Кафедра Галузеве машинобудування ДМетІ (з 2022 р. утворилась шляхом з'єднання кафедри Колісних і гусеничних транспортних засобів та кафедри Машини та агрегати металургійного виробництва)

Permanent URI for this communityhttp://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/16490

ENG: Faculty of Machine Design and Environmental Protection Dnipro Metallurgical Institute

Browse

Now showing 1 - 40 of 78

Advancement of Risk Analysis Methods during Prolonging the Service Life of Industrial Equipment
(Springer Nature Switzerland AG, 2023) Belodedenko, Sergii V.; Bilichenko, Galyna M.; 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.
Analytical Method for Calculating Parameters of Destruction Diagrams of Cylindrical Rock Samples with Their Wedge Form of Destruction
(Wroclaw University of Technology, Wroclaw, Poland, 2025) Vasyliev, Leonid; Rizo, Zakhar; Vasyliev, Dmytro; Kress, Denys; Krasovskyi, Ihor; Katan, Volodymyr; Malich, Mykola H.
ENG: This study aims to develop an analytical method for calculating the parameters of destruction diagrams of cylindrical rock samples experiencing wedge-shaped fractures, facilitating the effective disintegration of rocks. The method employs analytical modeling to simulate the destruction process of cylindrical rock samples, leveraging experimental values of four key rock properties: shear resistance limit, internal friction coefficient, external friction coefficient, and elastic modulus. The proposed method accurately determines the limit and residual strength of the rock samples using these four indicators, which can be experimentally obtained through straightforward procedures in mining enterprises. This research marks the first instance of analytically modeling the destruction of cylindrical rock samples with wedge-shaped fractures while accounting for both internal and external friction. The practical application of this method allows for the rapid assessment of stress-strain parameters in rock samples, thereby enhancing the efficiency of rock disintegration processes in mining operations.
Analytical Method for Calculation of the Strength of Cylindrical Rock Specimens during Their Longitudinal Stress
(M.S. Poliakov Institute of Geotechnical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Dnipro, 2023) Vasyliev, L. M.; Vasyliev, D. L.; Malich, Mykola H.; Katan, V. A.; Rizo, Z. N.
ENG: The goal of this research is to develop a method for calculating the strength of cylindrical rock specimens under axial failure. This will allow for the management of the stress-strain state of rock masses, which is an important issue for many mining companies. To achieve this goal, analytical modeling of the process of failure of cylindrical rock specimens under axial failure was carried out. This was done using experimental values of four indicators of rock properties: shear strength, coefficients of internal and external friction, and elasticity modulus. The results of this research allow for the determination of the ultimate strength and residual strength of cylindrical rock specimens using the four property indicators. These indicators can be experimentally determined using simple methods in laboratory conditions of mining companies. The scientific novelty of this research lies in the fact that analytical modeling of the process of failure of cylindrical rock specimens under axial failure was conducted for the first time, taking into account internal and external friction. This allowed for new results to be obtained and provided a basis for the development of new methods for managing the state of rock masses. The practical significance of this research lies in the fact that the proposed method allows for the determination of the ultimate and residual strength of rock specimens using four property indicators. These indicators can be experimentally determined in mining company laboratories, making the calculation results applicable for the management of the state of rock masses and the efficient destruction of rocks during disintegration. Thus, this method has significant practical significance for the mining industry. A method for calculating the strength of cylindrical specimens under longitudinal failure mode has been developed. The average convergence of calculated strength values with fс = 0.5 to experimental data is 83.4%, which corresponds to a good level of reliability for rock materials. It has been shown that the self-organization of longitudinal failure mode in cylindrical rock specimens occurs in accordance with Coulomb's criterion of maximum effective shear stress, which has been improved to account for contact friction.
Comparison of the Reliability of Strength Limit Calculation Methods for Prismatic Samples with Different Spreading of Normal Contact Stresses in Their Wedge Failure Shape
(IOP Publishing Ltd, 2024) Vasyliev, Leonid; Vasyliev, Dmytro; Malich, Mykola H.; Rizo, Zakhar; Kress, Denys
ENG: This article explores methods for calculating the strength limits of solid objects subjected to compression. Traditionally, two stress distribution patterns are used: the exponential pattern by E.P. Unksov and the linear pattern by L. Prandtl. The authors introduce an enhanced stress distribution method. They compare the accuracy of these methods in calculating strength limits and constructing "normal stress - longitudinal strain" diagrams for wedge-shaped failures in rock samples. Four properties are considered: shear strength, coefficients of internal and external friction, and elasticity modulus. The results show that, with an external friction coefficient up to 0.3, all methods yield similar accuracy in strength limit calculations and ultimate stress-strain curves. Some curves exhibit stress drops, explained by a transition from convex to concave slip lines during failure. Additionally, there are hardening curves in the ultimate curves without theoretical justification. The comparison of calculated strength limits with experimental data confirms the method's accuracy: 13.7% error for the exponential method, 11.4% for the linear method, and 8.1% for the enhanced distribution, especially for low contact friction values (up to fc=0.3).
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.
Determining the Thermally-Stressed State of Motor-Driven Bowls for Transporting Liquid Slag
(РС ТЕСHNOLOGY СЕNTЕR, Kharkiv, 2024) Povorotnii, Viktor V.; Shcherbyna, Iryna V.; Zdanevych, Serhiі V.; Diachenko, Nina K.; Kimstach, Tetiana V.; Solonenko, Lyudmila I.; Usenko, Ruslan V.
