Перспективні технології та прилади

ПІДВИЩЕННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ МЕХАНІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ СИСТЕМИ УРІВНОВАЖЕННЯ ВАЛІВ РОБОЧОЇ КЛІТІ СТАНУ 1680

Ірина Кругляк — 2024-06-02

Дослідженням, присвяченим важливому аспекту підвищення довговічності механічного обладнання системи врівноваження валів робочої кліті стану 1680, використовуваного в процесі холодної прокатки. У роботі розглядаються методи посилення деталей машин і механізмів, необхідних для забезпечення високої надійності та довговічності промислового обладнання, що застосовується в металургійному виробництві. Особлива увага приділяється застосуванню функціонально-активних покриттів, одержуваних з використанням методу саморозповсюджувального високотемпературного синтезу (СВС), з метою підвищення зносостійкості та зниження енерговитрат при експлуатації врівноважуючого механізму. Крім того, у статті представлено докладні описи конструкції та принципів роботи робочої кліті прокатного стану 1680, включно з розглядом особливостей валків, опорних валків, натискних механізмів і систем врівноваження, а також технології приводу валків і механізмів регулювання товщини прокату. У заключній частині статті представлено результати експериментальних досліджень щодо зносостійкості сталей з різними захисними покриттями, отриманими методом SHS, з урахуванням їхньої мікротвердості та залежності інтенсивності зносу від типу легування, що робить роботу актуальною та корисною для практичного застосування в індустріальній сфері.

ОТРИМАННЯ ХРОМОВИХ ПОКРИТТІВ НА КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛАХ, ЩО ПРАЦЮЮТЬ В УМОВАХ ВУЛКАНІЗАЦІЇ НОВИХ ГУМОТЕХНІЧНИХ ВИРОБІВ

Борис Середа — 2024-06-02

У даній роботі досліджувалася можливість отримання захисних покриттів, в умовах саморозповсюджувального високотемпературного синтезу, на деталях обладнання для вулканізації нових гумотехнічних виробів.. Дослідження спрямоване на пошук ефективних шляхів зміцнення робочих поверхонь умовно важливих елементів обладнання, що експлуатуються в агресивних умовах, зокрема, пресової оснастки. Враховуючи високі вимоги до зносостійкості та корозійної стійкості таких деталей, особлива увага приділялася вибору складу та параметрів процесу отримання покриття. Для досягнення цієї мети було використано різні композиційні матеріали та методи нанесення, а також проведено комплекс досліджень з вивчення властивостей отриманих покриттів. Отримані результати свідчать про можливість успішного застосування хромованих покриттів, легованих кремнієм, бором, алюмінієм для подальшого зміцнення та захисту деталей вулканізаційного обладнання. Проведені дослідження, є актуальними для розробки нових технологій виробництва та підвищення ефективності експлуатації пресової оснастки для вулканізації гумотехнічних виробів.

АКТИВНЕ ІНФРАЧЕРВОНЕ ПІДСВІЧУВАННЯ ДЛЯ ПОКРАЩЕННЯ ОПТИЧНОГО ЗОБРАЖЕННЯ В УМОВАХ НИЗЬКОЇ ОСВІТЛЕНОСТІ.

