Статті КГМ (ІПБТ)

Permanent URI for this collection

Browse

Recent Submissions

Now showing 1 - 11 of 11
  • Item
    Оцінка енергетичної ефективності щокових дробарок з простим і складним рухом щоки
    (НМетАУ, Дніпро, 2023) Маліч, Микола Григорович; Кресс, Денис Володимирович; Авраменко, С. О.
    UKR: Мета. Оцінка енергетичної ефективності щокових дробарок з простим і складним рухом щоки на основі математичного моделювання та використання встановлених закономірностей напружень та деформацій у гірській породі при взаємодії з робочим інструментом. Методика. Використано комплексний метод узагальнення закономірностей теорії пружності та пластичності, закономірності розподілу контактних нормальних та дотичних напружень, рівняння граничного стану матеріалів, заснованих на критерії міцності Кулону; теорії ліній ковзання; зіставлення теоретичних результатів з експериментальними діаграмами «нормальне напруження-подовжня деформація» зразків; факти та явища руйнування гірських порід; узагальнення теоретичних закономірностей, що виникають при силовому контакті інструменту з породою в дробарках. Наукова новизна. При асиметричних контактних дотичних напруженнях в твердому тілі, що деформується, формуються горизонтальні напруження розтягую, при цьому чисельні значення цих напружень зі збільшенням коефіцієнта контактного тертя зростають, а межа міцності на стискання і питома енергія руйнування гірської породи суттєво знижується. Результати. Асиметричне навантаження породи створюється в щокових дробарках зі складним рухом щоки, в дробарках з простим рухом щоки реалізується більш енергоємне симетричне навантаження, що вимагає збільшувати потужність приводу. Практична значущість. Створення асиметричних умов навантаження з використанням сил контактного тертя з врахуванням фрикційних та міцнісних характеристик матеріалу, що руйнується, дозволять суттєво знижувати енергоспоживання при дезінтеграції у щокових дробарках зі складним рухом щоки.
  • Item
    Spall Fracture Forms of High Rock Samples under Uniaxial Compression
    (IOP Publishing Ltd, 2023) Vasyliev, Leonid; Bulich, Yurii; Vasyliev, Dmytro; Malich, Mykola G.; Rizo, Zakhar; Polishchuk, Alla; Kress, Denis; Kuttiubaev, Aidar
    ENG: Prof. L.I. Baron identified five forms of destruction during uniaxial compression of samples of regular geometry of rocks including truncated wedge, wedge, diagonal, longitudinal, and explosive forms. All of them are commonly characterized by the destruction of samples in their central parts showing two or more cracks, while the trajectories of crack development align with the corner points of the samples. Recently, was unexpectedly discovered a spall fracture in the form of a single crack emerged from the side wall of the specimen and propagating into it under uniaxial compression. Based on the discovery, the method for creating stress-strain diagrams for high rock samples was developed using four rock properties such as rock shear resistance limit, contact friction ratio, internal friction ratio, and modulus of elasticity. The stress-strain diagram of the spall fracture of high samples is described by a descending curve, which is typical for the diagrams of fracture created by two adjacent cracks of regular geometry samples. The maximum stresses required for the destruction of high rock samples are lower than those for the destruction of regular geometry samples of rocks with similar physical and mechanical properties.
  • Item
    A Novel Approach to the Screw Feeder Design to Improve the Reliability of Briquetting Process in the Roller Press
    (Polskie Naukowo- Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne, 2023) Baiul, Kostiantyn; Vashchenko, Serhii; Khudyakov, Olexander; Bembenek, Michał; Zinchenko, Andrii; Krot, Pavlo V.; Solodka, Nataliia
    ENG: The screw feeder design for the pre-compaction of bulk materials to be briquetted in a roll press is considered to increase the overall reliability. The relationship between the parameters of the screw feeder and its technological characteristics is investigated by the example of two fine-grained materials. A new mathematical model and design algorithm have been developed, which takes into account the properties of materials, the roller press parameters, the shape of the briquettes, and their deformation after compaction. The relationship between the pre-compaction pressure and the material stack height at the inlet is determined. The relations between the torque, the screw pitch, and the material stack height above the inlet, as well as the drive power and the screw pitch on productivity, are investigated. In experiments, using the proposed design, the compaction ratio of the peat increases by 22-27%, and hydrolyzed lignin – by 14-17%. The proposed approach allows for preventing drive overloading and ensures the reliable operation of pre-compaction devices for the roller presses.
