочности и ресурса региональных пассажирских самолетов позволили достичь при отработке проектного ресурса и срока службы 80000 летных часов, 60000 полетов для модели Ан-148-100А, 40000 полетов для модели Ан-148-100В, 30000 полетов для Ан-148-100Е, 50000 полетов для Ан-158, 30 лет по условиям прочности конструкции при длительной эксплуатации. Реализация разработанных научных основ и методов интегрированного проектирования позволила организовать производство самолетов Ан-148-100 и Ан-158 в соответствии с требованиями «Руководства 21.2С по сертификации и надзору за производством авиационной техники», «Руководства 21.2D процедуры сертификации и контроля за производством изделий гражданской авиационной техники», стандартов IS09001-2009 и EN9100 «Системы менеджмента качества. Требования». Выработаны и внедрены новые технологические процессы изготовления деталей и узлов на станках с числовым программным управлением. Освоено и внедрено новое оборудование и технологические процессы сварки. Проектирование технологической оснастки выполняли с применением ЭВМ и трехмерных электронных математических моделей элементов самолета, что позволило обеспечить привязку оснащения по единому источнику с минимальным использованием эталонов и калибров, сократить цикл проектных работ и уменьшить трудоемкость изготовления и монтажа оснастки. Для контроля стапелей использован лазерный контрольно-измерительный комплекс, обеспечивающий высокую точность измерений и возможность сравнения полученных данных с математической моделью. Представлены результаты выполненного комплекса работ по обеспечению летной годности самолетов семейства Ан-148-100/Ан-158, что обеспечивает их безопасную эксплуатацию в полном соответствии с требованиями Авиационных правил. Приведены результаты сертификационных работ, проведенных совместно ГП «АНТОНОВ», Сертификационными центрами, назначенными Авиарегистром МАК, и Авиационной властью Украины, по установлению и подтверждению соответствия самолетов типа Ан-148-100 (модели Ан-148-100А, Ан-148-100В, Ан-148- 100Е) с маршевыми двигателями Д-436-148, вспомогательной силовой установкой АИ-450-МС и их эксплуатационной документацией требованиям Сертификационного базиса СБ-148 в пределах эксплуатационных ограничений, оговоренных в эксплуатационной документации самолета.
The Thesis is devoted to the development of the scientific foundations of creating a modem new-generation regional jet aircraft for 75 - 85 passengers. The concept and scientific basis of the integrated design methodology for a family of regional passenger aircraft have been developed including the following: the concept, principles and methods of integrated design; the concept of development of a power plant; the concept of development of a flight control system. The paper presents a number of developed stmctural and technological solutions that were used to create the airframe of the An-148-100/An-158 aircraft family. The developed aerodynamic configuration made it possible to create a family of high-wing aircraft with a flight speed of up to 870 km/h (M = 0.8) and the aircraft lift-to-drag ratio in cmise flight Kcmis = 15.8. New design and technological solutions to ensure the static strength and lifetime of regional passenger aircraft have been developed. The implementation of the developed scientific foundations and methods of integrated design made it possible to organize production of An-148-100 and An-158 aircraft. New technological processes and equipment have been developed and introduced including laser control and measuring complex to control the holding frames. The tooling design was developed using computers and three-dimensional electronic mathematical models of the aircraft elements. The results of a set of works on ensuring of airworthiness and certification of regional passenger aircraft family were presented.