ENG: Slag bowls were chosen as the object of research, as important components of blast furnace, steelmaking, and ferroalloy shops of metallurgical enterprises. The main problem of operation of any slag trucks is their limited durability and frequent destruction of slag bowls. The reason for these problems is changes in the shape of the bowls during operation, manifested in the formation of narrowing places in the area of the support ring – for rail-mounted bowls, destruction of supporting pins – for rail-mounted slag trucks, or cracks in the walls. Those defects appear as a result of cyclic thermal effects of liquid slag on the bowl. Based on the results of computer simulation, it was established that the main role in the destruction of the support pins of motor-driven slag bowls belongs to temperature changes. The temperature stresses arising in the bowl are localized in the area of the slag mirror (200–250 MPa for 25L steel, 280–350 MPa for 30HML steel). The results provide grounds for improving the presented slag bowl to reduce temperature stresses in its walls and structures of the supporting trunnions. The results reported here are explained by the fact that with uneven heating of elastic bodies, temperature stresses appear, which, under certain configurations of temperature loads, lead to the destruction of structures. The findings from these studies are recommended to be used at enterprises for the design and manufacture of slag bowls, as information on the localization of dangerous places of the structure. In addition, the data presented here could be useful for metallurgical enterprises for detailed technical diagnosis of bowls in their dangerous places.
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 V.; 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.
Development of Stabilization Measures Aimed at Removing Zinc with Smelting Products and Accumulating Titanium in the Hearth of a Blast Furnace
(John Wiley & Sons, Ltd., 2024) Semenov, Yurii; Horupakha, Viktor; Vashchenko, Serhii; Khudyakov, Oleksandr; Shumelchyk, Ievhen; Baiul, Kostiantyn V.
ENG: This paper presents the results of the development of stabilization measures aimed at the removal of zinc with the products of melting and accumulation of titanium in the hearth of a blast furnace. The relevance of the development and use in practice of such measures is due to the unstable fuel and raw materials conditions for the production of cast iron, when their stabilization is a complex and difficult task, as well as the need to extend the campaign of blast furnaces during the overhaul period. The negative effect of zinc oxides on the condition of the blast furnace shaft lining, accompanied by slab formation, and the overconsumption of specific coke consumption, which occurs when zinc circulates in the volume of the blast furnace, require measures to remove zinc from the smelting products. The article proposes such measures, which consist of flushing according to the proposed schedule during the operation of the blast furnace at planned blowing parameters and with the provision of the necessary thermal reserve. In order to lengthen the campaign of a blast furnace, one of the most common methods for protecting the hearth lining is the periodic introduction of titanium-containing materials into the charge of blast furnaces. The entry of titanium oxides into the furnace, as a rule, is ensured by the use of concentrate or specially prepared ilmenite briquettes with a high titanium content as part of the sinter charge, which can be introduced directly into the composition of the blast furnace charge. The article analyzes the experience of using titanium-containing materials as part of a blast furnace charge and formulates measures to intensify skull formation in the hearth.
Engineering Safety in the Aspect of the Safety and Security Civilization
(Maximum Academic Press, 2025) Belodedenko, Sergii V.; Bilichenko, Galyna M.; Rassokhin, Dmytro
ENG: The present article is devoted to the methods of quantitative risk analysis used to ensure the engineering safety of industrial equipment. It aims to clarify the latter's place in the concept of the civilization of safety and security. The features that make engineering universal in engineering are its interdisciplinary nature and the presence of a safety culture. Interdisciplinarity is manifested when considering organizational and legal factors for risk assessment. This is demonstrated by the example of two blast furnace accident scenarios. The safety culture is implemented through initiative-taking maintenance strategies through risk-based maintenance. The theoretical foundations of this strategy are presented: risk and safety indicators, an algorithm for finding the optimal level of risk, and a method for diagnosing the technical condition of mechanical systems. Recommendations on using risk and safety indicators depending on the criticality of the element being diagnosed are given.
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.
Experimental and Analytical Ways of Finding the Function of the Maximum Accumulated Damage under Operating Modes with Overloads
(Elsevier B.V., Amsterdam, Netherlands, 2024) Belodedenko, Sergii V.; Hrechanyi, Oleksii M.; Hanush, Vasyl I.; Izhevskyi, Y.
ENG: The problem of overloading was characterized as a factor of load history in the modern resource assessment methodology. The signs by which a loading cycle can be considered an overload were defined. A correlation was obtained between the failure mechanics approach and the damage accumulation approach to survivability prediction. An experimental and analytical method of its adjustment has been developed based on the regularities of the impact of loads on the accumulated damage. Its use in obtaining models of damage accumulation in 40Cr and 35CrMnSi steels was shown. New experimental data were obtained on the behavior of the accumulated damage function in the stress localization zones during bending, and an explanation of its non-monotonicity under the influence of operational factors was found.
Fatigue Behavior of Steels for Critical Members and Durability Models with Stress Ratio Growth
(Elsevier B.V., 2026) Belodedenko, Sergii V.; Hrechanyi, Oleksii M.; Scherbinin, M.
ENG: The use of high-strength steels allows you to reduce the weight of the object, increase reliability and safety. Authors offer a new interpretation of critical members based on risk analysis and the concept of safety. Their performance determines the level of losses during the operation of mechanical systems. Critical members made of high-strength steels can be subjected to cyclic loading with a high stress coefficient. Known disadvantage of high-strength steels is their vulnerability to most impact factors, including cyclic loading with high cycle asymmetry. Cylindrical samples of heat-treated steels 09Cr16Ni4Nb and 13Cr15Ni4NМо3 were tested for tensile fatigue. Test results were presented in the form of a durability equation. Smith charts in relative stresses were obtained by simple transformations from a durability equation. Obtained charts showed a somewhat anomalous concave shape instead of an expected convex. This indicates a loss of sensitivity to mean stresses at high cycle asymmetry. Authors explain this phenomenon from the point of view of combining the concepts of fatigue and fracture mechanics. Model of a durability equation is proposed based on the concept of combining fracture mechanics and fatigue methodology. Its application in practice is a priori and requires assigning only one parameter in the form of the slope of the S-N curve.
The Features of Fatigue Resistance of Critical Members Steels under High Stress Ratio
(Elsevier B.V., 2026) Belodedenko, Sergii V.; Bilichenko, Galyna M.; Hanush, Vasyl I.; Hrechanyi, Oleksii M.
