2025

Постійне посилання на фонд

https://ela.kpi.ua/handle/123456789/73436

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 48

Відкритий доступ
A Review of Abrasive Water Jet Cutting Technology for Composite Materials
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Xue, Xianding; Salenko, Oleksandr; Habuzian, Halina; Havrushkevych, Andrii
With the growing demand for high-precision and high-reliability machining of composite materials in aerospace, automotive, and electronics industries, abrasive waterjet (AWJ) technology has emerged as a promising method for cutting non-metallic composites due to its cold cutting nature and multi-material adaptability. Compared with pre-2020 studies that mainly focused on parameter trials, recent research has shifted towards modeling of cutting-induced damage, microstructure-level precision control, intelligent optimization, and real-time monitoring, indicating a dual advancement in mechanism understanding and system-level integration. This review summarizes typical damage modes and modeling methods in AWJ cutting of composite materials, compares the applicability of various predictive models and quality indicators, and evaluates representative optimization strategies across different composite systems. Furthermore, it highlights trends in AWJ system intelligence, including acoustic emission monitoring, AI-based modeling, and the integration of digital twin technologies. Future challenges are identified, such as multi-scale modeling of damage–performance coupling, closed-loop process control, and standardized quality assessment frameworks. This review aims to provide structured insights and forward-looking references for advancing AWJ in composite precision manufacturing.
Відкритий доступ
Comparison and Evaluation of Conventional and Machine Learning-Assisted Reverse Engineering Workflows
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Kunytsia, Artem; Lashyna, Yuliia
Reverse engineering workflows play a crucial role in converting physical components into digital CAD models, impacting efficiency and accuracy in various industries. Traditional manual approaches, while highly precise, are often slow and resource-intensive, prompting exploration of machine learning (ML) methods promising accelerated results. The aim of this study is to perform a comparative overview and practical evaluation of conventional and ML-assisted reverse engineering workflows, identifying their accuracy, speed, and applicability to support evidence-based recommendations for workflow selection. As part of the study, a steel chuck-jaw was scanned using a high-precision scanner as an example of a part for reverse engineering. Three distinct CAD models were created: the first by manual surfacing in CATIA V5, the second by semi-automatic fitting in Geomagic Design X, and the third using the ML-based Point2CAD pipeline followed by post-processing in Geomagic Design X. The models were then assessed by comparing surface-to-cloud deviations and the total time required for reconstruction. The manual CATIA workflow achieved the best accuracy but demanded significant time and hands-on effort. The semi-automatic Geomagic workflow offered an effective balance between accuracy and efficiency. The Point2CAD approach dramatically reduced reconstruction time but resulted in significant local deviations, even though the overall geometry was acceptably maintained. These results suggest selecting manual workflow for tasks where accuracy is critical, semi-automatic workflow can be recommended for standard precision tasks with balanced effort, and ML-assisted workflow – for rapid prototyping or digital archiving when moderate inaccuracy is permissible and the necessary hardware is available. Additionally, the comparative overview underscores that selecting a suitable reverse engineering workflow depends significantly on project-specific requirements, particularly regarding required accuracy, available hardware, and acceptable processing time.
