03. Науковий Журнал Метінвест Політехніки. Серія: Технічні науки

Постійне посилання на розділhttps://dspace.mipolytech.education/handle/mip/837

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 37

Аналіз та систематизація способів підвищення стійкості футерівки індукційних сталеплавильних печей
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Кухар, В. В.; Малій, Х. В.; Кустіков, В. В.; Kukhar, V. V.; Malii, Kh. V.; Kustikov, V. V.
Індукційні сталеплавильні печі мають суттєвий потенціал у металургійній промисловості, оскільки вони дають змогу швидко та ефективно проводити плавку, зокрема сталі, з використанням принципу індукції. Використання таких агрегатів сприяє покращенню екологічних показників у виробництві та реалізації концепції «зеленої сталі» під час переробки заліза прямого відновлення. Індукційні печі є більш енергоефективними порівняно з традиційними печами, такими як дугові печі, через знижений час плавлення. Це сприяє зменшенню викидів парникових газів, таких як вуглекислий газ, та зменшує вплив на зміну клімату. Індукційні печі дають змогу зменшити витрати на електроенергію порівняно з іншими видами електричних печей. Це допомагає знизити використання природних ресурсів та викиди шкідливих речовин. Індукційні печі можуть бути легко налаштовані для переробки вторинної сировини – металевих відходів. Це сприяє зменшенню відходів та сприяє принципам циркулярної економіки. Поміж очевидних переваг індукційних сталеплавильних тигельних печей, серед яких також широкі можливості отримання однорідного за хімічним складом сталевого розплаву, відомі нагальні недоліки, що виникають у зв’язку з особливостями перемішування, потоками рідкого металу та зниженою стійкістю футерівки. У дослідженні розглянуто конструкцію та принцип дії індукційних плавильних тигельних агрегатів. Проаналізовано умови експлуатації та виходу з ладу кислої, основної та нейтральної футерівки. Висвітлено ключові аспекти функціонування індукційних сталеплавильних печей, зосереджено увагу на виявленні причин низької вогнетривкості та шлакотривкості їх тиглів внаслідок інтенсивної взаємодії гарячого рідкого розплаву з футерівкою. Із застосуванням літературних джерел визначено основні методи підвищення стійкості тиглів: вибір матеріалу тигля, забезпечення теплоізоляції та охолодження, керування температурними режимами, оптимізація процесу плавлення та конструкції тигля, моніторинг зношування та деформацій, регулярне технічне обслуговування і ремонт, застосування захисних покриттів, управління електромагнітним полем печі. Розкрито сутність кожного з цих методів із наведенням конкретних виробничих прикладів. Головним результатом проведеного дослідження є систематизація проаналізованих методів підвищення стійкості футерівки в індукційних сталеплавильних печах. Проведений аналіз дає змогу в перспективі визначити оптимальні методи контролю стану футерівки та вибрати виробничі стратегії підвищення стійкості тиглів, враховуючи конкретні умови виробництва.
Дослідження ефективності використання виймально-навантажувального обладнання в умовах ТОВ «Єристівський ГЗК»
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Григор’єв, І. Є.; Григор’єв, Ю. І.; Швець, Є. М.; Луценко, С. О.; Лукін, А. Ю.; Hryhoriev, I. Ye.; Hryhoriev, Yu. I.; Shvets, E. M.; Lutsenko, S. O.; Lukin, A. Yu.
Метою роботи є підвищення ефективності використання виймально-навантажувального обладнання на Єристівському кар’єрі за рахунок впровадження інформаційних технологій. Для вирішення поставлених задач у статті були використанні такі методи: аналіз і синтез наукових джерел інформації для дослідження наукових основ використання виймально-навантажувального обладнання, аналіз світового досвіду ефективного використання виймально-навантажувального обладнання, аналіз досвіду впливу автоматизованих систем управління гірничим транспортом на виймально-навантажувальне обладнання; методи регресійного аналізу, економіко-математичного моделювання і техніко-економічної оцінки. Наукова новизна результатів дослідження полягає у встановленні факторів, які впливають на продуктивність виймально-навантажувального обладнання. Практична значимість полягає у можливості використання результатів досліджень гірничими підприємствами та проєктними організаціями під час планування гірничих робіт. Таким чином, у роботі виконано порівняння продуктивності виймально-навантажувального обладнання, що використовується в умовах Єристівського кар’єра, в результаті чого було встановлено, що очікувана та фактична продуктивність має певні відмінності через показник часу циклу навантаження. В результаті досліджень було встановлено, що час циклу за куту повороту від 20 ̊ до 30 ̊ буде мінімальним та збільшить продуктивність драглайну. Крім того, в конкретних гірничотехнічних умовах встановлено, що впровадження автоматизованої системи управління “WENCO” дало змогу збільшити продуктивність гірничотранспортного комплексу та загалом покращити техні-ко-економічні показники роботи кар’єру.
Особливості роботизації металургійного виробництва
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Цимбал, Б. М.; Сичов, В. В.; Tsymbal, B. M.; Sychov, V. V.