ENG: From the standpoint of risk analysis and the concept of safety, the authors propose a new interpretation of critical members. Their performance determines the level of losses during the operation of mechanical systems. Therefore, it is advantageous to make critical members from high-strength steels that are sensitive to most influencing factors. Elements made of high-strength steels suffer from cyclic load with high stress ratio. In this aspect, cylindrical samples of heat-treated 09Cr16Ni4Nb and 13Cr15Ni4Мо3 steels were tested for tensile fatigue. The test results were presented in the form of a lifetime equation. Smith diagrams in coordinates were obtained by simple transformations from lifetime equation. These graphs showed a slightly anomalous concave shape instead of the expected convex shape. This indicates a loss of sensitivity to mean stress at high stress ratio. The authors explain this phenomenon from the standpoint of the merging of fatigue and fracture mechanics concept. Interestingly, a similar form was obtained for the graph of the dependence of the critical cyclical SIF on stress ratio. That is, the sensitivity of cyclic toughness to the value of the stress ratio decreases as it increases.
Fracture Diagrams of Prismatic Specimens with a Refined Contact Stress Distribution Law
(M.S. Poliakov Institute of Geotechnical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Dnipro, 2025) Malich, Mykola H.; Katan, Volodymyr; Laikov, Dmytro V.; Kravchenko, Kostiantin
ENG: The extraction and further processing of minerals are associated with the improvement of existing and development of new resource-saving technological solutions for underground and open-cycle operationsThe most costly technology for processing mineral raw materials is destruction itself, which accounts for about 20% of total electricity production and up to 50% of total capital and operating costs. To determine the stability of the rock mass in an ultimate state, a stress-strain diagram of rock is used. To analyse these diagrams, it is necessary to know the distribution of contact normal and tangential stresses. According to classical solutions to this problem, the stress distribution was determined using the methods of L. Prandtl and E.P. Unksov. However, these methods did not account for the occurrence of stresses perpendicular to the compression vector. The article provides further development of the method for refining the distribution of contact stresses and constructing a “normal stress-longitudinal deformation” diagram and limit curves, taking into account contact friction under load. A comparative assessment of the proposed method with diagrams constructed using the classical method is carried out. The proposed method allows determining the strength limit and residual strength of rock samples based on parameters that can be easily established experimentally in the laboratories of mining enterprises. The results can be used to monitor the condition of the rock mass and ensure effective rock destruction. Therefore, an improved method for determining the distribution of contact normal and tangential stresses in prismatic samples of brittle, relatively homogeneous rocks under stress is proposed, which takes into account stresses perpendicular to the load vector and allows for a more accurate assessment of the stress-deformed state of the samples taking into account contact. It has been established that, especially at small angles of internal friction, the level of current stresses according to the proposed method is lower than that obtained using classical solutions. The developed approach allows avoiding the influence of the scale effect and transferring the results of laboratory studies to real, undamaged and relatively homogeneous arrays. The results are of practical importance for assessing the stability of rock masses and improving the efficiency of rock destruction during the extraction and processing of solid minerals.
Fracture Diagrams of Prismatic Specimens with an Improved Contact Stress Distribution Law
(IOP Publishing Ltd, 2022) Vasyliev, Leonid; Vasyliev, Dmytro; Malich, Mykola H.; Zhuravkov, Mikhail; Katan, Volodymyr
ENG: The authors have previously improved the principles of distribution of contact normal and tangential stresses at the moment of destruction of the specimen on the basis of L. Prandtl's method as applied to rocks. The article presents further development of the method for constructing out-of-limit curves of "stress - longitudinal deformation" diagrams of rocks. A comparative assessment of the proposed method for calculating diagrams in comparison with diagrams has been constructed by E.P.Unksov method. It has been found that the parameters of the diagrams differ in numerical values in direction of increasing the reliability. Comparison of the calculated diagrams "stress - ordinate of the crack tip" and "stress - deformation" according to the improved method and the method of E.P. Unksov testifies that the level of the current strength values decreases with the development of two cracks at small angles of internal friction. The proposed method allows to determine the ultimate strength and residual strength of rock samples using their shear strength, internal, and contact friction coefficients, elastic modulus, which by simple methods can be established experimentally in laboratories of mining enterprises. The results can be used to control the state of the rock mass and effective destruction during disintegration.
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.
Maximizing the Efficiency of Low-Speed Horizontal Axis Wind Turbines Designed for Use in Coal Mining Industry
(M.S. Poliakov Institute of Geotechnical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Dnipro, 2025) Khamіnіch, Оleksandr; Zinchenko, Andrii; Baiul, Konstantin V.
ENG: The prospects for using a low-speed wind turbine with a horizontal axis of rotation to improve the efficiency of coal industry enterprises during their diversification are investigated. The necessity of addressing the optimal design of wind turbines with a horizontal axis of rotation for such conditions is emphasized, as this can ensure their use both during the operation of enterprises and after their diversification. The relationship equation from the theory of Sabinin-Yuriev has been adapted to the conditions of rotors of low-speed wind turbines, allowing for its analytical solution to be obtained. As a result, an analytical formula for calculating the value of the skew angle has been derived for the first time. This angle is formed between the directions of the vectors of the total velocity of the undisturbed and disturbed flows, depending on the aerodynamic qualities of the profile and the speed of the rotor blade section. This has led to the formulation of equations to analytically determine the components of the integrand function for calculating the wind energy utilization coefficient by the rotor. An analytical dependence of the coefficient of wind energy utilization, which is created by the blade cross-section under the action of the wind, from the aerodynamic qualities of the profile and the speed of the rotor blade cross-section, which does not require solving the connection equation and allows searching for its extrema and direct integration along the rotor blade. For the intervals of change in values characterizing the dependence of the wind energy utilization coefficient of the blade cross-section on the aerodynamic qualities of the profile and the speed of the rotor blade cross-section, calculations were performed that prove the existence of a single maximum in this function, which is located closer to the outer edge of the blade. The value of this maximum changes with a change in the blade cross-section profile, i.e., it depends on the aerodynamic properties of the profile used. Thus, the developed calculation methods allow determining the geometric characteristics of the rotor blade cross-sections of a low-speed wind turbine with a horizontal axis of rotation, namely the angle of twist of the cross-section and the chord length of the blade in the cross-section, as well as the radius of the rotor, which ensure the maximum coefficient of wind energy utilization, depending on the wind speed, rotor rotation frequency, and type of aerodynamic profile of the blade cross-section. Such a methodological approach to calculating rotor parameters allows for the optimal design of horizontal axis wind turbines for coal industry enterprises during their diversification and during the direct operation of enterprises.