Відкритий доступ
Computational Investigation: CFD guide for the Evaporation process in Heat Pipe
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Ahmed, Dalal; Mahmood, Raid
Heat pipes are essential components in various industrial applications due to their exceptional heat transfer capabilities, which significantly enhance thermal management systems. Their ability to efficiently dissipate heat with minimal temperature gradients makes them invaluable in electronics cooling, aerospace systems, and energy recovery processes. This study presents a detailed two-dimensional Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation to analyze the temperature distribution and phase change dynamics during evaporation within a heat pipe. The simulation is conducted using ANSYS Fluent, where a 2D model of the heat pipe is developed, and an optimized computational mesh is generated to ensure accuracy in the numerical results. The k-ε turbulence modelis employed to accurately capture the fluid flow behavior, accounting for the complex interactions between vapor and liquid phases. The working fluid selected for this investigation is a nanorefrigerant (Al2O3/R11), chosen for its enhanced thermal properties that contribute to improved heat transfer efficiency. The simulation results reveal a significant temperature gradient in the evaporator section, highlighting the critical role of heat flux in determining thermal resistance. Additionally, the study examines how variations in heat input influence the overall thermal performance of the heat pipe. The findings from this CFD analysis provide valuable insights into the evaporation process, which is driven by phase change phenomena, and offer practical designguidelines for optimizing heat pipe performance. By understanding the intricate relationship between fluid dynamics, heat transfer, and material properties,this research significantly contributes to the development of more efficient and sustainable thermal management solutions for industrial applications
Відкритий доступ
Correction of the Control Program for End Milling on a CNC Machine
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Petrakov, Yuri; Romanov, Yan
The results of experimental testing of the correction of the CNC-programs for end milling on a CNC machine are presented. The correction is performed for serial and single-piece production conditions using the method of control using a posteriori information. A posteriori information is determined during measurements directly on the CNC machine with a three-coordinate probe from Renishaw. Moreover, for serial production, the pre-machined part is measured, and for single-piece production, the machining allowance is divided into two parts and the surface machined in the first pass is measured. The correction is performed using the experimentally determined transfer function of the machining system. The effectiveness of the developed methods has been experimentally proven: after milling the first part, the average error was 0.1 mm, and after machining the second part (and subsequent ones) using the corrected control program, the error decreased to 0.012 mm, i.e. the machining accuracy is increased by more than 8 times. In the conditions of single production, when dividing the allowance into two parts and determining the correction according to the calculated transfer function, the machining error decreased by more than 6 times. The time loss for performing two passes in the conditions of single production does not exceed the machining time according to traditional technology, when to ensure the specified accuracy it is necessary to perform several passes according to the same control program.
Відкритий доступ
Determination Modal parameters a Turning machining system
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Petrakov, Yuri; Ohrimenko, Oleksandr; Pasichnik, Oleksandr; Petryshyn, Andrii
Among various machining processes, turning accounts for the largest volume of chip removal worldwide, so much attention is paid to predicting stability and preventing chatter, with a special emphasis on machining systems. The use of CNC machinesexpands the possibilities for controlling the cutting process in accordance with the Stability Lobes Diagram (SLD), which allows not only to ensure the required quality and the reduce of vibrations, but also to select the cutting mode that ensures maximum productivity. Designing a SLD involves building a mathematical model of the machining system, which is associated with determining its dynamic characteristics. A dynamic model of the machining system of a lathe has been developed as a composition of the main units using the receptance coupling method, which made it possible to calculate the rigidity of the entire system, reduced to the tip of the cutter, as a function of the longitudinal coordinate when machining a workpiece installed in a chuck and in a chuck and rear center. The cutting process model represents the components of the cutting forces acting along the coordinate axes, which allows it to be integrated into the structure of the machining system. A method for experimental modal analysis of the machining system of a lathe using a hammer, accelerometer and a storage two-channel oscilloscope has been developed. Software for determining the frequency response function using a digital file of the experimental impulse response function has been created.