У статті представлено особливості роботизації металургійного виробництва України. Встановлено, що металургійна галузь України потребує заміни людської праці робочих професій, які працюють в екстремальних умовах, таких як підвищена температура, загазованість робочої зони, яскраве опромінювання, гарячі поверхні, протяги, які можуть призвести до нещасних випадків та професійним захворювань. Розглянуто переваги застосування промислових роботів та робототехнічних систем задля зменшення трудомісткості, заміни ручної праці, зменшення ризиків для безпеки працівників, збільшення потужностей виробництва. Встановлено, що застосування промислових роботів може виключити людський чинник під час виконання стандартизованих операцій, визначення якості продукції, температури, відбору проб та вибраковування готової продукції. Визначено, що використання роботапробовідбірника дає змогу уникнути неточностей та помилок під час відбору проб на транспортних засобах. Запропоновано для виконання цих операцій використовувати 6осьовий промисловий робот та 14метрову напрямну для формування 7осьового режиму руху, при цьому напрямна рейка промислового робота може бути вмонтована вздовж напрямку руху каретки. Встановлено, що наявний процес видалення шлаку виконується під час застосування ручного спостереження та контролю за виконанням технологічних операцій, а також тих, які пов’язані з експлуатацією обладнання та ґрунтуються на ручному визначенні, контролі шляху та глибини видалення шлаку, що може призвести до тривалого виробництва, серйозних втрат заліза, надмірного або недостатнього видалення шлаку та металу в ковші. Запропоновано металургійним підприємствам впровадити в експлуатацію роботехнічну систему для видалення залишків шлаку. Встановлено, що традиційний спосіб змащування агломераційного візка вимагає його зупинки та ручного змащування, а також ручного очищення та обслуговування після роботи, але наявні металевий пил та суха речовина, яка утворюється під час спікання пилу та мастила, при цьому підшипниковий вузол буде недостатньо змащений та буде відбуватися процес зношування осі колеса від абразиву та недостатнього змащування. Експлуатація промислового робота для автоматичного очищення маслозаливного отвору може запобігти прилипанню пилу до маслозаливного отвору та її потраплянню на вісь колеса та компоненти підшипника, що може зменшити швидкість зношування.
Numerical modeling of energy efficient solutions of carbon removal and slag mode in electric arc furnace
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Тімошенко, С. М.; Timoshenko, S. M.
In the framework of modern two-stage liquid steel production, electric arc furnace (EAF) is a unit for intensive smelting of intermediate product, with subsequent finishing to specified steel grade by methods of the ladle metallurgy. The EAF technological regulations provide for obtaining a low-carbon melt in the energy-saving mode of slag foamed with gas bubbles. Reduction of the shape factor of steel melting bath (diameter to depth ratio) with an unchanged liquid steel capacity is aimed at increasing the energy efficiency of the EAF due to reduction of heat losses by radiation of the melt surface on the working space water-cooled panels. The transition to a “deep” bath also contributes to the intensification of heat and mass exchange processes under the conditions of forced mixing of the melt, in particular, purging with inert gas. The effect of a “deep” bath on the process of carbon removal on argon and CO bubbles and formation of foamed slag during intensive technology, from the standpoint of the EAF energy efficiency, a numerical study was carried out. The single bubble model and known empirical relations for mass transfer coefficients of reactants under the conditions of diffusion stoichiometry are used. For industrial 120-tons EAF it is shown that reducing the bath shape factor to the optimum, according to the energy efficiency criterion, leads to an increase in the rate of metal decarburization by 5–18% due to the intensification of the mass transfer processes of reagents in the system of iron-carbon melt-floating gas bubble. On the base of known experimental data, under conditions of optimal surface tension and viscosity of the slag, a regression equation was obtained for the height of stable slag foam on process gas flow rate through metal-slag interface. Using a numerical model of radiation heat transfer, is shown that a “deep" bath factor, in this context, contributes to the reduction of radiation heat losses with water by 4% due to more effective shielding of electric arc radiation on water-cooled EAF panels with foamed slag.
Вплив поверхневого шару захисного одягу на забезпечення гомеостазу металургів
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Юсубова, Л. Я.; Костенко, В. К.; Yusubova, L. Ya.; Kostenko, V. K.
Аналіз сучасних інформаційних джерел дав змогу встановити, що робота у металургійній промисловості характеризується інтенсивними фізичними навантаженнями, недостатнім захистом від теплових факторів виробництва, які, діючи у сукупності, можуть призвести до перегріву та теплових травм.Основними причинами порушення теплового балансу в організмах металургів можуть бути надмірний рівень прямого теплового випромінювання від обладнання, висока температура довкілля; тривале перебування у зоні впливу теплових факторів виробництва; підвищена внутрішня генерація тепла в організмі робітника внаслідок тяжкого фізичного навантаження; недостатні вентиляція та рух повітря; відсут-ність або неправильний вибір спецодягу. Розглянутий загальний підхід до оцінювання теплового балансу тіла людини вказав на безперечну актуальність питання забезпечення максимального видалення зовніш-ньої теплоти з поверхні захисного одягу.Метою роботі було обґрунтування властивостей поверхневого шару захисного одягу для мінімізації негативного впливу на металургів виробничих зовнішніх теплових потоків.Метод дослідження – теоретичний аналіз на основі класичних положень термодинаміки процесів тепломасопереносу на поверхні захисного одягу металургів.Було поставлено такі завдання: обґрунтування раціональних параметрів відбиваючих промені поверхонь теплозахисного одягу металургів; розкриття умов ефективного виносу тепла з поверхні захисного одягу металургів.Встановлено, що для створення безпечних та комфортних умов праці металургів необхідно забезпечити ефективні рівні відбиття променевого навантаження, максимальне власне випромінювання і конвекційний виніс теплоти з поверхні. Теоретично вибрано основні залежності, що розкривають механізм протидії тепловому навантаженню на металургів. Вперше теоретично обґрунтовано доцільність вико-ристання тканей з нерівномірною поверхневою текстурою для виготовлення захисного одягу людей що працюють в умовах нагрівного мікроклімату.