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 V.; 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.
Perturbation of the First Form of Oscillations of Liquid Metallurgical Slag in the Slag Car Bowl in Transient Operating Modes
(TECHNOLOGY CENTER PC, Kharkiv, 2025) Povorotnii, Viktor V.; Yaichuk, Oleksandr O.; Karyachenko, Nataliia V.; Shcherbyna, Iryna V.; Pohrebniak, Rodion P.; Zdanevych, Serhiі V.; Kimstach, Tetiana V.; Diachenko, Nina K.
ENG: The object of this research is the process of oscillation of liquid metallurgical slag in a slag bowl under the influence of acceleration. The work considers the oscillation processes in bowls used on railway and road slug cars, which differ in design and operating conditions. One of the key problems associated with the transportation of liquid slag is the dynamic instability of the melt, which leads to oscillations and splashing, which can pose a safety threat and reduce the efficiency of the transportation process. In this regard, the study of the dynamics of liquid slag in bowls of various designs is an urgent task aimed at optimizing transportation parameters and developing measures to reduce the risk of slag splashing. Based on the results of numerical modeling, it was established that the nature of the oscillations of liquid slag in the bowl significantly depends on the magnitude of the acceleration, the type of slag and the design of the bowl. In particular, the acceleration ranges at which different oscillation modes are observed, from minor surface disturbances to intensive slag splashing, have been determined. At the same time, the differences in the nature of oscillations for different types of slag and bowl designs lie within the limits determined by their physicochemical properties and geometric parameters. The results obtained allow to conclude that it is possible to develop measures for the operation of slag bowls, as well as their designs, in the direction of reducing the amplitude of liquid slag oscillations, which, in turn, contributes to increasing transportation safety and reducing dynamic loads on the bowl walls. The obtained data can be used in the design of new bowl designs to optimize their shape and internal elements in order to minimize slag oscillations. In addition, the information provided can be useful for metallurgical enterprises to develop effective methods for controlling and monitoring slag stability during transportation.
Resource-Saving Technology for Repair of Steel Distributors of Pumping Units of Axial-Piston Hydraulic Machines
(Sergeieva&Co, Karlsruhe, Germany, 2026) Мельянцов, Петро Тимофійович; Лосіков, Олександр Михайлович; Сидоренко, Віктор Кононович
UKR: У статті розглянуто проблему відновлення ресурсолімітуючих деталей спряжень качаючих вузлів аксіально-поршневих гідромашин гідростатичних трансмісій, зокрема сталевих розподільників. На підставі аналізу конструктивних особливостей і характеру зношування розподільників встановлено, що домінуючими видами зношення є гідроабразивне та ерозійне, які локалізуються переважно в зоні серповидних вікон і ущільнювальних поясів, а також прояви адгезійного зношування. Обґрунтовано доцільність застосування електроферомагнітного наплавлення як ефективного методу відновлення геометрії та фізико-механічних властивостей робочих поверхонь сталевого розподільника. Проведено кореляційний аналіз впливу хімічного складу порошкової суміші та технологічних параметрів процесу на твердість, зносостійкість і адгезійну міцність наплавленого шару. Встановлено, що вирішальний вплив на формування зносостійкої структури має вміст хрому, тоді як адгезійні властивості переважно визначаються концентрацією нікелю; інші легувальні елементи виконують модифікуючу та структуроутворюючу функції. Запропоновано оптимальний склад порошкової суміші та раціональні режими електроферомагнітного наплавлення, які забезпечують формування дрібнодисперсної карбідно-боридної структури з високою адгезією до основного металу. Експериментальними дослідженнями встановлено, що інтенсивність зношування відновленої поверхні зменшується до 60 % порівняно з новою деталлю, а ресурс відновленого розподільника становить не менше 90 % від ресурсу нового елемента. Розроблено та апробовано технологічний процес відновлення сталевого розподільника, який придатний для впровадження на спеціалізованих ремонтних підприємствах.
Scientific Substantiation of a Resource-Saving Technology for Restoration of Steel Pistons of Axialpiston Hydraulic Machines
(D.A. Tsenov Academy of Economics, Svishtov, Bulgaria, 2026) Мельянцов, Петро Тимофійович; Лосіков, Олександр Михайлович; Сидоренко, Віктор Кононович
UKR: У статті розглянуто проблему зниження ресурсу качаючих вузлів аксіальнопоршневих гідромашин, що зумовлена інтенсивним зношуванням прецизійної пари тертя «поршень – втулка блоку». У процесі експлуатації на робочих поверхнях поршнів виникають гідроабразивне та корозійно-механічне зношування, а також пітингові пошкодження, що призводить до збільшення зазору в спряженні, зростання внутрішніх витоків робочої рідини та зниження енергетичної ефективності гідромашин. Метою роботи є розробка ресурсозберігаючої технології відновлення сталевих поршнів качаючих вузлів аксіальнопоршневих гідромашин із підвищеними трибологічними характеристиками. На основі аналізу існуючих методів ремонту деталей обґрунтовано доцільність застосування високошвидкісного газополуменевого напилення. Визначено раціональний склад порошкової композиції WC–Co–Cr та встановлено оптимальні параметри процесу формування покриття, що забезпечують високу твердість, щільність і адгезійну міцність напиленого шару. Експериментальні трибологічні дослідження показали, що застосування покриття WC–Co–Cr забезпечує підвищення максимального передзадирного навантаження до 44,5 МПа, зниження коефіцієнта тертя до 0,009 та зменшення інтенсивності зношування майже у 2,3 рази порівняно з еталонною парою тертя. Отримані результати підтверджують ефективність запропонованої технології відновлення та її доцільність для підвищення ресурсу і надійності роботи аксіально-поршневих гідромашин.