Відкритий доступ
Horizontal Biomass Gasifier in Zakho: Computational Guide and Investigation
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Taher, Mayaf; Mahmood, Raid
The horizontal biomass gasifier represents a promising and sustainable solution for addressing both the growing energy needs and environmental challenges in Zakho City, Iraq. This study explores the utilization of locally available biomass waste to produce clean, renewable energy through a horizontal burner gasifier system. By converting organic waste into combustible gas, the system offers a practical pathway toward reducing pollution and mitigating the environmental impact of waste accumulation. The primary goal of this research is the development, validation, and optimization of a computational model capable of accurately predicting the thermal and fluid dynamics of a horizontally configured gasifier under local operating conditions. Using Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations in ANSYS Fluent 2024 R2, the study investigates combustion dynamics, temperature distribution, flow behavior, and heat transfer within the gasifier. The model was constructed based on actual geometry, fuel properties, and pressure-driven boundary conditions, ensuring realistic physical representation. A mesh-independence study confirmed numerical stability, while turbulent flow and combustion were modeled using the standard k–ε and eddy-dissipation approaches. Validation against published experimental data demonstrated excellent agreement, with less than 6 % deviation from reported results. Parametric optimization revealed that an air flow rate of 28–32 m³/h yields a maximum temperature of approximately 1450 °C and a thermal efficiency near 91 %, establishing the optimum operational range for this configuration. The horizontal orientation exhibited more uniform temperature gradients and improved mixing compared to vertical systems. This revised investigation not only strengthens the physical and computational understanding of biomass gasification in horizontal systems but also provides a robust modeling foundation for future 3D simulations and experimental validation, supporting broader adoption of biomass-based renewable energy technologies in similar regions.
Відкритий доступ
Increasing the Sensitivity of the Tactile Sensor to Detect Shredders in the Patient’s Body
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Salenko, Olexandr; Gavrushkevch, Nataliia; Оrel, Vadym; Salenko, Bohdan; Cherniak, Viktor; Karpenko, Kostiantyn
Means of increasing the sensitivity of a tactile sensor for detecting foreign bodies in the wound of patients, the wound channel, which is advisable to use in field conditions in emergency situations, have been analyzed. Such a sensor is a device consisting of a probe and a block of mechanical and electronic means held by the paramedic's hand. To detect a foreign body, a probe containing an elastic thin flexible probe with an external quasi-elastic shell is inserted through the wound channel until contact with the foreign body. The signal from the dynamic contact is visualized and displayed on a display device, which allows the paramedic to make a decision on further medical care for the affected person. Since the probe receives additional mechanical excitation, the signal has a long-lasting form, which increases the efficiency of primary diagnostics. However, at the same time, using the probe as a waveguide for both mechanical excitation and for transmitting vibrations to the means of amplification and spectral analysis significantly distorts the informativeness of the signal, impairs the accuracy of the studies. It is proposed to use the probe shell as a waveguide for transmitting vibrations, while the probe acts directly as a waveguide for the contact signal. It has been established that in this case it is possible to increase the signal-to-noise ratio in the range of 0.92…2.5 kHz to 2 dBA, which is extremely important for analyzing the spectral density patterns of vibrations from contact conditions in a viscous medium.
Відкритий доступ
Integrated Geometric Confinement and Ejection-Driven Drainage Flow for Splash Suppession in High-Speed Abrasive Waterjet Machining
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Xue, Xianding; Salenko, Oleksandr
Abrasive waterjet machining (AWJM) is widely used in aerospace and precision manufacturing due to its cold-cutting nature. However, the residual high-energy jet column penetrating the workpiece frequently impacts the support structure, generating intense splashback that leads to surface contamination and secondary damage. To address this, we propose a composite anti-splash support structure integrating a concave bowl surface with a Venturi-induced negative pressure mechanism. Using VOF multiphase modeling combined with finite element validation, we elucidate the synergistic control mechanism: the curved bowl promotes wall-adherent liquid sliding to reduce radial momentum, while the Venturi throat creates a ~0.15 MPa negative pressure zone that captures droplets into the downstream channel for dissipation. Results demonstrate that compared to conventional supports, the design reduces mixture peak velocity by ~35%, decreases droplet diffusion height by 40%, and curtails radial spread by 30%, effectively constraining contamination areas. Static analysis further confirms the structure maintains high safety margins even under extreme loads. These outcomes not only enhance AWJM processing environments but also provide a validated engineering paradigm for high-speed fluid interaction control. Looking forward, the mechanism resonates with splash suppression needs in photolithography, food packaging, electronic encapsulation, and metal cutting, paving the way for a universal design and evaluation system for splash control in advanced manufacturing.
