Машинобудування

ОЦІНКА ВПЛИВУ ВІБРАЦІЙНОГО НАВАНТАЖЕННЯ НА ОПЕРАТОРІВ ФРЕЗЕРУВАЛЬНИХ ВЕРСТАТІВ У ВИРОБНИЧИХ УМОВАХ

Артюх С. М. — 2025-12-22

DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2025-36-01

У статті представлено результати дослідження впливу вібраційного навантаження на операторів фрезерувальних верстатів у реальних виробничих умовах. Актуальність теми зумовлена зростанням техногенного навантаження на працівників машинобудівних та металообробних підприємств, де інтенсивне використання фрезерного обладнання супроводжується впливом шкідливих фізичних факторів, зокрема локальної та загальної вібрації.

Метою дослідження є кількісна оцінка рівнів вібраційного навантаження та аналіз його впливу на функціональний стан організму працівників. У роботі використано інструментальні методи вимірювання вібрації згідно з ДСТУ ISO 5349, а також анкетування операторів і оцінку скарг на вібраційний дискомфорт. Для забезпечення об’єктивного дослідження впливу вібраційного навантаження на організм працівників фрезерувальних верстатів було проведено серію інструментальних вимірювань параметрів локальної вібрації на робочих місцях. Вимірювання здійснювалися із застосуванням триосевого віброметра у контрольних точках контакту рук оператора з елементами обладнання. Оцінку здійснено за показником вібраційного прискорення, нормованого за середньоквадратичним значенням.

Результати дослідження показали перевищення допустимих рівнів локальної вібрації у ряді робочих точок, що може сприяти розвитку вібраційної хвороби та зниженню працездатності. Запропоновано низку профілактичних заходів, включно з технічними модифікаціями обладнання, регламентованими режимами праці та впровадженням засобів індивідуального захисту.

Отримані дані можуть бути використані для оптимізації умов праці, розробки програм виробничого контролю та системи управління професійними ризиками на промислових підприємствах.

ДІАГНОСТИКА ТА УМОВИ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОЦЕСУ ШЛІФУВАННЯ НА ОСНОВІ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ

Новіков Ф.В. — 2025-12-22

DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2025-36-02

Метою роботи є створення нового теоретичного підходу до діагностики процесу шліфування на основі відокремлення частки енергії тертя шліфувального круга із оброблюваним матеріалом від загального енергетичного балансу процесу шліфування та встановлення за цих умов напрямів підвищення його ефективності. Для цього в роботі встановлено аналітичні залежності для визначення енергетичних параметрів процесу шліфування: умовного напруження різання (енергомісткості обробки) і коефіцієнта шліфування (відношення тангенціальної і радіальної складових сили різання), які протилежно пов'язані з умовним кутом зсуву оброблюваного матеріалу. Виходячи із цього, розрахунками доведено, що зменшуючи експериментально встановлену тангенціальну складову сили різання, можна завжди досягти рівності значень умовного кута зсуву оброблюваного матеріалу, які визначаються умовним напруженням різання і коефіцієнтом шліфування. Виконання цієї умови забезпечує відокремлення частки енергії тертя шліфувального круга із оброблюваним матеріалом від загального енергетичного балансу процесу шліфування, що є новим в теорії обробки матеріалів різанням. Розрахунками встановлено, що під час алмазно-іскрового шліфування частка енергії тертя приймає фактично нульове значення, оскільки, завдяки дії електричних розрядів в зоні різання, забезпечується висока ріжуча здатність алмазного круга на металевій зв'язці та виключається його тертя із оброблюваним матеріалом. Фактично нульове значення частки енергії тертя отримано і в умовах мікрорізання одиничним алмазним зерном. Все це вказує на достовірність запропонованого в роботі теоретичного підходу до діагностики процесу шліфування.

Також встановлено, що в умовах звичайного абразивного шліфування частка енергії тертя може перевищувати частку енергії «чистого» різання. Це пов'язано із низькою ріжучою здатністю абразивного круга, оскільки значна частина абразивних зерен працює лише в режимі тертя з оброблюваним матеріалом. Показано, що розрахункові значення коефіцієнта тертя і коефіцієнта шліфування («чистого» різання) мало відрізняються та фактично відповідають значенням відомого відношення товщини мікрозрізу до радіусу вершини абразивного зерна, за якими процес стружкоутворення в зоні різання майже не відбу-вається. В цих випадках важливо застосовувати ефективні методи правлення та імпрегнування шліфувальних кругів, ефективні технологічні середовища для підвищення їх ріжучої здатності. Отже знання реально встановлених значень коефіцієнта тертя і коефіцієнта шліфування («чистого» різання) на основі запропонованого теоретичного рішення відкриває нові технологічні можливості підвищення ефективності процесу шліфування та створення високопродуктивних технологічних процесів обробки деталей машин.