Selection of Rubber Compound Type for the Manufacture of Elements of a Self-Cleaning Grate-Panel Screen for Vibrating Sieves
(M.S. Poliakov Institute of Geotechnical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Dnipro, 2025) Pelykh, Ihor; Kononov, Dmytro O.
ENG: In laboratory conditions, domestic rubber compound was experimentally selected whose technical characteristics most closely correspond to the operating requirements of the elastic rubber components designed for a dynamically active self-cleaning grate-panel screen of a vibrating sieve. The technical development — a screening surface — can be applied for particle size classification of abrasive and cohesion-prone bulk materials, such as crushed stone, granite, slag, blast furnace coke, limestone, or wet sand with clay impurities. The intensification of the screening process on the self-cleaning grate-panel screen is achieved by complex spatial oscillatory displacements of the peripheral sections of the horizontal shelves of the elastic rubber grate-panel elements, which directly form the screen cloth. These elements are rigidly fixed into the grooves of longitudinal grate-like supports of the screening surface without preliminary deformation. The choice of the optimal type of rubber compound, as the raw material for subsequent manufacturing of rubber elements for the self-cleaning grate-panel screen, is based on determining and further analyzing the principal standard physico-mechanical parameters measured on full-scale samples of rubber products. In particular, during laboratory studies, the following technical indicators were identified and calculated: relaxation coefficient, residual elongation, dynamic modulus of elasticity, and energy absorption coefficient. As a result of the comprehensive laboratory investigations on groups of full-scale rubber product samples fabricated from parametric series of five domestic rubber compounds, compound 2959 was recommended for further application. This compound is suitable for vulcanization-based production of grate-panel rubber elements that directly form the screen cloth of the self-cleaning grate-panel screen of a vibrating sieve. When manufacturing rubber elements from compound 2959 by pressing, it is recommended to introduce a technological mode of vulcanization, thanks to which their Shore A hardness indicators would be achieved to the maximum possible values.
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.
Аналіз руйнування призматичних усічено-конусних зразків гірської породи при симетричному та асиметричному навантаженні
(НМетАУ, УДУНТ, Дніпро, 2023) Маліч, Микола Григорович; Катан, В. О.; Різо, Захар Миколайович; Кресс, Денис Володимирович; Авраменко, С. О.
UKR: Мета. Аналіз руйнування призматичних усічено-конусних зразків гірської породи на підставі математичного моделювання з використанням встановлених закономірностей напружень та деформацій у гірській породі при симетричному та асиметричному навантаженні. 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 навантаженні породи в дробарках. Практична значущість. Створення асиметричних умов навантаження з використанням сил контактного тертя з врахуванням фрикційних та міцнісних характеристик матеріалу, що руйнується, дозволять планувати та знижувати енергоспоживання при дезінтеграції у дробарках.
Аналіз сучасних підходів та методів проектування механічного обладнання, які можуть бути застосовані для розробки сучасного системного підходу до створення валкових брикетних пресів
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2023) Баюл, Костянтин Васильович; Ващенко, Сергій Володимирович; Худяков, Олександр Юрійович; Зінченко, Андрій Вікторович; Семенов, Юрій Станіславович; Солодка, Наталія Олександрівна
UKR: Метою роботи є аналіз сучасних підходів та методів проектування для їх подальшого застосування для розробки сучасного системного підходу до проектування валкових брикетних пресів. Виконано аналіз та класифікацію базових походів теорії та методології проектування. Відзначено, що досі немає єдиного універсального підходу до проектування валкових пресів, що обумовлено різноманіттям конструктивних рішень пресів їх вузлів та деталей; в активному розвитку знаходяться методи визначення параметрів процесу брикетування та режимів роботи пресового обладнання; розширюється номенклатура матеріалів, що брикетуються; змінюються системи управління обладнанням; при проектуванні активно застосовуються нові матеріали, конструктивні деталі та вузли. Крім основ загальної теорії та методології проектування, наведено огляд та аналіз відомих методів проектування машин, технічних систем та процесів, які тісно пов’язані із зазначеною теорією та можуть бути використані при вдосконалені системного підходу до проектування валкових пресів.
Аналіз технологічної інтеграції процесів безперервного лиття та прокатки у модульних металургійних системах
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Ціколія, Анзор Замірович; Кононов, Дмитро Олександрович
UKR: Аналіз розвитку безперервного лиття сталі як ключового етапу сучасного металургійного виробництва, з акцентом на інтегровані ливарно-прокатні модулі. Визначено технологічні переваги об’єднання процесів розливу та гарячої прокатки, їхній вплив на продуктивність, енергоефективність і якість продукції. Окреслено перспективи подальшої модернізації ливарно-прокатних комплексів з урахуванням сучасних викликів галузі.
Аналітичні обґрунтування структурних параметрів технічного стану опори п’яти плунжера аксіально-поршневих гідромашин
(Український державний університет науки і технологій, ННІ ≪Інститут промислових та бізнес технологій≫, ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2024) Мельянцов, Петро Тимофійович; Лосіков, Олександр Михайлович; Сидоренко, Віктор Кононович
UKR: Проводяться аналітичні дослідження з обґрунтування структурного параметру контролю технічного стану кільцевої опори п’яти плунжера качаючого вузла аксіально-поршневої гідромашини для умов сервісних підприємств. Отримана аналітична залежність зазору у спряженні «кільцева опора п‘яти – опора люльки» від зносу кільцевої опори по висоті та тиску робочої показала, що в якості контролюючого структурного параметра для контролю кільцевої опори п’яти плунжера може бути використана висота кільцевої опори п’яти, за умови рівномірного її зношення. Встановлено, що втрати робочої рідини між кільцевою опорою п’яти і опорою люльки за своїм об‘ємом не впливають суттєво на об‘ємний ККД трансмісії і можуть компенсуватися насосом підживлення.