Відкритий доступ
Mechatronic Module with Alternative-Probability Control
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Gubarev, Oleksandr; Belikov, Konstantin; Murashchenko, Alona
This article presents control algorithms for adaptive mechanical systems. Object of research: processes occurring in industrial hydraulic drive systems during their operation. Subject of research: dependence of operational efficiency of industrial hydraulic drive systems on the term and operating modes, and applied fundamental circuit solutions and technical means that affect the functional, energy, and cost indicators of the system.The problems solved in the presented article are actual tasks. They involve the use of previous experience in the operation of a specific mechatronic system in specific conditions, for the formation of an adaptive control algorithm. The study is based on the creation of logical interpretations in the algorithm for decision-making. The simultaneous consideration of logical connections and the probability of the component “success of system actions” is considered. On the basis of which a two-component structure of logical expressions of control commands is formed. Accordingly, examples are given for evaluating each of the operation options. The article presents the scope and conditions of practical use of the obtained results. They are based on several examples, namely, the technical implementation of the manipulator macromodule with alternative probabilistic control is considered. It is possible to use the success of the system’s actions and the choice of the option for distributing attempts by digits or/and the basis of logarithmic weight. The peculiarity of the obtained results lies in the use of the criterion of “volume of involved memory” in the control system. This makes it possible to prioritize one of the alternative reactions of the system to external excitation, which provides a basis for the formation of control commands
Відкритий доступ
Modelling of the process of interaction of multi-impulse local loading at electrohydraulic forming of large-dimensional bottoms
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Taranenko, Mykhaylo; Naryzhniy, Olexandr
Forming of large-dimensional thin-sheet bottoms usually leads to great complexity of technological processes. When forming is conducted on mechanical presses using male- and female dies one can observe phenomenon of loosing stability of bottom shape with uniform through perimeter movement of the workpiece flange during drawing and large areas of thin workpiece that do not support by rigid surfaces of the die and are prone to be loaded with compressive stresses. This leads to the formation of folds and corrugations on the flange and dome part. Application of presses for stamping with elastic media and high pressure is irra-tional from energy considerations, because different parts of the workpiece require different pressures for their shaping. Electro-hydraulic (EG) forming is more effective when stamping such parts occurs consequently by zones of the workpiece and require different loading at each zone. It is possible to implement sequence control and load locations on multi-electrode EG-presses. Objective of the presented research was, on the one hand, to study the possibility of the formation of pulsed submerged flows of liquid medium, that transmits the load, their interaction with each other and the deforming workpiece in the technological zones of EG presses, and on the other hand, the possibility of using the LS Dyna software in combination with ALE method. To achieve the specified goal, methods of mathematical modeling of forming processes and interaction of deformed environments having different mechanical parameters were used, as well as experimental methods to confirm the processes being studied. The results obtained consider the possibility of creation of high energy-containing immersed jets of liquid, their interaction between themself and the deformable workpiece depending on the technological pa-rameters. The parameters of the workpiece deformation process were studied. It is shown that blank shape change has a wave-like character and, by changing the temporal and spatial parameters of the load, it is possible to control the parameters of the blank stress-strain state. Comparison of simulation results with experimental data substantiated the possibility of using the proposed modelling method in the study of pulsed flows in heterogeneous media. The conclusions state the achievement of the mentioned goal, describe the mechanism of interaction of liquid jets in the case of energy concentration necessity in the given zones of the workpiece and the possibility of changing the direction of energy flows when the moment of the of EG discharges beginning in adjacent discharge cavities is changed. The accuracy of the simulation results was assessed when compared with experimental data.