Спрямоване руйнування гірських порід невибуховими руйнуючими сумішами
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Сахно, І. Г.; Сахно, С. В.; Sakhno, I. G.; Sakhno, S. V.
Руйнування міцних гірських порід є одним з основних процесів у сучасній гірничодобувній промисловості. Найбільш поширеним способом руйнування скельних і навпівскельних гірських порід з міцністю по шкалі проф. Протодияконова більше 6 од. є вибуховий спосіб. Вибухове руйнування пов’язано з численними шкід-ливими впливами на гірський масив і довкілля. Окрім цього, ведення вибухових робіт пов’язано з ризиками пошкодження обладнання, приладів, комунікацій, які перебувають у зоні впливу вибухових робіт. Іноді вибу-хове руйнування не може бути використано через обмеження пило газового режиму або з інших питань безпеки. Екологічною альтернативою традиційним вибуховим методам руйнування міцних гірських порід є невибухові технології. Серед різних методів невибухового руйнування перспективним є метод, що базується на використанні невибухових руйнуючих сумішей. Невирішеним питанням невибухового руйнування гірських порід є спрямоване руйнування в заданих напрямках. Керування напрямком руйнування ведеться переважно за рахунок оптимізації схеми розташування шпурів. При цьому не враховуються природні дефекти, ослаблення і структурні неоднорідності гірських порід. Внаслідок цього спостерігається «ухил» тріщин від проєктного напрямку. Існують технічні рішення, що спрямовані на усунення наявних недоліків спрямованого невибухового руйнування, що ґрунтуються на використанні шпурових вставок і патронів. У статті розглянуто метод спрямованого руйнування гірських порід, який базується на створенні концентраторів розтягуючих напружень на поверхні шпура в необхідних місцях. Розглянуто вплив додаткового встановленого в шпур патрона невибухової руйнуючої суміші на поле напружень поблизу шпура. Запропоновано модифіковану конструкцію патрона невибухової руйнуючої суміші, що дає змогу керувати напрямком руйнування гірських порід під час коригування траєкторії руйнування, яка може бути непрямою лінією.
Досвід застосування геофізичних методів для оцінки технічного стану огороджувальної дамби хвостосховища
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Пікареня, Д. С.; Орлінська, О. В.; Рудаков, Л. М.; Гапіч, Г. В.; Pikarenia, D. S.; Orlinska, O. V.; Rudakov, L. M.; Hapich, H. V.
В результаті застосування комплексу геофізичних методів на огороджуючих дамбах хвостосховища «Дніпровське» у складі методу природного імпульсного електромагнітного поля Землі та вертикального електричного зондування встановлені ділянки підвищеного зволоження грунтів, які складають тіло дамбі, визначено їх просторове положення та глибіні від поверхні. Показано, що положення цих ділянок протягом шості років не змінилося, що свідчить про надійну їх фіксацію за допомогою комплексу застосованих методів. Контрольне буріння показало наявність зволожених грунтів у цих зонах. В якості рекомендацій щодо недопущення подальшого розвитку небезпечних інженерно-геологічних процесів у тілі дамби запропоно-вана низка заходів щодо моніторингу за технічним станом та розробки проєкту відновлення технічного стану до нормативних показників.
Особливості процесу автоматичного керування пральною машиною з урахуванням концепції «розумний будинок» (Частина перша)
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Бубліков, А. В.; Гурбанов, Р. А.; Рибачук, І. С.; Bublikov, A. V.; Gurbanov, R. A.; Rybachuk, I. S.