Берест В.Ю. — 2024-06-02

Досліджено вплив режимів підсвічування об’єкта джерелом ближнього інфрачервоного випромінювання на оптичні характеристики зображень, отриманих в умовах низького рівня або повної відсутності освітленості зони спостереження. Для отримання та аналізу зображень вибрано роботизовану відеокамеру моделі Reolink E1 Outdoor PoE, оснащену кремнієвою КМОН матрицею роздільної здатності 8 МП та вбудованими підсвічуючими прожекторами у видимому та ближньому інфрачервоному діапазоні. Проведено фіксацію зображень в специфічних умовах підсвічування об’єкта додатковим зовнішнім джерелом з врахуванням спектральної характеристики чутливості приймача для низки оптичних та електричних характеристик випромінювачів: стробованих параметрів живлення та підсвічувачів різної довжини хвилі. В якості додаткових зовнішніх освітлювачів експериментальної частини роботи використано світлодіоди з максимумом інтенсивності на довжині хвилі 850 нм (OSRAM, модель SFH 4556) та 940 нм (Everlight, модель IR928-6C-F). Для реалізації низки електричних режимів освітлювачів в роботі використано платформу для розробки віртуальних інструментів NI ELVIS II, розроблено власний драйвер світлодіодів на основі операційного підсилювача та транзисторного каскаду з регульованими параметрами імпульсного підсвічування: амплітудою, частотою, скважністю. Об’єктивну оцінку якості зображення тестової мішені Standard Layout Chart стандарту USAF 1951 в частині яскравості, контрастності, різкості, шумів виконано з використанням розробленого в роботі програмного пакету . Отримані результати показали, що режим додаткового підсвічування в ближньому інфрачервоному діапазоні має значні резерви в сенсі оптимізації енергоспоживання автономного джерела живлення системи відеоспостереження без суттєвої втрати якості отриманого зображення і функціональності камери. Встановлені кореляції параметрів зображення мають суттєве значення для вибору оптимальних режимів підсвічування з точки зору оптимізації енергоспоживання для комплектів з автономними джерелами живлення в залежності від конкретних застосувань, зокрема для мобільного комплекту відеоспостереження.

ОСОБЛИВОСТІ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ЗМОЧУВАННЯ КРОВ’Ю БІОМАТЕРАЛІВ ТА ОБГРУНТУВАННЯ МЕТОДУ ЙОГО КОНТРОЛЮ

Витвицька Л.А. — 2024-06-02

Обгрунтовано необхідність здійснення моделювання процесу змочування кров’ю біоматеріалів, з яких виготовляються судинні трансплантати, стенти, клапани, як основної умови визначення реакції крові людини на чужорідні матеріали. Індивідуальність людського організму зумовлює необхідність проведення контролю у динаміці, тобто експрес-аналізу процесу змочування кров’ю для уникнення негативних наслідків. Встановлено взаємозв’язок пружних властивостей штучної судини або судини, в якій знаходиться стент, і ступеня змочуваності кров’ю внутрішньої поверхні судини чи стенту.. Встановлено доцільність здійснювати контроль процесу змочування кров’ю ультразвуковим методом. Проаналізовано різні методи дослідження пружних властивостей судин на основі моделювання процесу контролю за допомогою ультразвукових коливань, отриманих на основі компресії (здавлювання) і деформування шляхом зсуву шарів тіла, через які проходять ультразвукові коливання. Обгрунтовано доцільність використання зсувної хвилі. При цьому необхідно не тільки визначати амплітуду відбитої від пружної поверхні судини зсувної хвилі, але й визначати її швидкість, тобто кількісні показники пружності.

АНАЛІЗ ОСОБЛИВОСТЕЙ КОНСТРУЮВАННЯ ТА МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПРИЛАДІВ АКТИВНОГО КОНТРОЛЮ

Денисюк В.Ю. — 2024-06-02

В статті описано основні умови вибору схеми контролю в процесі обробки для забезпечення високої точності вимірювання. Встановлено, що даний час у приладах активного контролю для шліфувальних верстатів найбільше поширення отримав індуктивний принцип перетворення розміру в покази шкального або цифрового індикатора. Описано основні метрологічні характеристики приладу активного контролю, функціональний зв’язок приладу з верстатом, їх компонування та обмін сигналами між верстатом та приладом. Також описано способи контакту вимірювальних наконечників приладів активного контролю з оброблюваною деталлю для визначення точності та надійності вимірювання.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА АВТОМАТИЗОВАНА УСТАНОВКА ГВИНТОВОГО КОНВЕЄРА З ОБЕРТОВИМ КОЖУХОМ ДЛЯ ЗМІШУВАННЯ СИПКИХ МАТЕРІАЛІВ

