Вісник Львівського національного університету природокористування. Серія Агроінженерні дослідження

ДИСТАНЦІЙНЕ НАЛАШТУВАННЯ РОБОЧИХ РЕЖИМІВ ІНЕРЦІЙНОГО ПРИВОДУ ВІБРАЦІЙНИХ МАШИН ДЛЯ ОБРОБЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ

2026-03-06T22:51:05+02:00

У роботі розглянуто актуальне завдання вдосконалення конструкції одновального дебалансного віброприводу для вібраційних машин, що застосовуються у сучасному машинобудуванні для інтенсифікації процесів механічного оброблення деталей. Запропоноване конструктивне рішення забезпечує можливість дистанційного та автоматизованого регулювання амплітуди коливань робочого органа завдяки зміні взаємного кута між дебалансами, розташованими на валу приводу. Використання промислового мікроконтролера дозволяє здійснювати налаштування режимів вібраційного оброблення як перед початком технологічної операції, так і безпосередньо під час робочого циклу, що значно підвищує гнучкість та ефективність процесу.

Аналіз сучасних досліджень показує, що ефективність віброоброблення визначається комплексом параметрів – амплітудою, частотою та формою коливань, а також характеристиками деталей і робочого середовища. Традиційні дебалансні приводи мають обмежені можливості регулювання, що знижує якість поверхні та скорочує ресурс обладнання. Запропонована конструкція усуває ці недоліки завдяки застосуванню електромагнітного приводу та крокового двигуна, які забезпечують точне позиціонування рухомих дебалансів і стабілізацію амплітуди коливань. Це дозволяє підтримувати оптимальні технологічні режими, уникати перевантажень та забезпечувати високу якість обробленої поверхні навіть для деталей складної конфігурації.

Впровадження розробленого рішення у конструкцію віброзбурювача відкриває можливості для створення нового покоління вібраційних машин з автоматизованим керуванням параметрами процесу. Такий підхід сприяє підвищенню енергоефективності, розширенню технологічних можливостей обладнання та забезпечує перспективи його використання у багатоцільових виробничих комплексах. Результати дослідження можуть бути застосовані як для модернізації існуючих машин, так і для розроблення нових зразків вібраційної техніки з покращеними техніко-економічними показниками.

СТАТИЧНА ВЗАЄМОДІЯ ПАЛЬЦІВ ВИЛКИ І ЗУБКА ЧАСНИКУ

2026-03-06T23:07:40+02:00

Запропоновано наукову працю, яка є вагомим доповненням до загальних наукових досліджень, спрямованих на створення засобів для механізованого поштучного орієнтованого садіння зубків часнику, якій передували аналітичні дослідження з визначення об’єму, маси і координат центра ваги зубків часнику, сформованих на центральному стрижні головки часнику, котрий розглядається у декартовій системі координат як частина кулі відповідного радіуса, взаємодії елементів системи «барабан – зубок часнику – вилка», взаємодії ролика штока вилки, між пальцями якої утримається зубок часнику, з різними за профілем поверхнями напрямних садильного апарату розробленої конструкції саджалки.

У статті подано результати наукових досліджень взаємодії покритих із внутрішньої сторони еластичним матеріалом пальців вилки садильного апарату машини для примусового поштучного орієнтованого садіння зубків часнику денцем униз, а ростком уверх із зубком часнику. В ній аналітичним методом вирішено контактну задачу взаємодії двох тіл різної щільності, кожне з яких характерне відповідним модулем Юнга та коефіцієнтом Пуассона.

Наведено розрахункову схему з областю контакту зубка часнику і еластичного матеріалу пальців вилки у вигляді еліпса, параметри відповідних півосей якого залежать від розмірів і форм різних сортів часнику. Також враховано умову, що головні радіуси кривизни поверхні зубка часнику та еластичного елементу пальців вилки відомі, а головні площини поверхонь тіл, що контактують, збігаються.