Наразі технології «розумного будинку» є дуже затребуваними у світі та, зокрема, в Україні. Їх впровадження дозволяє зменшити споживання ресурсів будинком, підвищити безпеку та комфортність перебування у приміщеннях. Тому усі дослідження, що пропонують нові рішення за напрямом технологій «розумного будинку» є затребуваними й актуальними. Показані недоліки використання класичного ПІД-регулятора для нагрівання води у пральній машині з позиції вирішення задачі розподілу потужності між побутовими приладами. З урахуванням цього запропонований алгоритм адаптивного автоматичного керування процесом нагрівання води в пральній машині, що базується на ідентифікації динамічних властивостей об’єкта керування. Результати ідентифікації використовуються як для прогнозування кількості споживаної електроенергії пральною машиною, так і для синтезу оптимального за швидкодією регулятора для керування нагріванням води. Результатами дослідження є встановлені нові закономірності процесу керування температурою води у пральній машині, які дозволили запропонувати інноваційний підхід щодо синтезу системи автоматичного керування з урахуванням концепції “розумний будинок”. Встановлено, що ідентифікацію динамічної моделі нагрівання води в пральній машині при роботі системи керування з прийнятною точністю можна проводити за половиною експериментальної кривої розгону – до точки її пере-гину. Фактично довжина експериментальної кривої розгону до точки її перегину є оптимальною для проведення процедури ідентифікації моделі об’єкта керування за критеріями тривалості етапу формування кривої (продуктивність системи керування) та точності визначення параметрів моделі (точність відпрацювання системою зміни уставки). Встановлено, що зі збільшенням амплітуди тестового керуючого сигналу при формуванні експериментальної кривої розгону збільшується похибка при розрахуванні інтервалів перемикання оптимального за швидкодією регулятора, через що збільшується статична похибка на момент закінчення нагрівання води (закінчення другого інтервалу перемикання регулятора). Проведена перевірка ефективності запропонованого алгоритму керування на основі розробленої імітаційної моделі системи автоматичного керування температурою води у пральній машині.
Нечітка супервізорна система автоматизованого регулювання тиску пару котлоагрегату
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Разживін, О. В.; Олійник, І. О.; Потоцький, С. В.; Бобов, Г. Р.; Razzhyvin, O. V.; Oleiinyk, I. O.; Pototskyi, S. V.; Bobov, H. R.
У статті розглянуто синтез нечіткого регулятора системи автоматичного керування тиском пару парового котла, проведено порівняльний аналіз перехідних процесів регулювання тиском пари під час застосування класичного ПІД-регулятора та із застосуванням нечіткого регулятора, підключеного паралельно в режимі супервізору. Проведено аналіз наявних систем автоматичного регулювання тиском пару, що відходить з парового котла. На початковому проведено проаналізовані недоліки наявних котельних установок та їх системи управління. На підставі проведеного аналізу окреслені шляхи усунення виявлених недоліків. Реалізовані задачі дослідження особливостей технологічного процесу пароутворення; проведено удосконалення математичної моделі і алгоритму регулювання технологічним процесом пароутворення шляхом впровадження нечіткого регулятора в режимі супервізора, який функціонує паралельно з класичним ПІД-регулятором; запропонована математична модель автоматизованої системи керування тиску подачі газоповітряної суміші на горіння; розроблено структуру та алгоритм функціонування автоматизованої системи керування котельним агрегатом з використання нечіткого регулятору в супервізорному режимі роботи. Запропонована математична модель режиму пароутворення у котлі, яка відрізняється тим, що враховує змінні технологічні параметри, а також алгоритм роботи нечіткого регулятору в супервізорному режимі роботи витратою повітря на горіння, які відрізняються тим, що враховують показник розрідження у топці котла. Запропоновано розроблення автоматизованої системи управління пароутворенням у котлі тину ДЕ, яка містить сучасну контрольно-вимірювальні апаратуру температури, витрати й тиску пара, газу та повітря, яке підводиться до пальників. Модернізація АСУ спрямована на підвищення продуктивності котельної установки і зниження витрат енергоносіїв (газу і повітря на горіння), яке досягає у відносному значені 18%.
Розрахунок витрат на заходи безпеки для робіт на висоті
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Кружилко, О. Є.; Чеберячко, Ю. І.; Гусаков, В. В.; Kruzhilko, O. Ye.; Cheberyachko, Yu. I.; Gusakov, V. V.
У статі наведено перелік можливих заходів безпеки, які використовуються під час виконання робі на висоті. Також у роботі виконано розрахунок витрат на заходи безпеки для робіт на висоті п’ять метрів із заміни м’якої покрівлі будівлі. Виконано класифікацію заходів безпеки. Під час розрахунку враховано всі можливі витрати, в тому числі на матеріали, роботу персоналу, послуги. Витрати відображені як абсолютно (загальні), так і в перерахунку на рік з урахуванням строків служби матеріалів, періодичності необхідних послуг. Розглянуто вартість одного з можливих основних заходів безпеки для захисту від падіння: стаціонарне огородження, знімне огородження, запобіжні пояси зі страхувальним тросом. Виконано порівняння заходів безпеки з точки зору витрат на їх впровадження.
Визначення кінетичних параметрів процесу розчинення частинок глинозему у рафінувальному шлаку проміжного ковша
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Єфімова, В. Г.; Смірнов, О. М.; Смірнов, Ю. О.; Yefimova, V. G.; Smirnov, O. M.; Smirnov, Yu. O.