АНАЛІЗ КОНСТРУКЦІЇ ВІТЧИЗНЯНИХ ВІЗКІВ ВАГОНІВ МЕТРОПОЛІТЕНУ В КОНТЕКСТІ СУЧАСНИХ ТЕНДЕНЦІЙ РОЗВИТКУ ВАГОНОБУДУВАННЯ

Бірюков С. В. — 2025-12-22

DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2025-36-03

У статті розглядаються конструкції візків вагонів електрорухомого складу, які експлуатуються на вітчизняних метрополітенах. Розглянуто основні складові частини візків різних типів: моделей старої конструкції, що експлуатуються на Харківському метрополітені та більш сучасних, які виробляються на ПАТ «Крюківський вагонобудівний завод» та експлуатуються на вагонах столичного метро. Відповідно до проведеного аналізу вказано на особливості конструкції сучасних візків, серед них варто виділити застосування листової рами, що підвищило міцність та надійність конструкції. Важливим кроком уперед стало впровадження асинхронного тягового привода, який забезпечує кращі тягові характеристики та енергоефективність. Системи безпеки покращилися завдяки використанню дискового гальма, а комфорт пасажирів значною мірою зріс завдяки пневматичним ресорам у центральному підвішуванні.

Також проаналізовано різні технічні рішення, що застосовуються в конструкції візків рухомого складу закордонних метрополітенів, насамперед ті, що відрізняються від класичного бачення ходової частини рухомого складу – наприклад, застосування нетрадиційних матеріалів, а саме - вуглецевого волокна, у несучій конструкції візка або застосування коліс із гумовими шинами замість традиційних сталевих.

У статті проведено порівняння основних експлуатаційних характеристик вітчизняних візків та закордонного аналога фірми Siemens, що має схожу конструкцію. Вказується на перспективність конструкції сучасних візків в плані підвищення безпеки руху, економічності та комфортності перевезень, а також на необхідність розвитку вітчизняного вагонобудування.

ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА БЕЗТРАНШЕЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Супонєв В.М. — 2025-12-22

DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2025-36-04

У статті наведено аналіз сучасних безтраншейних технологій будівництва комунікаційних мереж, до яких належать трубопроводи для постачання води та енергоносіїв, електричні кабелі та кабелі зв'язку. Оскільки безтраншейне прокладання комунікацій полягає у створенні порожнини в ґрунті, то були розґлянуті відповідні технічні засоби та процеси, які при цьому відбуваються.

У зв'язку з тим, що метою екологічної експертизи проектів виробництва робіт є мінімізація антропогенного та технічного впливу на довкілля, збереження та покращення їх властивості заради здоров'я людини метою статті було виявлення особливостей цих технологій саме з точки зору екологічної безпеки. У роботі були проаналізовані діючі нормативи та вимоги екологічної безпеки по кожному об'єкту стандартизації окремо. А саме: охорона водних ресурсів, охорона повітряного басейну, охорона якості та властивості ґрунтів.

Враховуючи, що земляні роботи пов'язані зі значною втратою врожайності сільськоґосподарських культур, то додатково була дана оцінка впливу на неї процесів структурних змін ґрунту при створенні скважин у ґрунті шляхом його радіального ущільнення. Зроблені відповідні висновки та практичні рекомендації для безтраншейного прокладання підземних комунікацій.

Тенденції розвитку сучасних технологій будівництва йде шляхом безтраншейних методів ведення будівельних робіт, які мають свої особливості та вплив на екологічну безпеку довкілля. Розглядання сучасних безтраншейних технологій з точки зору екологічної безпеки навколишнього середовища є актуальним питанням.

РОЛЬ ІНТЕГРАЛЬНИХ КРИТЕРІЇВ ЯКОСТІ В ОЦІНЦІ СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ СКЛАДНИХ ЕНЕРГЕТИЧНИХ КОМПЛЕКСІВ