  • Item
    Determination of the Critical Cyclic Fracture Toughness for the Mode II in Mixed Fracture of Structural Steels
    (Elsevier Ltd., Oxford, 2023) Belodedenko, Sergii V.; Hrechanyi, Oleksii. M.; Vasilchenko, T.; Hrechana, A.; Izhevskyi, Y.
    ENG: The developed method of processing experimental data from tests performed according to the four-point asymmetric bending scheme made it possible to establish the coefficient of proportionality between the modes of failure I and II, which for structural steels is in the range of 2,5÷3. The established longevity before the appearance of the critical speed according to the developed models is within the limits of the natural dispersion inherent in fatigue failure, which indicates the effectiveness of the developed algorithm and the correctness of the determined indicators of resistance to failure. The problem of the appearance of an oblique crack during tests on four-point asymmetric bending has been solved. It can be assumed that about 90% of the growth of an oblique crack is caused by the contribution of the mode of failure II.
  • Item
    Development of a Methodology for Mechanical Testing of Steel Samples for Predicting the Durability of Vehicle Wheel Rims
    (Elsevier B.V., 2023) Belodedenko, Sergii V.; Hrechanyi, Oleksii. M.; Vasilchenko, T.; Baiul, Kostiantyn; Hrechana, A.
    ENG: The reliability and durability of parts of aggregates and mechanisms of motor vehicles depend on the efficiency of the basic and responsible load-bearing structures. The responsible elements of the motor vehicle are the wheel rims, whose reliability will increase the energy efficiency of the motor vehicle as a whole. One of the directions for increasing the reliability of wheel rims is the use of optimized low-pearlite steels with the increased impact strength of the 10HFTBch type. When determining the mechanical characteristics of steels with increased impact strength, it is worth considering a mixed form of failure; therefore, the scheme of four-point asymmetric bending is optimal for laboratory research. Conditions of mixed failure for an oblique crack lead to a 25–45% decrease in the value of ΔКІm* relatively to the stress intensity factor ΔКІ* obtained for the pure I mode. The same can be said about the II mode, when ΔКІІ* determined during the growth of an oblique crack is 10% smaller than the value of ΔКІІ*, which is calculated for the pure mode of failure, This indicates an increase in the fatigue crack growth rate for mixed failure compared to pure modes.
  • Item
    Improving a Technique to Calculate Strength of Cylindrical Rock Samples in Terms of Uniaxial Compression
    (Dnipro University of Technology, Dnipro, Ukraine, 2023) Vasyliev, Leonid; Malich, Mykola G.; Vasyliev, Dmytro; Katan, Volodymyr; Rizo, Zahar
    ENG: Purpose is to improve analytical technique to calculate strength of cylindrical rock samples taking into consideration standard horizontal stresses. Methods. Mathematical modeling of cylindrical rock sample breakage under the truncated-wedge destruction was performed taking into consideration the standard horizontal stresses using four experimental characteristics (i.e. k being shear strength; fс and μ being contact and internal friction coefficients; and Е being elasticity modulus) as well as comparing the design strength with experimental data obtained in the process of uniaxial compression. Findings. The technique makes it possible to identify both maximum strength and residual strength of cylindrical rock samples using four indicators of properties which can be simply defined by experiment. Comparison of the analytical strength limits and experimental data, obtained in terms of uniaxial compression, supports the idea of high efficiency of the proposed technique. Originality. For the first time, analytical modeling of cylindrical rock sample breakage has been performed in terms of the truncated-wedge destruction taking into consideration the standard horizontal stresses as well as contact and internal friction parameters. Practical implications. The technique advantage is to apply promptly the calculation results in the context of industrial enterprises since their environment helps apply simple procedures to define indices of physiсomechanical characteristics of rocks for determination of stability of underground structures and reduction of energy consumption while disintegrating in open pits and mining and processing complexes.