У роботі показано, що впровадження металургії проміжного ковша мало один з найзначніших розвитків сталеплавильного виробництва за останні десятиріччя. Зазначено, що метою вторинного виплавляння сталі є виробництво продукту високої якості та економічно обґрунтовано. Висвітлено, що однією з основних функцій проміжного ковша є мінімізація кількості і розмірів неметалевих включень у сталевих виробах шляхом переходу їх з металевої фази у шлак.Метою дослідження було встановлення кінетичних параметрів процесу розчинення неметалевих включень у шлаку проміжного ковша, а саме лімітуючої стадії процесу та величини енергії активації.Проведено дослідження процесу розчинення твердих частинок Al2O3, вага яких становила 0,25 г, чисто-та – 99,9%, а діаметр – 500±0,05 мкм, у шлаку змінного складу CaO-SiO2-Al2O3-FexO.Досліджено поведінку розчинення твердих частинок Al2O3 за допомогою апарату, який був оснащений відеокамерою та оптичним мікроскопом за температури 1550, 1575 та 1600°C, а час експерименту становив 120, 240 і 360 секунд для кожної умови.Аналітичними дослідженнями показано, що процес розчинення твердих частинок Al2O3 можна описати як кінетикою гетерогенних процесів, так і кінетикою гомогенних хімічних реакцій.У дослідженні показано, що контроль швидкості розчинення твердих частинок Al2O3 може бути описаний законами масопереносу на межі поділу двох рідких фаз: розплав сталі – шлак. Встановлено математичну залежність процесу розчинення твердих частинок Al2O3, за допомогою якої було розраховано швидкість розчинення.Енергію активації було визначено аналітичним шляхом з використанням рівняння Арреніуса. В результаті проведених досліджень визначено швидкість розчинення твердих частинок Al2O3 та встановлено, що вона зростає зі зростанням вмісту FexO у шлаку проміжного ковша та температури.Встановлено, що розчинення твердих частинок Al2O3 відбувається на межі поділу фаз, що підтверджується даними скануючої електронної мікроскопії. Визначено енергію активації процесу та показано, що процес розчинення твердих частинок Al2O3 у шлаках різного складу відбувається у кінетичній області.Показано, що збільшення вмісту FexO у шлаку проміжного ковша призводить до зростання енергії активації та більшої залежності процесу розчинення твердих частинок Al2O3 від температури.
Automated control of drives for open-pit drilling rigs
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Khilov, V. S.; Хілов, В. С.
Physical and moral aging of mining equipment, in particular drilling rigs is one of the main problems of the open method of mineral extraction in the quarries of Ukraine. The modernization of the existing park and the creation of a new generation of drilling rigs is an important scientific and applied problem, the success of which depends on the efficiency of the domestic mining industry. The teams of special design bureau of research institutes of Ukraine are engaged in the creation of domestic core drilling rigs. Along with the improvement of the hydromechanical equipment of drilling rigs, it is necessary to improve the drive systems, which must correspond to the achieved level in the global electrical engineering industry. Only in this case, it is possible to create a competitive drilling roller-cone bit at a whole. The issue of finding and choosing a rational way of controlling interconnected drive systems of rotation and feeding rod in the hole button zone is considered. An important issue in the development of rotation and feed drives is the choice of a method of mutual control. The control methods are analyzed in which one of the parameters is maintained at a constant level: the rotation frequency of the roller-cone bit, the moment of resistance on the roller-cone bit, the linear speed of the drilling rod movement, the axial pressure on the drilling rod, the power consumed by the rotation drive. Based on the energy criterion of stability of the roller-cone bit, the most rational way of controlling the drive of drilling rod rotation of the drilling rig was chosen. The roller-cone bit will have the greatest stability when its energy load is uniform, i.e. when maintaining a linear growth of rock destruction energy or when maintaining at a constant level the power released in the roller-cone bit and hole bottom contact zone. The proposed working ability criterion generalizes the known criteria because it automatically considers the strength and abrasiveness of the rock that is destroyed by the roller-cone bit. In the proposed method of controlling the feed drives and rotation of the drilling rod in the process by the roller-cone bit drilling, rigid mechanical characteristics are formed on the roller-cone bit when penetrating rocks with a strength of 10-13 units on the scale of Prof. M.M. Protodiakonov and soft mechanical characteristics – in stronger rocks. When drilling different strength of the rocks of physical and mechanical properties, the control method provides automatic selection of mechanical characteristics depending on the strength of the rock.
Теоретичні дослідження процесу виробництва прокаткою відносно товстих двошарових біметалевих листових заготівок з механічним з’єднанням
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Міхєєнко, Д. Ю.; Грудкіна, Н. С.; Mikhieienko, D. Yu.; Hrudkina, N. S.