Відкритий доступ
Numerical Analysis of 2D Elastic Torsion Problem for a Rod by the Method of Matched Sections
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Slovak, Kostiantyn; Orynyak, Igor; Danylenko, Kirill
Torsion problem is treated here as Saint Venant’s semi-inverse task for prismatic bars, which allows to consider 2D geometry instead of 3D one. The novelty of the paper is that at the first time it tackles the problem by the method of matched section, MMS, – a new numerical approach for multiphysics problems. Like finite element method it supposes the continuous distribution of all parameters within the element, and like volume element method it keeps the conservation laws and equilibrium for each element and the body as a whole. The main idea of MMS is to substitute the partial differential equations (stemmed from required conservation laws) by the ordinary ones by introducing the additional constants, which can be later found from the continuity conditions at the center of element. The governing equations for torsion are broken out on two independent (along each coordinate axis passed through the centers of the opposite sides) equations, which relate two governing parameters (angle of rotation and torque) at the beginning with those at the end of the element. Each element contains 8 unknowns, so 4 above connection equations are supplemented by continuity conditions between elements and the boundary conditions. In addition to rectangular element the simplified version of the triangular one is proposed which is used to account for the outer boundary configuration. Numerical verification is performed for different shapes of cross-section and for composite cross-section. The results show the efficiency of the method, and high accuracy is attained even for small grids.
Відкритий доступ
Numerical modeling and Digital Twins in Wire Arc Additive Manufacturing
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Tryhubov, Roman; Kryshchuk, Mykola
Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) has become a valuable tool for cost-effective production of large metal structures with complex geometry using established arc-welding hardware and wire feedstock. However, the complexity of underlying physics makes it difficult to predict the geometry and stress state of final products. Heat accumulation, inter-pass temperature, and path planning influence bead shape and defect formation, while cyclic thermal loading induces residual stresses and distortion, which hinder repeatability and certification. High-fidelity numerical modelling, while being important for studying and optimization of WAAM process, remains unsuitable for real time simulation and control due to high computational cost. In order to overcome the limitations of pure physics-based models, the interest has shifted to hybrid workflows— combined physics-based and data-driven models calibrated by real-time sensing—embedded in Digital Twin architectures to support prediction, monitoring, and process control. The objective of this study is to systemise recent advances in multi-scale multi-physics numerical modelling for wire arc additive manufacturing (WAAM) and provide insight into Digital Twin (DT) architectures alongside data-driven approaches based on artificial intelligence (AI), machine learning (ML) and data management. The extensive literature review was performed to reveal advantages and limitations of these simulation method and how they could transition WAAM to intelligent manufacturing, driven by multiple data streams, with real-time monitoring, predictive analytics, and autonomous correction. The results of the review can be used in future studies to organize and assemble intelligent WAAM systems in laboratory experimental conditions with a perspective of industrial applications.
Відкритий доступ
Study of the Stability of the Formation of the Primary Layer of Steel Powder in the Technology of Powder Bed Fusion by Tungsten Inert Gas Welding
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Horbenko, Andrii; Zvorykin, Constantine
A comprehensive study of the possibility of using TIG (Tungsten Inert Gas) arc welding as Powder Bed Fusion (PBF) for additive manufacturing of metal products was conducted. The method of forming the primary surfacing layer by local melting of the pre-applied layer of metal powder without adding filler material is proposed and experimentally verified. Steel powder with an average particle size of about 300 μm, applied dry on a St3 grade steel substrate, was used as the starting material. The optimal parameters of the welding process were determined: current strength 120 A, arc voltage 30.5 V and torch movement speed 455 mm/min. The stability of the arc process, the formation of a homogeneous continuous deposited layer without obvious surface defects was confirmed experimentally. The obtained results indicate the significant potential of the proposed TIG-PBF technology as an economic alternative to traditional laser and electron beam methods in additive manufacturing, which can become the basis for the development of hybrid manufacturing technologies that combine 3D printing and mechanical processing
Відкритий доступ
Surface Modification Technologies for Space and Planetary Applications
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Kleiman, Jacob
This paper presents an overview of processes developed in our company for applications in various space and planetary environments. A number of materials including polymers, paints and other organic-based materials undergo dramatic changes and irreversible degradation of physical and functional characteristics when exposed to space or planetary environments, like in LEO, GEO or on Moon, or Mars. Protective schemes including protective coatings, mechanical metal foil wrapping or cladding, specially synthesized bulk materials, etc. are used to reduce the effects of space environment on materials and their properties. However, the protection of polymers, paints and other organic-based materials in space still remains a major challenge, especially for future long duration exploration missions to other planets or permanent space stations or for an ever-growing array of nano-, micro- and macrosatellites in VLEO, LEO and GEO orbits. Surface modification processes and advanced coatings are used increasingly to protect existing or provide new properties to polymers, paints and other organic-based materials. A number of surface modification solutions that include treatment of the surfaces by chemical or physical processes and that differ from the traditional protective coating approaches were developed by ITL in the last 30 years that change the surface properties of treated materials, protecting them from the hazards of low Earth orbit (LEO) and Geostationary orbit (GEO) environments or providing dust mitigation properties when used in Lunar environment. Examples of their testing, characterization and applications are provided. In addition, a surface treatment process for mitigation of lunar dust effects in lunar environment was developed and will be discussed.