  • Item
    Advancement of Risk Analysis Methods during Prolonging the Service Life of Industrial Equipment
    (Springer Nature Switzerland AG, 2023) Belodedenko, Sergii V.; Bilichenko, G.; Hanush, Vasyl I.; Izhevskyi, Y.
    ENG: The aim of the work was to trace the relationship between the durability of the equipment and its maintenance strategy. This is done by examples of basic structures of industrial equipment. They have a long service life and during this time manage to accumulate certain damages that need to be diagnosed, after which decisions on its maintenance and repair must be made. Problems associated with the technique for extending the service life of industrial equipment are addressed. The authors have created a technique called the resource safety index (RSI), which uses this characteristic as a diagnostic metric. The usage of the risk function to control the technical state of base structures is shown in this study. It is demonstrated how the behavior of the risk function afects the choice of the inspection model. A risk function model for base structures is proposed, which is based on the concepts of stepwise assignment of the limit state and the corresponding useful life. An algorithm for determining the optimal period of restoration measures according to minimizing the cost intensity criterion, where the risk indicator is a parameter, has been developed. The proposed concepts were put into practice when deciding on the further operation of the housings of the 350 pipes rolling unit. The housings of the piercing mill and the automatic mill, which had been in operation for 80 years, were diagnosed. For the frst time, it was discovered that the housings risk function at the crack break through point stage can be represented by a linear dependence directly proportional to the accumulation of operating time. One of the signs of deterioration in the technical condition of rolling mill stands is a malfunction of the system of fxing and securing the housings.
  • Item
    Формування режиму навантаження для прогнозування ресурсу колон гідравлічних пресів для виробництва залізничних коліс
    (НМетАУ, Дніпро, 2022) Білодіденко, Сергій Валентинович; Гануш, Василь Іванович; Іжевський, Є. А.; Костриця, Сергій Анатолійович
    UKR: Дослідження в області міцності і надійності станин важких гідравлічних пресів особливої актуальності на були у зв’язку з необхідністю продовження ресурсу після їхньої довготривалої експлуатації. Найбільш небезпечним за наслідками відмови елементом станини є колони, які в свою чергу мають різьбове з’єднання як найбільш вразливе місце. Робота присвячена аналізу і узагальненню експериментальних досліджень пресу зусиллям 100 MН, формування режиму навантаження елементів колон для подальшої оцінки її технічного стану і прогнозування ресурсу. Розглянуто загальні принципи проєктування колон і особливості експлуатації дослідженої колесопрокатної лінії. За результатами експериментального вимірювання навантаженності станини пресу зусиллям 100 МН при виробництві залізничних коліс з’ясовано, що процес штампування однієї заготовки визиває один пульсуючий цикл зміни напружень в елементах станини. Середнє зусилля при пресуванні коліс діаметром 957 мм складає 70.3 MН, а для коліс діаметром 1062 мм прийнято зусилля 91.4 MН. Сформовано типовий режим навантаження елементів колони преса у вигляді блока з 4-х рівнів. Визначені еквівалентні зусилля блоків в залежності від умов прогнозування ресурсу. Досліджено вплив виробництва коліс великого діаметру на ресурс станин.