Стаття присвячена розширенню сортаменту, підвищенню якості і зниженню собівартості під час виробництва біметалевих відносно товстих двошарових композицій на основі розвитку методів роз-рахунку в прокатці біметалевих листів з механічним з’єднанням складників. Засновуючись на чисельному рекурентному рішенні кінцево-різницевої форми умови статичної рівноваги, розроблено математичну модель напружено-деформованого стану металу, що виникає під час виробництва біметалевих листів за допомогою прокатки м’якого матеріалу на твердій підкладці з поздовжніми пазами. Цей метод дає змогу досліджувати та прогнозувати напружено-деформований стан металу під час процесу прокатки, коли м’який матеріал прокатується на твердій підкладці з поздовжніми пазами. Врахування чисельного рекурентного рішення кінцево-різницевої форми умови статичної рівноваги дає можливість точно моде-лювати різні аспекти цього процесу, такі як розподіл напруг та деформацій у матеріалі. Проведено дво-вимірний аналіз напружено-деформованого стану металу складової частини, що плакує, використовуючи метод полів ліній ковзання. Цей метод дає змогу повністю врахувати неоднорідність розподілу напруг та деформацій по висоті кожного окремого перерізу зони пластичного формозміни металу. Отримані результати аналізу збіглися з результатами чисельного кінцевого математичного моделювання. Роз-роблено математичну модель, реалізовану в пакеті кінцево-елементного моделювання Abaqus Student Edition, для оцінки достовірності отриманих теоретичних рішень. Порівняння цих даних з результатами чисельного моделювання та методу полів ліній ковзання показало достатню збіжність, що вказує на можливість використання одновимірної математичної моделі в системі автоматизованого проєктуван-ня технологічних режимів та обладнання. Застосування варіаційного підходу у розрахунку напружено-деформованого стану металу під час прокатки біметалевих композицій дає змогу врахувати поздовжню течію металу. Ця модель дає можливість прогнозувати глибину затікання металу м’якої складової час-тини в поздовжні пази твердої підкладки і, таким чином, надати практичні рекомендації щодо вибору розмірів заготівлі шару, що плакує.
Обґрунтування заходів з поліпшення умов праці (на прикладі даних моніторингу запиленості)
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Кружилко, О. Є.; Чеберячко, С. І.; Подкопаєв, С. В.; Володченкова, Н. В.; Бехтер, О. А.; Kruzhilko, O. Ye.; Cheberyachko, S. I.; Podkopaiev, S. V.; Volodchenkova, N. V.; Bekhter, O. A.
У статті проаналізовано проблематику обґрунтування заходів з охорони праці на основі даних системи виробничого моніторингу. Відзначено, що законодавство України покладає на роботодавця відповідальність за створення на робочих місцях підприємства умов праці, що відповідають чинним нормативно-правовим актам, що зумовлює зацікавленість керівників підприємств у поліпшенні умов праці на робочих місцях. Функціонування системи управління охороною праці – це процес підготовки, прийняття та реалізації управлінських рішень щодо забезпечення здорових і безпечних умов праці на підприємствах, а зазначені рішення можуть бути спрямовані на реалізацію організаційних, технічних, санітарно-гігієнічних та лікувально-профілактичних заходів. Одним з напрямів удосконалення управління охороною праці є раціональне використання даних про фактичні рівні виробничих факторів, отриманих в результаті моніторингу. Такий підхід спрямований на завчасне виявлення та оцінювання фактичних рівнів шкідливих факторів з подальшим формуванням заходів з попередження впливу цих факторів на працюючих. Запропоновано під-хід до обґрунтування заходів з поліпшення умов праці, особливістю якого є зіставлення очікуваних результатів від вжиття заходів з урахуванням обсягами фінансових коштів, необхідних для їх впровадження. Цей підхід дає змогу кількісно оцінити результати реалізації альтернативних варіантів заходів з охорони праці та обґрунтувати доцільність їх фінансування. Апробацію підходу проведено на прикладі дослідження запиленості на робочому місці колія плит та блоків кар’єру з видобутку граніту. Проаналізовано різні варіанти технологічного процесу, що характеризуються певними режимами роботи витяжної вентиляції. Як перспективний напрям розвитку цього підходу може бути запропоновано використання методів математичного моделювання, експертних оцінок та теорії прийняття рішень.
Технологія сумісного вирощування об’єктів аквакультури в умовах рециркуляції води
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Єсіпова, Н. Б.; Шарамок, Т. С.; Yesipova, N. B.; Sharamok, T. S.
Масштабне забруднення поверхневих вод техногенними і побутовими стоками робить їх непридатними для рибогосподарського використання. Одним зі шляхів вирішення проблеми отримання якісної продукції аквакультури може бути використання установок із замкнутим водопостачанням (УЗВ). Стаття містить розроблену авторами технологію сумісного вирощування нільської тиляпії Oreochromis niloticus і гігантської прісноводної креветки Macrobrachium rosenbergii в системі рециркуляційного водоспоживання з продуктивністю 30 тонн тиляпії і 2 тонни прісноводної креветки на рік. Два запропонованих об’єкта аквакультури мають однаковий діапазон оптимальних температур: 26–28°С і однаковий термін циклу вирощування від личинки до товарної маси – близько 180 діб. Після цього можна заповняти систему нови-ми партіями. Таким чином, за рік можна отримувати двічі товарну продукцію. У статті надаються розрахунки кількості плідників нільської тиляпії і постличинок прісноводної креветки, необхідних для отримання запланованої товарної продукції. Наводяться схема розташування структурних компонентів УЗВ, розра-хунки кількості басейнів для вирощування молоді і товарних особин тиляпії та креветок. Календарний графік містить докладний перелік технологічних процесів із зазначенням їх тривалості, частоти проведення і строків виконання. У запропонованій технології сумісного вирощування нільської тиляпії і прісноводної креветки в УЗВ загальні витрати на використання води і електроенергії будуть компенсуватись реалізацією вартісної продукції креветок і менш вартісної та доступної для населення продукції тиляпії, при цьому обидва об’єкти мають високі смакові і поживні якості та невибагливі до умов утримання. Технологія дає змогу отримувати рибопосадковий матеріал тиляпії, який можна використовувати для зариблення техногенних водойм задля очищення їх від надмірного розвитку водної рослинності.