Відкритий доступ
Temperature Compensation in Ball Screws of CNC Machines. Review
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Korenkov, Volodymyr; Skrypnyk, Taras
Thermal deformation of ball screw feed drives is a major source of positioning error in high-speed CNC machine tools. Frictional heat generated during rapid screw motion causes expansion and leads to significant deviations at the tool center point. This literature review compiles recent advances in temperature compensation techniques for ball screws, focusing on approaches to model and compensate thermal errors, methods for measuring temperature on moving feed axes, and techniques for evaluating positioning accuracy. A wide range of compensation methods are examined, from physics-based thermal models and empirical regression models to modern machine learning and hybrid approaches. Various sensor strategies for capturing temperature—contact thermistors, wireless embedded sensors, and infrared thermography—are compared in terms of responsiveness and practicality. Methods for quantifying thermal elongation and positioning error, such as laser interferometry and other high-precision measurement systems, are also reviewed. The review finds that data-driven (empirical) modeling techniques, non-contact temperature sensing, and laser-based accuracy measurements have shown particular promise.
Відкритий доступ
Автоматизація технологічних застосувань лазерного променя
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Дубнюк, В. Л.; Котляров, В. П.; Жук, Р. О.; Степура, О. М.
Об’єктом аналізу є стан та рівень використання лазерного променя як інструменту (кількісних та якісних) у будь-яких технологічних середовищах (медицина, обробка матеріалів, вимірювальні та контрольні операції, тощо). Практичний досвід розробки та впровадження технологічних застосувань лазерного променя та огляд світової спеціальної літератури підтвердив очевидний факт, що головними чинниками його корисного застосування є можливість ефективного діяння на різноманітні матеріали, широкий діапазон керованої потужності променю (до 2.3 МВт) та досягнення високого рівня інтенсивності в зоні опромінення (до 1020 Вт/см2) шляхом обмеження розміру останньої ( до 10–9 м) та тривалості її опромінення (10–15 с). Але деякі якості променя не прийняті до уваги і вони не використовуються. Метою даних статті є підвищення якості технологічних застосувань променя лазера як інструменту шляхом використання усього переліку його незвичайностей. До таких необхідно віднести нематеріальність інструменту, його прозорість, легка та швидкодіюча керованість основними параметрами (довжиною хвилі випромінювання, енергетичними та просторовими характеристиками). Вміле управління ними дозволяє суттєво покращити організаційні властивості багатьох технологічних застосувань променя в якості інструменту. Прозорість та нематеріальність електромагнітної енергії променя не заважать поєднувати процес його діяння на об‘єкт опромінення з одночасною оцінкою (вимірюванням) поточного результату. Такий активний контроль операції надає данні для керування її ходом, впливаючи на керуємі умови опромінення, що дозволяє автоматизувати операцію до її адаптивної організації. Приклади таких форм побудови технологічних застосувань променя відсутні у виробництвах, фахових та інших друкованих виданнях.