Фурсова Т. М. — 2025-12-22

DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2025-36-05

У статті досліджено особливості застосування інтегральних критеріїв якості для оцінювання процесів автоматичного регулювання в енергетичних системах. Ці складні технічні системи характеризуються підвищеними вимогами до точності, стабільності та енергоефективності, де показники якості перехідних процесів безпосередньо впливають на надійність функціонування обладнання та ефективність технологічних процесів. Традиційні методи оцінювання, що базуються на розв’язанні диференціальних рівнянь або детальному аналізі перехідних характеристик, є трудомісткими та недостатньо придатними для оперативної діагностики, що актуалізує використання інтегральних критеріїв як більш простих та універсальних показників. У роботі проведено системний аналіз найбільш поширених інтегральних критеріїв, включно з лінійним, квадратичним та узагальненим, та визначено їх придатність для оцінювання різних типів перехідних процесів. Лінійний критерій розглянуто як найпростіший інструмент для швидкої оцінки затухання коливань, однак підкреслено його обмеженість у випадках зміни знаку регулювальної помилки та коливального характеру процесу. Квадратичний критерій позбавлений цього недоліку та дозволяє оцінювати енергетичний складник відхилень, що робить його ефективним при оптимізації систем автоматичного регулювання та порівнянні їхньої економічної ефективності. Розглянуто також узагальнені інтегральні критерії, що базуються на квадратичних формах стану і широко застосовуються в задачах оптимального керування. Показано, що мінімізація інтегральних критеріїв не завжди гарантує досягнення бажаної форми перехідного процесу, зокрема з точки зору ступеня коливальності та сталості. Тому обґрунтовано доцільність їх поєднання з додатковими показниками якості, що дозволяє уникнути некоректної оцінки та забезпечує комплексний підхід до аналізу роботи систем автоматичного керування. Отримані результати підтверджують високу практичну цінність інтегральних критеріїв як інструменту швидкого та інформативного контролю якості регулювання в енергетичних та промислових системах.

ПІДВИЩЕННЯ ПОКАЗНИКІВ ЯКОСТІ ПОТУЖНИХ НАСОСІВ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ ШЛЯХОМ ОПТИМІЗАЦІЇ СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ

Дрозд В. А. — 2025-12-22

DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2025-36-06

У статті досліджується проблема підвищення показників якості роботи потужних насосних агрегатів електростанцій шляхом оптимізації систем автоматичного керування. Насоси великої потужності (більше 1 МВт) є критичними елементами енергетичної інфраструктури, що забезпечують роботу циркуляційних, живильних та охолоджувальних контурів. Нестабільність їх функціонування, затягнуті перехідні процеси та надмірні динамічні навантаження призводять до зниження енергоефективності, зростання експлуатаційних витрат і скорочення ресурсу обладнання. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю вдосконалення алгоритмів керування для забезпечення стабільного та економічного режиму роботи насосів в умовах змінних навантажень і високих вимог до надійності. У роботі сформовано математичну модель потужного насоса, що включає напірні, енергетичні та потужнісні характеристики, а також динамічні рівняння другого порядку, які описують взаємодію насоса та електроприводу. На основі моделювання досліджено вплив параметрів ПІД-регулятора на динаміку системи й визначено інтегральні критерії якості (ISE, IAE, ITAE). Наведено результати порівняння оптимізованих і неоптимальних налаштувань, які демонструють суттєве зменшення перерегулювання, скорочення часу перехідного процесу та зниження інтегральних помилок у 1,7–7 разів.

Побудовані напірні, енергетичні та потужнісні характеристики реального насоса потужністю 2000 кВт, а також графіки перехідних процесів і енергетичних показників для різних режимів керування. Запропоновано комплексний показник якості, що поєднує динамічні та енергетичні критерії. Отримані результати підтверджують ефективність оптимізації ПІД-регулятора та можуть бути використані при модернізації систем керування насосами електростанцій, підвищенні їхньої надійності та енергоефективності.