У результаті проведених теоретичних досліджень отримано аналітичні залежності, що дозволяють знайти максимальне значення сили защемлення зубка часнику між пальцями вилки за умови, що напруження, які при цьому виникатимуть, не перевищуватимуть певних допустимих значень та жорсткість пружини, необхідної для утримування зубка часнику між її пальцями в часі внутрішньомашинного його транспортування й безпосереднього встромляння у наперед утворену борозенку.

ВПЛИВ КОНСТРУКТИВНИХ ПАРАМЕТРІВ АГРОДРОНІВ НА ТРИВАЛІСТЬ ЇХНЬОГО ПОЛЬОТУ

2026-03-06T23:15:15+02:00

Наведено результати експериментальних досліджень впливу конструктивних та енергетичних параметрів агродрона малого класу на тривалість його польоту. Об’єктом дослідження є агродрон 7″ класу, оснащений літій-іонними акумуляторними батареями різної ємності, призначений для виконання завдань моніторингу посівів і локального внесення агротехнологічних препаратів. Встановлено закономірності впливу ємності акумуляторної батареї та маси корисного навантаження на час перебування агродрона у повітрі в умовах стабілізованого польоту.

Експериментальні дослідження проведено за одно- та двофакторним планом із повторенням вимірювань. Ємність акумуляторних батарей змінювалася в діапазоні 4000-10000 мА·год, а маса корисного навантаження – від 0 до 1,5 кг. Для кожного режиму виконувалося три польоти з подальшою статистичною обробкою результатів. Політ вважався завершеним за досягнення граничної напруги 2,66 В на елемент акумулятора. Дослідження проводилися за температури навколишнього середовища 18-22 °C та швидкості вітру до 2 м/с.

Встановлено, що збільшення ємності акумуляторної батареї з 4000 до 8000 мА·год забезпечує зростання тривалості польоту в середньому на 29 % за відсутності корисного навантаження, тоді як подальше збільшення ємності до 10000 мА·год має обмежену ефективність через зростання маси батареї. Показано, що збільшення маси корисного навантаження від 0 до 1 кг призводить до зменшення часу польоту на 42-50 % незалежно від ємності акумулятора. Визначено, що для агродрона 7″ класу оптимальною з кута зору співвідношення маси та тривалості польоту є акумуляторна батарея ємністю 8400 мА·год, яка забезпечує час перебування у повітрі в межах 13-29 хв залежно від навантаження.

Отримані результати можуть бути використані у виборі енергетичних параметрів агродронів малого класу для задач точного землеробства

АНАЛІЗ ДИНАМІКИ ОСНОВНИХ ВИДІВ ПОДІЙ НЕЩАСНИХ ВИПАДКІВ, ГОСТРИХ ПРОФЕСІЙНИХ ЗАХВОРЮВАНЬ (ОТРУЄНЬ) І АВАРІЙ

2026-03-10T10:44:19+02:00

Проаналізовано стан досліджень виробничого травматизму загалом і, зокрема, в енергетиці, сільському господарстві, автомобільному транспорті тощо; наголошено на встановлених причинах нещасних випадків і необхідності більш детальної характеристики небезпечних подій. Охарактеризовано різні варіанти класифікації шкідливих і небезпечних виробничих факторів із невідповідностями у нормативно-правових актах, а також класифікацію небезпечних подій, що складається з 24 позицій. Встановлено, що найбільш небезпечними за аналізований період часу (2017-2021 рр.) були події: 1 – падіння працівника (747-1095 осіб); 2 – падіння предметів і матеріалів на потерпілого (418-593); 3 – події під час руху транспортних засобів – дорожньо-транспортні пригоди (293-482); 4 – падіння працівника з висоти (319-413); 5 – дія предметів та деталей, що рухаються. Іншими подіями зі значними летальними наслідками були: ураження електричним струмом (у 2018 р. загинуло 27 осіб, у 2022 р. – 24 особи); пожежі (4 і 12 осіб відповідно); погіршення стану здоров’я (14 і 13); вибухи (3 і 11 осіб); дія шкідливих і токсичних речовин (8 і 6 осіб) тощо. Проаналізовано витрати підприємств, що зумовлені нещасними випадками – від 566600,27 тис. грн у 2019 р. до 212376,35 тис. грн у 2021 р. Виявлено зростання відшкодувань згідно з листком непрацездатності з 94293,02 тис. грн до 190059,51 тис. грн за аналізовані роки. Значні суми витрат припадають на вартість зіпсованого у зв’язку з нещасним випадком устаткування, інструменту, зруйнованих будівель, споруд та порівняно невеликі суми на штрафи посадовим особам підприємств за порушення вимог законодавства про охорону праці. У 2022 р. найбільша кількість потерпілих осіб із летальним наслідком була під час подій суспільного життя (війна, терористичний акт, блокада тощо) – 156 осіб. Окреслено основні нормативно-правові акти (правила, регламенти, норми, положення, стандарти, інструкції), дотримання яких дає змогу зменшити вплив на працівників небезпечних і шкідливих виробничих чинників та, відповідно, ризик виникнення небезпечних подій. Подальші дослідження доцільно спрямувати на аналіз схем і обставин виникнення небезпечних подій та, відповідно, на розроблення заходів щодо зниження їх кількості.

ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІ МОДЕЛІ РОЗВИТКУ СИСТЕМ БЕЗПЕКИ ТА ЕНЕРГЕТИЧНОЇ АВТОНОМНОСТІ СІЛЬСЬКИХ ГРОМАД

2026-03-09T17:25:52+02:00

Виконано аналіз існуючих підходів до просторового планування систем безпеки та енергетичної автономності сільських громад. Встановлено, що традиційні методи розміщення рятувальних формувань та планування енергоспоживання здебільшого ґрунтуються на середніх показниках і не враховують можливих сценаріїв чи комплексного впливу множини чинників ризику. Обґрунтована доцільність застосування інтелектуальних моделей, зокрема p-центру, p-медіани, рекурентних нейронних мереж (LSTM) та гібридних алгоритмів, які дають змогу мінімізувати час реагування на надзвичайні ситуації, збалансувати енергетичне навантаження об’єктів та прогнозувати рівень автономності громад. Розроблена програма на Python забезпечує просторове моделювання доступності добровільних рятувальних формувань із використанням геоінформаційних даних OpenStreetMap і методів оптимізації. За результатами моделювання у Шептицькій міській територіальній громаді Львівської області встановлено, що максимальний час реагування на надзвичайні ситуації скоротився від 27 до 15 хв, середній час реагування – від 18 до 12 хв, частка населення, охопленого у межах 15 хв доїзду рятувальників, зросла від 54 % до 82 %, а захищеність об’єктів критичної інфраструктури збільшилися від 61 % до 89 %. Це підтверджує ефективність моделі p-центру для територій із розосередженими населеними пунктами та демонструє практичне значення запропонованого підходу для стратегій безпеки і розвитку громад. Подальші дослідження доцільно спрямувати на інтеграцію моделей прогнозування енергетичного балансу з алгоритмами вибору місць дислокації джерел поновлюваної енергії, що створить єдиний інструментарій у вигляді системи підтримки ухвалення рішень для менеджерів проєктів громад.

ВИКОРИСТАННЯ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ В ОСВІТНІХ ПРОЄКТАХ ТА ЦИФРОВІЙ ТРАНСФОРМАЦІЇ УНІВЕРСИТЕТІВ: ДОСВІД ІНТЕГРАЦІЇ ШІ-БОТА НА БАЗІ OPENAI

2026-03-09T23:22:23+02:00

У рамках цифрової трансформації та автоматизації інформаційної підтримки абітурієнтів розроблено та впроваджено інтерактивного чат-бота на базі штучного інтелекту OpenAI GPT (модель GPT-4), інтегрованого до офіційного WordPress-сайту університету. Основною метою дослідження є пошук методів підвищення ефективності комунікації між університетом та вступниками, а також забезпечення оперативної відповіді на найпоширеніші запитання без залучення додаткових людських ресурсів. У дослідженні використано плагін GPT AI Power, який забезпечує надсилання запитів до API OpenAI з урахуванням спеціально розробленого промпта, а також відображення результатів у формі діалогового інтерфейсу, зручного для користувача.