Відкритий доступ
Аналіз результатів експериментальних випробувань гідромашин різних конструкцій
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Аврунін, Г. А.; Рибалко, І. В.; Подригало, М. А.; Мороз, І. І.; Коваль, О. Д.
Виявлення впливу конструктивних особливостей аксіально-і радіальнопоршневих гідромашин на ККД через об’ємні, гідродинамічні і механічні витрати потужності на основі аналізу результатів випробувань насосів і гідромоторів. Об’єктом дослідження є характеристики і конструкції об’ємних насосів і гідромоторів однакового робочого об’єму за результатами порівняльних випробуваннях за методикою ISO 4409. Проаналізовані залежності дренажних витоків робочої рідини, втрат крутного моменту та ККД гідромашин від тиску і частоти обертання. Вирішена проблема надання інженерам-конструкторам та студентам-магістрам знань щодо впливу конструктивних особливостей поршневих гідромашин на втрати потужності і ККД. За результатами проведеного аналізу дано пояснення отриманим результатам випробувань щодо їх зв’язку з конструктивними особливостями гідромашин. Дана спроба оцінки впливу температурної і силової деформацій поршневих груп на витоки робочої рідини в конструкціях Innas, відомих аксіальнопоршневих гідромашинах і гідромашинах з шариками-поршнями. Показано, що типи поршневих груп та розподільних вузлів суттєво впливають на втрати потужності і ККД гідромашин. Завдяки конструктивним і технологічним досягненням фірми Innas при створенні нових поршневих груп можливе отримання малих радіальних зазорів між сферичними поршнями і тонкостінним циліндрами завдяки їх деформаційним властивостям. Отримані результати корисні для розробників гідромашин, фахівців зі створення гідроприводів та студентівмагістрів.
Відкритий доступ
Аналіз способів енергозбереження в гідроприводах мобільних машин
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Аврунін, Г. А.; Мороз, І. І.; Коваль, О. Д.
Пошук ефективних засобів енергозбереження в об’ємних гідроприводах мобільних машин шляхом проведення аналізу результатів експериментальних випробувань гідророзподільників і гідромоторів щодо втрат потужності за перепадом тисків і витоків робочої рідини, а також порівнянням способів регулювання робочого об’єму в аксіальнопоршневих гідромашинах і високомоментних радіальнопоршневих гідромоторах багатоциклової дії. Об’єктом дослідження є гідропристрої, зокрема гідророзподільники і гідромотори. Проаналізовані залежності перепаду тисків від витрати в гідророзподільниках і гідромоторах, витоків робочої рідини і механічних втрат потуж залежно від способу регулювання робочого об’єму при порівнянні аксіальнопоршневих гідромашин і радіальнопоршневих гідромоторів багато циклової дії. Проведений порівняльний аналіз способів регулювання гідромоторів, зокрема силового без зміни фазового кута розподілу робочої рідини до поршнів і фазового способу зі змінною кількістю поршнів, які находяться під тиском. Вирішена проблема надання інженерам-конструкторам та студентам-магістрам знань щодо впливу конструктивних особливостей сучасних гідропристроїв на втрати потужності і шляхи підвищення енергозбереження в об’ємних гідроприводах. За результатами проведеного аналізу дано пояснення отриманим результатам щодо зниження втрат потужності в гідрозподільниках і гідромашинах. Показана перспективність робіт щодо застосування фазового способу регулювання аксіальнопоршневих гідромашин. Отримані результати проведених досліджень слід вважати корисними для фахівців в галузі створення удосконалених гідропристроїв, а також для студентів-магістрів, які вивчають дисципліни, пов’язані з розробкою окремих гідропневмопристроїв, проектуваннями і випробуваннями гідроприводів.
Відкритий доступ
Антифрикційні покриття з самозмащувальною дією на основі оксиду магнію
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Щепетов, Віталій В.; Фіалко, Наталія М.; Бись, Сергій С.; Зворикін, Костянтин О.