Дослідження впливу динамічних навантажень на роботу гірничих машин
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Налобіна, О. О.; Голотюк, М. В.; Бундза, О. З.; Nalobina, O. O.; Holotiuk, M. V.; Bundza, O. Z.
Динамічні навантаження, що виникають під час роботи гірничих машин, є важливим аспектом безпеки та ефективності видобутку корисних копалин. Вони можуть бути спричинені різними факторами, такими як нерівності поверхні, зміни швидкості та напрямку руху, розриви матеріалів під час вибухових робіт. Вони здатні призводити до прискореного зносу деталей машин, підвищення витрат палива, збільшення технічних зупинок та аварійних ситуацій, що загрожують безпеці працівників та знижують продуктивність видобутку.Метою дослідження є вивчення динамічних навантажень на гірничі машини та встановлення оптимальних способів зменшення цих навантажень. Дослідження проводилося за допомогою математичного моделювання процесів. Основні параметри, які впливають на динамічні навантаження, включають швидкість руху машини, габаритні розміри її колісної бази, ступінь наповнення ковша.Отримані результати дослідження дали змогу визначити оптимальні способи зменшення динамічних навантажень на гірничі машини. Наприклад, встановлено, що використання адаптивних систем управління ходовою частиною дає змогу зменшити вплив нерівностей поверхні на машину та знизити ризик її перекидання.Отримані результати можуть бути використані для підвищення безпеки та ефективності роботи гірничих машин, що сприятиме підвищенню продуктивності гірничого виробництва та зниженню його впливу на довкілля.Запропоновано навантаження пружної системи робочого органу під час зміни зовнішнього опору у функції швидкості, що дає змогу зменшити динамічні навантаження і знизити енергозатрати робочого процесу.
Підрив Каховської ГЕС: техногенна катастрофа чи шанс на екологічне майбутнє України
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Романь, А. М.; Roman, A. M.
В оглядовій статті проведено короткий аналіз впливу підриву Каховської гідроелектростанції на довкілля, як короткострокові (безпосередні), так і за рік після трагедії наслідки, перспективи для навколишнього природного середовища та суспільства. У роботі проаналізовано можливі та наявні позиції щодо подальших перспектив і думки фахівців з питання відновлення водосховища, чи навпаки – збереження природного ландшафту регіону. Дотепер в експертному середовищі не існує єдиної позиції щодо подальшої долі Каховки, хоча ще в липні 2023 року Кабінетом Міністрів України було затверджено постанову про відновлення гідровузла. Нині найбільш популярними є два підходи: цілковите відновлення всіх елементів гіроспоруд, прибічником якого є господарники та промисловики, що спираються на економічну доцільність і перспективи розвитку регіону в майбутньому; протилежний – цілковита відмова від відновлення як такого. Прихильниками останнього є екологи, що обстоюють ідею збереження природних ландшафтів, розширення площ природоохоронних територій і збереження культурної й історичної цінності регіону, посилаючись на сучасні директиви Європейського Союзу. Згідно з останніми, фактично, половина територій країн Європи за сім років (до 2030 року) має стати заповідними (30%) і з відновленим природним станом (20%). Україна, як майбутній член Європейського Союзу, бере на себе зобов’язання з дотримання стратегії європейських держав і досягнення зазначених цілей. Загалом же існує чотири основні сценарії: окрім двох зазначених, пропонується компромісний варіант часткового заповнення водосховища (для мінімального забезпечення господарських потреб регіону) і варіант розширення русла Дніпра, для задоволення тих же потреб. Проте всі дослідники сходяться в одному: будь-які процеси відновлення практично неможливі до завершення збройного конфлікту в Україні та деокупації її територій. Час грає на користь екологів, адже з кожним роком технічний стан елементів Каховського гідровузла й об’єктів гідротехнічної інфраструктури погір-шується, а їх відновлення втрачає економічну доцільність. Окрім того, відбуваються соціально-демографічні зміни, зумовлені конфліктом, що суттєво змінює потреби води в регіоні.
Підвищення зносостійкості наплавленого пресового інструменту шляхом удосконалення порошкового дроту
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Бойко, І. О.; Пашинський, В. В.; Пашинська, О. Г.; Boiko, I. O.; Pashynskyi, V. V.; Pashynska, O. H.