Дячун А.Є. — 2024-06-02

У статті представлено розроблену на основі отриманих патентів України та виготовлену конструкцію експериментальної установки гвинтового конвеєра з обертовим кожухом для дослідження і вибору раціональних параметрів процесу одночасного транспортування та змішування сипких матеріалів. Дослідний зразок гвинтового конвеєра з обертовим кожухом надає можливість зміни кута нахилу конвеєра з відповідними модифікаціями бункера, частоти та напрямку обертання гвинтового робочого органу та кожуха, а також дозволяє забезпечити швидку зміну гвинтових робочих органів різних конструкцій: звичайних, із змінним діаметром вала у зоні завантаження, із змінним кроком витків, гофрованих, з прорізами, з лопатями. Забезпечено можливість керування гвинтового конвеєра та збору експериментальних даних за допомогою ПК, частотних перетворювачів Altivar 71 та програмного забезпечення PowerSuite. Використання експериментальної установки дозволяє досліджувати: продуктивність гвинтового конвеєра при змішуванні сипких матеріалів, потужності приводів та крутні моменти на валах електродвигунів, величину моменту тертя, що виникає між кожухом та сипким матеріалом, коефіцієнт неоднорідності змішування сипких матеріалів.

ВЗАЄМОДІЯ СТРУМЕНІВ ПОВІТРЯ З ПОВЕРХНЕЮ ПЛОСКОЇ ДЕТАЛІ В ПРОЦЕСІ ОРГАНІЗАЦІЇ СЕРЕДОВИЩА ДЛЯ РОБОТИ ПРОМИСЛОВИХ РОБОТІВ

Кармаліта А.К. — 2024-06-02

У статті визначено, що для успішного застосування промислових роботів в технологічних процесах легкої промисловості необхідно створити технічні системи для контролю положення об’єктів роботизації та їх правильної орієнтації. Визначено, що на відміну від приладобудівної, машинобудівної та деяких інших галузей промисловості, де орієнтування та контроль положення в основному виконується по геометричних ознаках об’єкта, в легкій промисловості потрібно виконувати додатковий вид контролю положення – по властивостях поверхонь. Тому актуальною є задача створення пристроїв для такого контролю. В статті описано результати дослідження способу контролю по властивостях поверхонь з допомогою стиснутого повітря, на який автори отримали патент на винахід. В результаті досліджень визначені сили взаємодії струменів повітря з поверхнями плоских деталей в процесі контролю їх положення. Описано результати досліджень характеристик поверхонь плоских деталей взуття, шорсткість яких є основним фактором, який впливає на процес контролю. Визначені напрямки подальших досліджень процесу контролю.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ТЕХНОЛОГІЇ ОТРИМАННЯ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ЇХ ЕФЕКТИВНІСТЬ

Криницький О.С. — 2024-06-02

В роботі представлено огляд методів отримання та синтезу термоелектричних матеріалів. Розглянуто як існуючі протягом тривалого часу (так звані, історичні методи), так і доволі сучасні методи, а також їхній вплив на підвищення термоелектричної ефективності напівпровідникових матеріалів, які в подальшому можна використати для виробництва термоелектричних генераторів та охолоджувачів. Розглянуті методи синтезу термоелектричних матеріалів потребують затрати значної кількості часу на отримання та синтез нових матеріалів, так як вони мають значну кількість технологічних процесів з попередньої підготовки матеріалів, їхньої очистки та формування. Тому було розроблено і запропоновано удосконалений метод отримання напівпровідникових термоелектричних матеріалів який дозволяє з меншими енергозатратами ефективно керувати термоелектричними параметрами такими як: коефіцієнт Зебека, електропровідність, теплопровідність. Було проведено дослідження впливу синтезованих напівпровідникових матеріалів розробленим методом на термоелектричні параметри технологічного процесу, а саме фракції подрібнення синтезованого термоелектричного матеріалу на зміну величини коефіцієнт Зебека від температури. Також було проведено дослідження впливу сили тиску під час холодного пресування на коефіцієнт Зебека від температури, що дозволило обрати ефективні технологічні параметри подрібнення і пресування для отримання термоелектричних матеріалів з найкращою ефективністю.

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ФОРМУВАННЯ ШЛАКОВИХ ВКЛЮЧЕНЬ У ЗАГОТОВКАХ ПРИ МАШИННО- БЕЗПЕРЕРВНІЙ РОЗЛИВЦІ СТАЛІ

Мазур І.А. — 2024-06-02

На підприємствах при машинно-безперервній розливці сталі (МБЛЗ) з різних марок сталі виготовляють заготовки з дефектом, попередньо класифікованим як захоплення шлаку. Внаслідок цього було проведено дослідження для визначення основних причин. Представлені металографічні дослідження дефектів заготовки, які показують, що причиною дефекту є не лише захоплення шлаку, але також холодні краплі та пористість. Для проведення металографічних досліджень застосовувалася різна ступінь травлення, також було виконано аналіз растровим електронним мікроскопом. Виходячи з наявної в літературі інформації та на підставі термодинамічної моделі системи Fe-Si-Mn-O проведено механізм та схему піноутворення та захоплення шлакових включень у кристалізаторі. За результатами металографічного дослідження запропоновано механізм утворення та захоплення холодних крапель та запропоновані рекомендації, щодо зменшення шлакових включень у заготовках.