Визначення параметрів коливань еластичного сита вібраційного грохота методами явної та неявної динаміки гумового елемента
(Український державний університет науки і технологій, ННІ ≪Дніпровський металургійний інститут≫, ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2025) Кононов, Дмитро Олександрович; Ціколія, Анзор Замірович; Єрмократьєв, Віктор Олексійович
UKR: Грохочення є одною з основних операцій при переробки сипкого матеріалу. У процесі експлуатації конструкції просіваючих поверхонь повинні мати високі показники ефективності процесу грохочення, щоб мінімізувати можливості закрупнення або задрібненості класифікованого матеріалу розрахункової крупності.  На кафедрі галузевого машинобудування УДУНТ розроблено нову конструкцію еластичної просіючої поверхні, яка має високі експлуатаційні показники роботи. Мета роботи: визначення динамічних параметрів руху елементів еластичного картко-вого сит вібраційного грохоту. Розроблена модель карткового еластичного елемента сита для динамічного аналізу за допомогою методу скінченних елементів. Гума моделювалася нелінійним гіпереластичним матеріалом з моделлю Neo-Hookean. Проведений динамічний розрахунок методами явної та неявної динаміки та визначено його кінематичні характеристики точок (переміщення, швидкість та прискорення). Швидкості та переміщення точок елемента еластичного сита вібраційного грохоту при різних методах розв'язання мають незначні відмінності. Найбільші відмінності є щодо прискорень. У разі Explicit Dynamics має місце поява високочастотних коливань прискорень із досить більшою амплітудою. Проведені розрахунки підтверджують збільшення амплітуди коливань елементів, що просіює поверхні грохоту, в порівнянні з амплітудою коливання короба грохоту. Це свідчить про хорошу динамічної активності запропонованої конструкції сита. Отримано залежності амплітуди коливань точок: при сталому руці грохоту від частоти вібратора; від модуля пружності еластичного елемента.
Вплив технології капітального ремонту гідравлічних насосів модифікації НШ-К на їх післяремонтну довговічність
(ProConferenceOrg in conjunction with KindleDP, Seattle, Washington, USA, 2025) Мельянцов, Петро Тимофійович; Лосіков, Олександр Михайлович; Сидоренко, Віктор Кононович
UKR: В роботі розглядаються питання впливу існуючих технологічних процесів капітального ремонту гідравлічних насосів модифікації НШ-К на їх післяремонтну довговічність, які обумовлюють зменшення експлуатаційного ресурсу насоса. Поставлена мета досягається аналітичними дослідженнями з виявлення впливу технології капітального ремонту шестеренних насосів модифікації НШ-К способом ремонтних розмірів на їх післяремонтний ресурс. Отримані результати показали, що реалізація технології відновлення шестерень качаючого вузла гідравлічного насоса способом ремонтних розмірів зменшує його післяремонтний ресурс на 5-7% для першого ремонтного розміру, та на 10-13% для другого ремонтного розміру, що пояснюється зменшенням робочого об'єму насосного агрегату і відповідно зменшенням теоретичної подачі відремонтованого насоса. Виявлення взаємозв’язку між геометричними розмірами деталей качаючого вузла насосу і його технічним ресурсом, дозволяють прогнозувати залишковий ресурс насосу, визначенням його коефіцієнту подачі.
Вхідний контроль технічного стану аксіально-поршневих гідромашин в технологічному процесі їх ремонту
(Scientific Publishing Center «InterConf», 2024) Мельянцов, Петро Тимофійович; Лосіков, Олександр Михайлович; Сидоренко, Віктор Кононович
UKR: Аксіально-поршневі гідромашини, які надходять до сервісних підприємств з їх ремонту, мають різний технічний, що суттєво впливає на якість та собівартість їх ремонту. Мета роботи полягала в зменшенні трудомісткості ремонтних робіт та забезпечення їх якості, розробленням метода діагностування технічного стану гідравлічних агрегатів в технологічному процесі їх ремонту. Для її реалізації розроблено метод діагностування технічного стану деталей качаючих вузлів гідромашин, застосуванням гідравлічного опресування з попередньою подачею рідини до корпусу агрегату під дренажним тиском. Отримані результати вказують на ефективність застосування розробленого методу та засобу діагностування технічного стану аксіально-поршневих гідромашин в технологічному процесії їх ремонту для умов сервісних підприємств.
Відновлення технічного стану робочих рідин роздільно-агрегатної гідравлічної системи трактора
(D.A. Tsenov Academy of Economics, Svishtov, Bulgaria, 2025) Мельянцов, Петро Тимофійович; Лосіков, Олександр Михайлович; Сидоренко, Віктор Кононович
UKR: В роботі розглядаються питання з відновлення технічного стану відпрацьованих робочих рідин роздільно-агрегатної гідравлічної системи трактора, які вибраковуються не відпрацювавши свій ресурс. Поставлена мета досягається розробленням мобільної установки, яка призначена для очищення робочих рідин від неорганічних домішок на першому етапі і для видалення продуктів окислення і введення в очищене мастило багатофункціональних присадок і компаундування з базовим маслом, при необхідності відновлення кінематичної в'язкості, на другому етапі відновлення технічного стану оливи. Отримані результати показали, що у регенерованих робочих рідинах, показники товщини масляної плівки, при роботі на робочих температурах задовольняють умови роботи деталей в спряженнях, забезпеченням рідинного тертя між робочими поверхнями деталей, що вказує на ефективність запропонованих заходів з відновлення технічного стану відпрацьованих робочих олив гідравлічних систем тракторів.