  • Item
    Енергетичний аналіз дроблення рудних матеріалів асиметричним навантаженням
    (НМетАУ, Дніпро, 2022) Маліч, Микола Григорович
    UKR: Мета. Зниження енерговитрат і підвищення ефективності дезінтеграції рудної маси шляхом управління її напружено-деформованим станом у дробарках на основі математичного моделювання та використання встановлених закономірностей напружень та деформацій у гірській породі при взаємодії з робочим інструментом. Методика. Використано комплексний метод узагальнення закономірностей теорії пружності та пластичності, закономірності розподілу контактних нормальних та дотичних напружень, рівняння граничного стану матеріалів, заснованих на критерії міцності Кулону; теорії ліній ковзання; зіставлення теоретичних результатів з експериментальними діаграмами «нормальне напруження-подовжня деформація» зразків; факти та явища руйнування гірських порід; узагальнення теоретичних закономірностей, що виникають при силовому контакті інструменту з породою в дробарках. Наукова новизна. При асиметричних контактних дотичних напруженнях в твердому тілі, що деформується, формуються розтягуючі горизонтальні напруження, при цьому чисельні значення цих напружень зі збільшенням коефіцієнта контактного тертя зростають, а межа міцності на стискання і питома енергія руйнування гірської породи суттєво знижується. Результати. Асиметричне навантаження породи потрібно і можна створювати в щокових дробарках зі складним рухом щоки, в конусних дробарках, у валкових дробарках з різною швидкістю обертання валків. Це відповідає моделі найбільш ефективного ковзного стиснення. Практична значущість. Створення асиметричних умов навантаження з використанням сил контактного тертя з врахуванням фрикційних та міцнісних характеристик матеріалу, що руйнується, дозволять суттєво знижувати енергоспоживання при дезінтеграції рудної сировини.
  • Item
    До питання визначення кількості енергії, необхідної для дезінтеграції гірських порід до певного розміру
    (Український державний університет науки і технологій, ННІ «Інститут промислових та бізнес технологій», ІВК «Системні технології», Дніпро, 2022) Маліч, Микола Григорович; Кресс, Денис Володимирович; Різо, Захар Миколайович
    UKR: Проведено аналіз існуючих класичних теорій визначення кількості енергії, необхідної для дезінтеграції твердих тіл. Кожна з них реалізує тільки невелику частку спектру умов дроблення та подрібнення гірських порід. В той же час вони практично не враховують контактне тертя між інструментом та породою. Авторами запропоновано використовувати нову теорію локального руйнування гірської породи при симетричному і асиметричному розподілу контактних дотичних напружень, яка теоретично забезпечує зниження питомої енергії руйнування в 40 - 45 разів, що дозволяє шукати нові шляхи керування процесом дезінтеграції при найменших витратах енергії.
  • Item
    Estimating the Residual Resource of Basic Structures Using a Model of Fatigue Durability under Complex Loading
    (PC TECHNOLOGY CENTER, Kharkiv, 2022) Belodedenko, Sergey V.; Hrechanyi, Oleksii M.; Hanush, Vasyl I.; Vlasov, Andrii
    ENG: This paper reports the construction of a durability model of basic structures, which takes into consideration the complex stressed state under the cyclic action of the complex load. The models that take into consideration this factor are categorized on the basis of equivalent for a certain indicator of the stressed-strained state. The equivalence models based on the tangent stresses and strains have been recognized as the most effective ones. However, they hold when the ratio of the limits of fatigue under tangent and normal stresses exceeds 0.5. In addition, determining the latter requires specific testing equipment. The concept of basic bearing structures for industrial equipment has been formulated. The issue related to the multi-axis fatigue of basic structures was considered from the standpoint of combining the reliability indicators of systems. The durability model has been derived from the rule of combining resource safety indices. The load is represented as a combination of individual subprocesses of simple types of deformation with their amplitudes and asymmetries. A model of durability with multi-axis fatigue has been built, which takes into consideration the parameters of the form of the strain cycle, and the type of process (synphase, disproportionate, unchanging static stress). The possibility of obtaining parameters for the multi-axis fatigue model during tests for three-point bending under conditions of varying the multiplicity of the span has been confirmed. According to this scheme, fatigue tests of prismatic samples of the steels 09G2 and 40H were carried out. For them, the parameters of fatigue resistance were found; additionally, the ratio of the fatigue limit for tangent stresses of displacement and fatigue limits for normal bending stresses, which is equal to 0.385, was established. A test procedure has been devised to determine the initial data for the multi-axle fatigue model, which is suitable for conventional test machines and simple-shape samples. The latter advantage is important precisely for basic structures, from fragments of which it is difficult to fabricate a sample of a complex shape.