ВИКОРИСТАННЯ ОДНОПЛАТНОГО КОМП’ЮТЕРА RASPBERRY PI ДЛЯ РЕГУЛЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ФЕРМЕНТАЦІЇ МОЛОКА ПРИ ВИРОБНИЦТВІ СИРУ

Маркіна Л.М. — 2024-06-02

Проведено дослідження харчової промисловості та визначено ряд проблем, які пов’язані з низьким технічним рівнем підприємств та використанням ручної праці, що впливає на якість та ефективність виробництва. Особливу увагу приділено ділянці ферментації молока при виробництві сиру, визначено нестійкість системи керування. Було застосовано методику теорії автоматичного керування з корекцією параметрів системи, що дозволило досягнути стійкості системи. Для покращення показників якості системи розглянуто використання одноплатного комп’ютера Raspberry Pi, здійснено підбір необхідних технічних засобів автоматизації, розроблено електричну схему регулювання температури в процесі ферментації з PID – регулятором. Отримано перехідні характеристики та визначено час регулювання системи.

АНАЛІЗ ФАКТОРІВ, ЯКІ ВПЛИВАЮТЬ НА ЧУТЛИВІСТЬ ПІРОЕЛЕКТРИЧНИХ ПРИЙМАЧІВ ТЕПЛОВОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ У ДАВАЧАХ РУХУ

Мороз С.А. — 2024-06-02

В статті проведений аналіз одного з різновидів давачів, які використовуються в технологіях Smart City. Зокрема розглянуті давачі на основі піроелектричних приймачів , що реєструють теплове випромінювання, зокрема випромінювання людського тіла. Встановлено, що для оцінки ефективності роботи приймачів випромінювання використовується ряд характеристик, досить важливими з яких є чутливість та поріг чутливості. Наведені математичні відношення, які описують чутливість приймача як комплексну частотну характеристику, що пов’язує реакцію піроелектричного приймача та вплив на нього у вигляді гармонійного потоку. Представлені характеристики порогу чутливості приймача та формули для визначення даної характеристики. Встановлено, що для визначення порогу чутливості піроелектричних приймачів теплового випромінювання необхідно знати рівень шумів його чутливого елемента. Для виведення відповідних формул представлена еквівалентна схема піроелектричного приймача. Встановлені джерела шумів піроелектричних елементів, зокрема тепловий (джонсонівський) шум навантажувального опору, тепловий (джонсонівський) шум опору діелектричних втрат чутливого елементу, шумова ЕРС вимірювальної схеми, ввідний шумовий струм вимірювальної схеми, температурний шум чутливого елементу. Подана графічна залежність величини шумів від різних джерел для типового детектора з електричною та тепловою постійними часу. Зроблені відповідні висновки за результатами аналізу.

АНАЛІЗ ФОРМУВАННЯ ТОНКИХ МЕТАЛЕВИХ ПЛІВОК НА ПОВЕРХНІ БІО- ТА ШТУЧНИХ ПОЛІМЕРІВ ДЛЯ СЕНСОРІВ ВИГИНУ

Найдьонов А.О. — 2024-06-02

Проаналізовано вплив різних типів полімерних підкладок – полііміду (PI), полівінилового спирту (ПВС), наноцелюлози (НЦ), нанокомпозиту (НЦ-ПВС) на формування плівок Ni/Cr та електричні характеристики сенсорів вигину на їх основі для біомедичних застосувань. Для оцінки поверхневої морфології плівок Ni/Cr використано метод скануючої електронної мікроскопії (СЕМ), для їх хімічного аналізу використано метод енерго-дисперсійного рентгенівського аналізу (EDX-спектри). Здійснено вимірювання електричного опору плівок Ni/Cr в статиці та зміну їх опору під час вигину великого пальця руки людини. Отримані результати свідчать про вплив виду підкладки на поверхневу морфологію плівок Ni/Cr, а також електричні характеристики сенсорів вигину на їх основі. Зокрема показано, що з точки зору величини сигналу та реверсивності сенсора вигину перспективним матеріалом підкладки є нанокомпозит НЦ-ПВС. Такі пристрої рекомендується використовувати як одноразові сенсори для носимої біорозкладної електроніки.

МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ОПТОЕЛЕКТРОННИХ СЕНСОРІВ

Охрімчук О.Б. — 2024-06-02

В роботі розглянуто оптимальну конструкцію оптоелектронного сенсора. Він характеризується здатністю вимірювати переміщення в міліметричному діапазоні з субмікрометричною роздільною здатністю. Сенсор складається з трикутної відбивної решітки і двох волоконно-оптичних зондів. Наведено принцип вимірювання сенсора. Конструкцію трикутної решітки сенсора було математично оптимізовано з урахуванням кута кроку решітки для підвищення роздільної здатності сенсора. Метод оптимізації виявив глобальний оптимум, при якому досягається найвища роздільна здатність.

СУЧАСНИЙ СТАН КООРДИНАТНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ В УКРАЇНІ ТА СФЕРИ ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ

Сацик В.О. — 2024-06-02

В роботі приведені визначення координатного забезпечення, а саме: координатна система, система відліку, датум, геоїд, класифікація системи координат, приведені приклади їх використання в навігації, землевпорядкуванні, картографії та в прецизійному землеробстві Також в роботі представлена історична довідка, розкрито короткий зміст умов формування різних системи координат. Розкрито проблеми переходу з однієї системи координат в іншу, зокрема перехід України від СК-42 та СК-63 до СК-200 та перспективи і проблеми переходу до міжнародної системи координат WGS-84. Одержані результати забезпечують: розкриття ряду понять - координатна сітка, система відліку, Світова геодезична система (World Geodetic System, WGS-84); розуміння класифікації систем координат, сучасного стану координатного забезпечення в Україні, умов необхідності, перспективи та проблеми переходу від внутрішньої координатної системи до міжнародної, а також розуміння визначення та фіксації координат точок при проведенні вимірювання основних параметрів грунту розробленим нами програмно – апаратним комплексом.

МОДЕЛІ І АЛГОРИТМИ СТВОРЕННЯ ЦИФРОВИХ ВОДЯНИХ ЗНАКІВ ДЛЯ АУДІО-ФАЙЛІВ

Світловський Є.В. — 2024-06-02

В статті описано методи сучасної теорії інформаційних процесів та систем, а саме: методи теорії статистичних рішень; методи теорії ймовірностей та математичної статистики; технології об'єктно-орієнтованого програмування; теорія випадкових процесів та полів методи та технології статистичного імітаційного моделювання; методи цифрової обробки та розпізнавання сигналів та зображень; апарат штучних нейронних мереж; методи комп'ютерної стеганографії, а також технології проведення прямого комп'ютерного експерименту, що виконується по відношенню до реальних об'єктів цифрового контенту. Отримано моделі і алгоритми створення цифрових водяних знаків для об'єктів звукових форматів. Алгоритми створення цифрових водяних знаків для об'єктів, формат представлення даних, а також дослідження їх можливості для застосування файлів звукових форматів. Методики та результати аналізу статистичної помітності і можливості відновлення вбудованої послідовності ЦВЗ стороннім спостерігачем для оцінки якості ЦВЗ в об'єктах звукових форматів. Встановлено доцільність побудови та використання універсальних стискаючих перетворень для стеганографічного вбудовування ЦВЗ в об'єкти-контейнери різних типів з мінімальним рівнем дисперсії спотворень на основі штучних двошарових нейронних мереж прямого поширення, що дає змогу підвищити ефективність та захищеність передачі прихованих даних каналами зв’язку. Розробка спеціального математичного та програмного забезпечення з метою створення цифрових водяних знаків як засобів прихованого маркування об'єктів цифрового контенту, які забезпечують ефективний контроль використання об'єктів інтелектуальної власності, а також для діагностики аудіоданих.