Деякі особливості моделювання процесу дослідження термонапруженого стану чаш для перевезення рідкого шлаку
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2024) Поворотній, Віктор Володимирович; Толстіков, Георгій Іванович; Толстіков, Іван Георгійович; Яйчук, Олександр Олексійович
UKR: Як відомо, в металургійних цехах доменного і сталеплавильного переділів, для зливу шлаку і його транспортування застосовуються шлаковози. Основною і найдорожчою частиною шлаковоза є чаша, що являє собою сталевий виливок у вигляді товстостінної оболонки різної конфігурації. Нині в доменних цехах найбільшого поширення набули чаші об’ємом 16 м3, що базуються на рамах з лафетами і переміщуються за допомогою двовісних ходових візків залізничного типу. Разом з тим, на металургійних підприємствах почали впроваджувати шлаковози автомобільного типу, що перевозять одну чашу. Середній термін служби чаш незначний і в середньому він становить 500-1000 наливів залежно від хімічного складу шлаку, його температури і низки інших чинників. Основними причинами виходу з ладу шлакових чаш є зміни в процесі роботи їхньої форми, що виражаються в утворенні кільцевого або місцевого звуження в районі опорного кільця, а також поява поздовжніх і поперечних тріщин у стінках. Чаші автомобільного типу служать набагато менше через частий вихід з ладу цапф, за допомогою яких цапфа монтується на кузов шлаковоза. Вищевказані дефекти з’являються внаслідок циклічних теплових впливів, зумовлених природними технологічними процесами експлуатації шлаковозів. У суцільному тілі нерівномірне теплове розширення не може відбуватися вільно і спричиняє температурні напруження, які в поєднанні з механічними від зовнішніх сил можуть спричиняти суттєві пластичні деформації, які спричиняють повне або прогресуюче руйнування конструкції. Знання величини і характеру розподілу термічних напружень необхідне для всебічного аналізу міцності конструкції, а глибокі дослідження термонапруженого стану чаш у процесі їхньої експлуатації дадуть змогу розробити й ухвалити інженерні рішення для збільшення їхнього ресурсу.
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.
Дослідження коливань рівня металу у кристалізаторах машини безперервної розливки сталі
(Запорізький національний університет, Запоріжжя, 2023) Волосова, Наталя Миколаївна; Мазур, Ігор Анатолійович; Волох, Віталій Іванович
UKR: Виробництво сталі має велике значення в обороноздатності країни. На сьогодні в Україні залишилось чотири діючих металургійні підприємства, які виробляють сталь, як для військових потреб, так і для будівельної галузі. Безперервна розливка сталі у сучасних умовах є перспективний напрямок у металургійній галузі. Через економічну не доцільність розливки сталі у виливниці, відбувається перехід на методи безперервного лиття заготовок, тому необхідно підвищити вимоги до діагностування та технічного стану елементів конструкцій машини безперервного лиття заготовок (МБЛЗ). З метою зниження тривалості непрогнозованих простоїв, зумовлених технічними несправностями, а також для уникнення аварій з важкими економічними наслідками, необхідно підвищити вимоги до діагностування, технічного стану елементів конструкцій обладнання, які використовуються на МБЛЗ. Одним з основних факторів, який впливає на продуктивність роботи МБЛЗ це методи діагностування обладнання за результатами діаграм коливань кристалізатора, що в цілому визначається на стабільній роботі машини. З початку будівництва МБЛЗ, а саме з 2003 року і до теперішнього часу продовжуються дослідження та удосконалення методів діагностування, як окремих вузлів так і працездатності машини в цілому, тому дану роботу слід вважати актуальною. Представлена робота спрямована на удосконалення працездатності вузлів МБЛЗ за рахунок своєчасного визначення та ідентифікації поломок за допомогою визначення рівня сплесків коливань у кристалізаторі. В роботі проведений аналіз з визначенням основних відхилень у роботі МБЛЗ. Основні відхилення зведені у класифікаційний перелік з визначенням відносного впливу на струмок в цілому. В роботі основна увага приділена по діагностуванню обладнання та визначення поломки того чи іншого вузла, де необхідно робити превентивне обслуговування або заміну вузла в цілому. У роботі приведені практичні розрахунки з ймовірним визначенням відхлинь у роботі обладнання МБЛЗ.
Дослідження окружного газорозподілу в доменній печі з використанням інформації про розподіл дуття та сучасних засобів контролю
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2025) Горупаха, В. В.; Семенов, Юрій Станіславович; Худяков, Олександр Юрійович; Шумельчик, Є. С.; Ващенко, Сергій Володимирович; Баюл, Костянтин Васильович
UKR: У статті представлено результати досліджень окружного газорозподілу в доменній печі з використанням інформації про розподіл дуття та сучасних засобів контролю, виконаних на доменних печах ПрАТ “Камет-сталь”. Виділені постійні та змінні фактори впливу на нерівномірність витрат дуття по окружності доменних печей. Основними постійними факторами є особливості та технічні рішення тракту підведення гарячого дуття, розташування льоток та конструктивні особливості футерівки зони льоток. Визначено якісний та кількісний вплив вузлів підведення дуття від прямого до кільцевого повітропроводу, а також розташування чавунних льоток для сучасної роботи доменних печей ПрАТ “Камет-сталь”. Основними змінними факторами впливу на нерівномірність витрат дуття є технологічні та паливно-сировинні умови доменної плавки. У статті розроблено критерій оцінки окружної рівномірності дуття для періодичних вимірювань цієї нерівномірності, а також встановлені кореляційні залежності основних газодинамічних та температурно-теплових параметрів фурменої зони, а саме: швидкості дуття на виході із фурми, яка відображає фактичний об’єм дуття, що проходить через переріз повітряної фурми без урахування впливу палива, що подається у фурму та без урахування впливу теплового випромінювання осередку горіння; витрати дуття та теоретичної температури горіння, яка відображає ізотермічний температурно-тепловий баланс фурменої зони, в залежності від величини коефіцієнта нерівномірності розподілу дуття по окремих повітряних фурмах для умов роботи доменних печей ПрАТ “Камет-сталь”. У статті встановлений зв’язок між окружною нерівномірністю дуття по повітряних фурмах та температурою периферійного газового потоку та зв’язок між теоретичною температурою горіння та температурними показниками оцінки газового потоку над поверхнею засипу шихти, які характеризують розвиток осьового та периферійного газового потоку, газопроникність проміжної зони радіусу колошника печі та розмір осьової віддушини. Розглянутий та проаналізований багатофакторний зв’язок між: дуттям – теоретичною температурою горіння – співвідношенням відновлення в “нижній” та “верхній” зоні доменної печі – рудним навантаженням, показана необхідність дотримання умов спалювання паливних домішок для зниження теоретичної температури та досягнення економічності доменної плавки.