До актуальних проблем сучасного матеріалознавства належить проблема підвищення довговічності і експлуатаційної надійності рухомих спряжень деталей машин. При цьому значний інтерес становить застосування складних оксидних сполук, зокрема, оксиду магнію як матеріалу для вузлів тертя. До того ж важливим є розроблення композицій, здатних за умов тертя виконувати роль твердих мастил. Метою роботи стало визначення закономірностей тертя та зношування композиційного покриття на основі оксидних сполук магнію зі структурно-вільним карбідом магнію і вивчення їх структурно-фазового складу та впливу на формування і самоорганізацію поверхневих структур. У якості матеріалу для напилення застосовувався ортосилікату магнію, до якого додавались леговані домішки з порошків хрому, нікелю, титану, алюмінію та ін. Вихідну композицію для напилення одержували методом механіко-хімічного синтезу. Фізико-механічні властивості і закономірності тертя та зношування покриттів досліджувалися за торцевою схемою в режимі безперервного ковзання при постійному навантаженні. Комплексна методика включала металографію, дюрометричний аналіз, растрову електронну мікроскопію та рентгеноструктурний фазовий аналіз. За результатами досліджень було розроблено високоефективні покриття на основі ортосилікату магнію, що характеризуються покращеними антифрикційними властивостями. Визначено оптимальний режим детонаційно-газового напилення пропонованих покриттів. Вивчено характер та закономірності, які зумовлюють схильність покриттів до пасивації. Результати досліджень закономірностей тертя та зношування запропонованого детонаційного покриття і їх структурно-фазового складу та особливостей самоорганізації поверхневих структур розширюють уявлення в сфері сучасного триботехнічного матеріалознавства.
Відкритий доступ
Біомеханіка остеосинтезу титановими міні- пластинами кісток нижньої щелепи ушкоджених переломом
(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2025) Крищук, М. Г.; Мусієнко, О. С.; Маланчук, В. О.; Мазурик, Я. М.
Основним завданням остеосинтезу кісток щелепи ушкоджених переломом є співставлення уламків в анатомічно-правильному положенні та їх надійне утримання протягом заданого періоду часу консолідації конструкціями фіксаторів. Процеси, що розвиваються в кістковій тканині після встановлення фіксатора кісток щелепи ушкоджених переломом суттєво залежать від умов силового навантаження. Стабільність фіксації кісток ушкоджених переломом впливає на перебіг репаративних біологічних процесів та обумовлює один одного, що необхідно враховувати при їх остеосинтезі. Для визначення стратегій остеосинтезу ушкоджених кісток титановими мініпластинами з гвинтами сформовано математичні моделі напружено-деформованого стану сполучених неоднорідних тіл біологічного походження та технологічного виготовлення фіксатора при статичних навантаженнях. Числове моделювання біомеханіки остеосинтезу 3D цифрових двійників біомеханічних систем остеосинтезу здійснено у програмному середовищі ANSYS з урахуванням ізотропних властивостей їх структурних елементів. Встановлено закономірності впливу конструктивних особливостей титанових мініпластин та умов їх фіксації на жорсткість і напружено-деформований стан імітаційної моделі нижньої щелепи ушкодженої бічним переломом. Розрахунки амплітуд та градієнтів напружень моделей біомеханічних систем остеосинтезу в числовому експерименті допомогло з’ясувати параметри необхідної жорсткості та топологію розташування двох типів мініпластин та гвинтів, що впливають на діастаз та щільність міжфрагментного контакту уламків в ділянці перелому щелепи. Емпіричні дані вимірювань жорсткості систем остеосинтезу нижньої щелепи титановими мініпластинами проведені на трупних зразках. Встановлені рівні деформації біомеханічних систем натурних об’єктів в зоні фіксації кісткових відламків мініпластинами є вирішальним фактором для оцінки ризику надмірного зміщення фрагментів у післяопераційний період.

Переглянути

Перегляд 2025 за Назва

Результатів на сторінці

Налаштування сортування