ПІДВИЩЕННЯ ПОКАЗНИКІВ ЯКОСТІ МАЛИХ ГЕС ШЛЯХОМ ОПТИМІЗАЦІЇ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ

Мезеря А. Ю. — 2025-12-22

DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2025-36-07

У статті розглянуто проблему підвищення комплексних показників якості роботи малих гідроелектростанцій шляхом оптимізації систем автоматичного керування гідроагрегатами. Показано, що в умовах зростання частки децентралізованих джерел генерації та підвищених вимог до енергоефективності особливого значення набуває якість динамічних процесів, що формуються під час зміни навантаження мГЕС. Для вирішення зазначеної проблеми запропоновано підхід до оптимізації параметрів ПІД-регулятора системи автоматичного регулювання обертання гідротурбіни на основі моделювання її динаміки у вигляді об’єкта другого порядку з типовими часами гідравлічних та електромеханічних ланок. Як об’єкт дослідження використано модель гідротурбіни Френсіса малої потужності з номінальними параметрами: нетто-напір 74 м, витрата 2,05 м³/с та номінальна потужність близько 1,28 МВт. Наведено напірні, енергетичні та потужнісні характеристики турбіни, отримані в узагальненому вигляді. Проведено імітаційні дослідження реакції гідротурбіни на стрибкові зміни навантаження для двох варіантів налаштування ПІД-регулятора – неоптимального та оптимального. Виконано кількісну оцінку якості перехідних процесів за інтегральними критеріями якості за похибкою та часом, а також за показниками енергетичної ефективності, включаючи відносні втрати виробленої енергії у перехідному режимі. Показано, що оптимальне налаштування ПІД-регулятора дозволяє істотно зменшити амплітуду та тривалість коливань, прискорити усталення режиму та скоротити втрати енергії з 12,9 % до 2,1 %. Запропоновано комплексний показник якості, що узагальнює динамічні та енергетичні критерії й може бути використаний як універсальна метрика для порівняння різних законів регулювання. Отриманий результат підтверджує доцільність оптимізації систем керування як одного з найефективніших шляхів підвищення продуктивності та надійності малих ГЕС.

АНАЛІЗ НОРМАТИВНОЇ БАЗИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИСОКИХ ПОКАЗНИКІВ ЯКОСТІ РОБОТИ НАСОСІВ ГЛИБИННИХ НАСОСНИХ СТАНЦІЙ

Канюк Г. І. — 2025-12-22

DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2025-36-08

В статті проведено аналіз діючої нормативної бази України з питання забезпечення високих показників якості роботи глибинних насосів, які використовуються в нафтовидобувної галузі. Встановлено, що одним з ефективних методів підвищення показників якості глибинних насосів є удосконалення нормативної бази, спрямованої не тільки на визначення необхідних показників, але й на гарантовану підтримку їх в процесі експлуатації на всьому діапазоні можливих режимів роботи. Визначено, що глибинні насоси використовуються більш ніж в половині всього фонду нафтогазовидобувних підприємств. Тому глибинні насоси є одними з найбільш важливих компонентів сучасних систем нафтовидобувної галузі. Технічний стан насосних установок в значній мірі визначає показники якості нафтових підприємств. Нестабільність роботи насосів і, тим більше, їхня відмова може привести до значних збитків та інших негативних наслідків для нафтокомплексу. Доведено, що забезпечення високих показників ефективності і надійності роботи глибинних насосів є однією з найважливіших завдань в напрямку створення стійкого, надійного та високоекономічного функціонування нафтовидобувних комплексів та забезпечення мінімальних можливих втрат енергії на видобування нафти (зниження собівартості видобутку нафти). З аналізу нормативного забезпечення України зроблено висновок, що існуючі нормативні документи достатньо повно регламентують загальні питання, які пов’язані з термінологією та основними положеннями проєктування та експлуатації глибинних насосів та нафтовидобувних комплексів де вони працюють. Є корисні методики щодо створення та експлуатації автоматичних систем керування глибинними насосами та методики щодо проведення відповідних вимірювань, але в нормативній базі не повно відображені методики визначення та підвищення деяких показників якості роботи глибинних насосів, бракує нормативних документів, які регламентують забезпечення високих технічних показників якості глибинних насосів при їх автоматичному керуванні, бракує методик визначення та підтримки енергоефективних режимів роботи глибинних насосів в широкому діапазоні нормальної експлуатації в режимі реального часу.

АНАЛІЗ НОРМАТИВНОЇ БАЗИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИСОКИХ ПОКАЗНИКІВ ЯКОСТІ РОБОТИ ГАЗОПЕРЕКАЧУВАЛЬНИХ СТАНЦІЙ

Мезеря А. Ю. — 2025-12-22

DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2025-36-09

В статті наведено результати аналізу існуючого нормативного забезпечення щодо підвищення якості роботи газоперекачувальних станцій та їх елементів, основними з яких є компресорні установки. Показано, що для забезпечення високих показників якості роботи газоперекачувальних станцій та їх елементів, існує ряд нормативних документів, які розглядають питання експлуатації, метрології, випробувань, енергозбереження та інші важливі напрями, спрямовані на підвищення та підтримку показників якості, які повинні відповідати міжнародним стандартам. Наведені основні показники якості роботи газоперекачувальних станцій, які розділяються на технічні та економічні. Визначено потенціал підвищення енергетичної ефективності, що є одним з головних технічних показників якості роботи. Показано, що потенціал підвищення енергетичної ефективності є граничною величиною підвищення ефективності роботи обладнання газоперекачувальних станцій. Встановлено, що можливість реалізації цього показника залежить від конкретних умов роботи газопровідної системи, а також від можливості підвищення технічного стану газотурбінної установки. Визначені недоліки існуючого нормативного забезпечення, а саме: бракує нормативних методик створення автоматизованих систем керування, які гарантують високі показники якості роботи газоперекачувальних станцій, насамперед, коефіцієнта корисної дій, підвищення якого можливо шляхом зменшення усіх видів втрат енергії. Визначені задачі щодо подальшого удосконалення нормативного забезпечення України: поглиблене проведення теоретичних та експериментальних досліджень, удосконалення математичних моделей основного обладнання газоперекачувальних станцій та систем керування; перевірка адекватності удосконалених математичних моделей за експериментальними характеристиками; виконання структурно-параметричного синтезу енергоефективних систем керування. З метою структуризації нормативних документів та пошуку ефективних напрямів підвищення показників якості газоперекачувальних станцій, розроблено класифікацію існуючого нормативного забезпечення.