Стаття присвячена підвищенню зносостійкості наплавленого пресового інструменту зі сталей 3Х3М3Ф та 38ХН3МФА для екструдування кольорових сплавів шляхом удосконалення порошкового дроту для наплавлення. Розглянуті переваги та недоліки різних класів наплавочних матеріалів і запропоновано використати вдосконалений порошковий дріт марки ПП-45Х5В2ГСМФА. У разі наплавлення самозахисним порошковим дротом легуюча частина цієї сталі забезпечує підвищену твердість за високих робочих тем-ператур пресування завдяки комплексному зміцненню мартенситної матриці карбідами вольфраму, хрому й інших елементів, а також додатковому зміцненню нітридом ванадію. Це дозволяє суттєво збільшити ресурс інструменту. Окрім того, легування хромом на рівні 4,5–5% підвищило схоплювання з оброблюваним металом. Розгаростійкість, або термовтомна міцність, наплавленого шару підвищена шляхом підбору й оптимізації газошлакоутворювальних компонентів. Оболонку порошкового дроту трубчатої конструкції виготовлено зі сталі 65Г, що дозволило виключити графіт як вуглець-утворювальний компонент. Це суттєво покращило стабільність плавлення порошкового дроту та зменшило забрудненість наплавленого металу неметалевими включеннями екзогенного характеру. Промислові випробування порошкового дроту ПП-45Х5В2ГСМФА проводились для відновлення та зміцнення матриць для гарячого пресування зі сталі 3Х3М3Ф, прес-шайб з ЕШП-сталі цієї ж марки. Відновлені наплавленням матриці порівняно з новими не наплавленими матрицями показали стійкість у 2,4–2,5 раза вище, а просадка робочого діаметра після 5 циклів пресування зменшилася втричі. Повна вартість відновлення матриці наплавленням в 1,5–2 рази нижче вартості нової матриці зі сталі 3Х3М3Ф. Наплавлення розробленим порошковим дротом прес-шайб дозволило підняти зносостійкість не менше ніж удвічі.
Дослідження структурних факторів, які визначають рівень міцності та пластичності високоміцного чавуну
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Пашинський, В. В.; Пашинська, О. Г.; Бойко, І. О.; Pashynskyi, V. V.; Pashynska, O. H.; Boyko, I. O.
Роботу присвячено дослідженню впливу структурних параметрів на міцність та пластичність високо-міцного чавуну для подальшого удосконалення технологічного процесу. Як матеріал для досліджень вико-ристовували високоміцний чавун, який відповідає вимогам стандарту EN 1563:2018. Виплавку чавуну про-водили в індукційній печі ємністю 5 тонн. Отримання високоміцного чавуну проводили шляхом оброблення металу в ковші. Також проводилось вторинне модифікування під час випуску металу з печі та третин-не – в ливарній формі. Механічні випробування проводили на універсальній випробувальній машині згідно з вимогами стандарту ДСТУ EN ISO 6892-1, твердість по Бринелю – згідно з вимогами стандарту ДСТУ EN ISO 6892-1. Параметри графітної фази та мікроструктуру чавуну досліджували методом оптичної металографії згідно з вимогами стандарту ISO 945-1:2019. В ході роботи визначено особливості впливу характеристик графітної фази на механічні властивості високоміцного чавуну. Визначено особливості впливу структурного складу металевої матриці високоміцного чавуну на його механічні властивості. Уза-гальнюючи наведені дані, дійшли висновку, що комплекс механічних характеристик залежить від таких параметрів мікроструктури, як ступінь сфероідизації графітних часток та їх дисперсність. Вплив ступе-ня сфероідизації має порогових характер, і її значення нижче 50% не дає можливості отримати значення відносного подовження вище 6–8%. Основним параметром є цільність графітних часток. В дослідженому діапазоні від 50 мм-2 до 200 мм-2 зменшення розміру часток приводить до одночасного зростання міцності та пластичності. Зростання міцності за збільшення частки перліту спостерігається тільки за умови отримання сприятливих параметрів графітної фази, причому зростання міцності приводить до деякого зниження пластичності матеріалу. Подальші дослідження необхідно спрямувати на дослідження методів керування дисперсністю графітної фази. Також для досягнення прогресу в підвищенні міцності чавуну слід продовжувати дослідження щодо керування структурним складом металевої матриці.
Визначення оптимальних режимів комбінованої пластичної деформації для отримання покращених механічних та технологічних властивостей маловуглецевих сталей
(ТОВ "ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "МЕТІНВЕСТ ПОЛІТЕХНІКА", 2024) Пашинська, О. Г.; Пашинський, В. В.; Бойко, І. О.; Pashynska, O. H.; Pashynskyi, V. V.; Boyko, I. O.
У роботі представлено результати впливу комбінованої пластичної деформації на властивості мало-вуглецевої сталі. Оброблення складається з гарячої прокатки та холодного волочіння, що виконується із застосуванням волок зі зсувом. Експеримент проводили для визначення оптимальних режимів обробки для отримання покращених механічних і технологічних властивостей досліджуваних сталей. Вивчення впливу волочіння зі зсувом на структуру та властивості маловуглецевої сталі здійснювалось за різного поєднання леформування у круглих волоках і волоках зі зсувом. Показано, що застосування волок зі зсувом за різних обтискань і схем волочіння впливає на механічні властивості та густину низьковуглецевого дроту. Визначено оптимальні режими волочіння, установлено, що оптимальним є використання в разі деформації волок зі зсувом за 23% часткового обтиснення. Такий ступінь обтиснення дає мінімальний рівень падін-ня відносного звуження, що є одним з основних чинників отримання належної технічної деформуємості волочінням, тому з’являється можливість застосовувати таку схему волочіння дроту без використання проміжного відпалу.