Дослідження процесу формування шлакових включень у заготовках при машинно-безперервній розливці сталі
(Луцький національний технічний університет, Луцьк, 2024) Мазур, Ігор Анатолійович; Волох, Віталій Іванович; Морозов, І. В.
UKR: 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.
Дослідження підшипників ковзання: конструкційні рішення та аналіз методом кінцевих елементів
(Український державний університет науки і технологій, ІВК «Системні технології», Дніпро, 2025) Яйчук, Олександр Олексійович; Поворотній, Віктор Володимирович
UKR: У сучасному машинобудуванні та металургії підшипники ковзання є невід'ємною частиною роторних агрегатів, таких як турбіни, генератори, насоси та інші системи, що працюють в умовах високих навантажень і високих швидкостей обертання. Надійність роботи цих підшипників є критичним фактором, оскільки їхній вихід з ладу може призвести до серйозних економічних втрат через вимушений простій обладнання. Дослідження спрямовані на підвищення ефективності, довговічності та стійкості до зношування підшипників ковзання. Важливу роль відіграють числові методи аналізу, такі як метод кінцевих елементів (МКЕ), що дозволяє моделювати їхню поведінку під дією навантажень та температур. Крім того, експериментальні випробування показали ефективність застосування полімерних покриттів та змащувальних рідин з низькою в'язкістю для покращення робочих характеристик підшипників. Оптимізація конструкцій, дозволяє підвищити стійкість підшипників ковзання та зменшити вібрації при роботі у складних умовах.
Дослідження технологічних показників роботи вібраційного грохота з еластичними ситами
(Український державний університет науки і технологій, ІВК «Системні технології», Дніпро, 2024) Кононов, Дмитро Олександрович; Грицьков, Олександр А.
UKR: В металургійній галузі промисловості актуальною є проблеми розділення по заданій крупності - грохоченні вихідної металургійної сировини, зокрема коксу. Це забезпечує якісну роботу технологічного обладнання доменних печей і подання в них доменного коксу регламентованої крупності. У зв'язку з цим, постійно ведуться дослідження і триває розробка нових способів грохочення і модернізація пристроїв для покращення роботи вібраційних грохотів. Мета наукової роботи: експериментальне дослідження технологічних показників роботи вібраційного грохота з еластичними ситами. В роботі приведено опис лабораторного вібраційного грохота з еластичним ситом, який використовується при досліджені. Проведено експериментальне дослідження технологічних показників роботи процесу грохочення вібраційного грохоту та побудовані залежності технологічних показників від параметрів роботи вібраційного грохота. Показано, що найбільша ефективність грохочення спостерігається при частотах коливань в межах 22-27 Гц. При цих частотах, показники ефективність процесу грохочення змінюються в межах 78-90 %. Зміна величини питомого навантаження від 10 т/(год м^2) до 16 т/(год м^2) викликає поступове зниження ефективності грохочення Ер від 90% до 65%.
Діагностичний метод контролю механізму коливань кристалізатору машини безперервного лиття заготовок
(Український державний університет науки і технологій, ІВК «Системні технології», Дніпро, 2024) Мазур, Ігор Анатолійович; Волох, Віталій Іванович
UKR: Діагностичні пристрої для контролю коливального механізму кристалізатора дозволяють підвищити стабільність розливання сталі на МБЛЗ. Амплітуда коливань кристалізатора виражається як сума гармонійних коливань з різними частотами і описується перетворенням Фур'є. Знос гільз кристалізатора відбувається в нижній частині. Постійний діагностичний контроль за станом механізму хитання кристалізатора збільшить довговічність мідних гільз. Надано рекомендації щодо підвищення довговічності мідних гільз.
Діагностичні властивості динаміки взаємодії суміжних прокатних клітей через полосу
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2025) Вереньов, Валентин Володимирович; Білодіденко, Сергій Валентинович; Коренной, Володимир Віталійович; Сокол, Галина Іванівна
UKR: Розглядаються динамічні процеси – момент сил пружності в лініях приводу валків і вібрація обладнання в режимі взаємодії двох клітей під час захвату полоси та сумісної прокатки. Визначені особливості коливань параметрів, коли в попередній кліті ведеться прокатка товстої полоси і в цей час відбувається її захват в наступній кліті. З-за наявності зносу та зазорів реакція ділянок лінії приводу запізнюється: чим вони більше, тим більше час запізнення. Шляхом дослідів на діючих станах доведено, що цей час являється достатньо важливим діагностичним показником. Запропоновано використати цю особливість у шестиклітьових групах безперервної прокатки. Доведено, що подібним показником слугує швидкість розповсюдження ударної хвилі вздовж лінії приводу від кліті до двигуна. Ведеться порівняння часу запізнення і швидкості при захваті полоси та взаємодії клітей через полосу. Способи реалізуються шляхом розміщення датчиків вібрації на відповідних ділянках лінії приводу.