УДОСКОНАЛЕННЯ КВАЛІМЕТРИЧНИХ ПІДХОДІВ ДО ОЦІНЮВАННЯ РИЗИКІВ ЕНЕРГОПІДПРИЄМСТВ З УРАХУВАННЯМ АСПЕКТІВ КІБЕРБЕЗПЕКИ

Лисенко А. Я. — 2025-12-22

DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2025-36-10

У статті розглянуто можливість застосування кваліметричних підходів до оцінювання ризиків з урахування сучасних аспектів кіберзагроз, що виникають на енергетичних підприємствах. З метою оцінювання і управління ризиками проаналізовано науко-технічну і нормативну базу і запропоновано алгоритм-схему яка враховує кіберкомпонент, який є як окремою загрозою для функціонування енергопідприємства, так і може впливати на інші загрози різного характеру, і як наслідок підвищити рівень загального ризику. У ході проведеного дослідження було розроблено науково-обґрунтовану методику оцінювання рівня безпеки підприємства з урахуванням кіберзагроз. Запропонований підхід поєднує кваліметричні методи та модифіковану систему вагових коефіцієнтів, що дало змогу сформувати інтегральну модель аналізу ризиків, що забезпечує більш комплексне уявлення про стан захищеності об’єкта та дає можливість своєчасно виявляти критичні вразливості як на етапі планування заходів безпеки, так і під час ухвалення управлінських рішень у процесі функціонування. У дослідженні проаналізовано базові загрози для атомної електростанції, що дозволило ідентифікувати приховані загрози, а саме, встановлено, що відмова систем охолодження може бути спричинена не лише фізичними несправностями, а й цілеспрямованим втручанням у програмне забезпечення чи спотворенням сигналів датчиків, що враховано під час оцінки ризиків. В роботі представлено візуалізація оцінювання ризиків у вигляді 3D матриці ризиків з кіберкомпонентом, яка дає краще уявлення та допомагає керівникам енергопідприємств швидко ідентифікувати найбільш критичні ризики, у яких кіберфактор суттєво посилює загрозу. Застосування інтегральної моделі засвідчило, що фактичний рівень ризиків атомної електростанції істотно зростає за рахунок кіберкомпонента. У порівнянні з базовим варіантом оцінювання, інтегральний показник ризику з врахуванням кіберкомпонента підвищується на 10–25 %, що підтверджує необхідність системного включення заходів кіберзахисту до загальної політики безпеки атомної енергетики.

УДОСКОНАЛЕННЯ НОРМАТИВНИХ ПІДХОДІВ ДО ТЕХНІЧНОЇ ДІАГНОСТИКИ ЕНЕРГООБЛАДНАННЯ АЕС

Овчаров О. О. — 2025-12-22

DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2025-36-11

У статті розглянуто проблему вдосконалення нормативних підходів до технічної діагностики енергообладнання атомних електростанцій, зокрема стрижнів обмотки статора турбогенераторів типу ТВВ-1000. Актуальність теми зумовлена необхідністю підвищення надійності та безпеки в умовах понадпроектної експлуатації енергоблоків та розробки відповідних нормативних програм для проведення технічної діагностики. В роботі на основі проведеного огляду сучасних міжнародних та вітчизняних стандартів та аналізу новітніх методів теплової та неінвазивної діагностики пропонується поетапна нормативна програма проведення діагностики витрат охолоджувальної води в системі охолодження стрижнів статора турбогенератора, яка базується на застосуванні ультразвукового витратоміра та алгоритмах теплотехнічного аналізу. Визначено критерії оцінки технічного стану стрижнів і запропоновано відповідні корегувальні дії при виявленні відхилень в період плново-попереджувальних робіт для енергоблоків атомних електростанцій. Отримані результати можуть бути інтегровані у PLiM-системи управління ресурсом турбогенераторів.