Створено базу запитань і відповідей, що охоплює ключові аспекти вступної кампанії: мінімальні прохідні бали, необхідність подання мотиваційного листа, правила формування та подання електронних заяв через єдину систему vstup.edbo.gov.ua. Цей набір даних використовується як контекст для генерації відповідей, що дозволяє адаптувати модель до специфіки освітнього процесу конкретного університету. Окрім текстових інструкцій, реалізовано систему прихованих полів та динамічних параметрів, які допомагають налаштовувати персоналізовані повідомлення для різних сторінок сайту щодо окремих спеціальностей.

У межах технічної реалізації проведено інтеграцію з API OpenAI, де кожен запит обробляється у режимі реального часу, а відповідь повертається користувачеві з урахуванням попередньо визначених інструкцій. Це забезпечує стабільність роботи системи та високу релевантність відповідей. Додатково здійснено тестування швидкості відповіді, навантаження на сервер, а також порівняння активності відвідувачів сторінок до та після впровадження чат-бота. Результати тестування свідчать про зростання рівня взаємодії користувачів із сайтом та підвищення рівня задоволеності абітурієнтів, що підтверджується статистичними даними про кількість звернень і час перебування на сторінках.

Запропоноване рішення є прикладом практичного використання технологій штучного інтелекту у сфері освіти та відповідає сучасним тенденціям цифрової трансформації університетів. Воно демонструє технічний ефект інтеграції системи штучного інтелекту у вебінфраструктуру університету: автоматизовану обробку запитів абітурієнтів у режимі реального часу, стабільність роботи завдяки використанню API OpenAI та гнучкість у формуванні бази знань. Це забезпечує високу швидкість відповіді та точність відтворення інформації. У соціально-економічному вимірі розробка поєднує зручність, доступність та масштабованість, що дозволяє суттєво покращити якість інформаційної підтримки вступників і водночас зменшити навантаження на співробітників приймальної комісії, сприяючи ефективній цифровій трансформації університету.

ЕФЕКТИВНІСТЬ МЕТОДІВ ОБ’ЄКТНО-ОРІЄНТОВАНОГО ПРОГРАМУВАННЯ І ПАТЕРНІВ ДЛЯ ПЛАНУВАННЯ СІЛЬСЬКИХ РЯТУВАЛЬНИХ ФОРМУВАНЬ

2026-03-09T23:33:55+02:00

У статті обґрунтовано підхід до підвищення ефективності програмних моделей, призначених для планування добровільних рятувальних формувань у сільських громадах, на основі інтеграції методів об’єктно-орієнтованого програмування та патернів проєктування. Показано, що поєднання принципів SOLID із використанням патернів Strategy та Observer забезпечує суттєве зменшення архітектурної складності та створює передумови для розроблення масштабованих і гнучких рішень, які здатні адаптуватися до зміни алгоритмів і зовнішніх умов. Реалізовані програмні модулі мовою Python 3.12 дозволили провести експериментальне оцінювання впливу підходів програмування на ключові показники якості системи. Дослідження виконано на прикладі завдань планування розташування добровільних рятувальних формувань для Шептицької міської територіальної громади Львівської області. Результати доводять, що використання класичних процедурних підходів є недостатньо ефективним, оскільки такі системи характеризуються низькою гнучкістю, значними витратами на супровід і слабкими можливостями повторного використання коду. Перехід до класичного об’єктно-орієнтованого програмування (ООП) суттєво покращує показники, однак максимальний ефект забезпечує інтеграція ООП з патернами, що дозволило підвищити якість реалізації до 0.92, масштабованість – до 0.89, повторне використання компонентів – до 0.91 та водночас знизити складність архітектури до 0.40. Це підтверджує доцільність впровадження патернів для побудови сучасних інформаційних систем у сфері безпеки та планування рятувальної інфраструктури в сільських громадах. Практична значущість полягає в можливості подальшої інтеграції розроблених модулів у системи просторового моделювання й оптимізації рятувальних формувань. Перспективи досліджень передбачають розширення набору алгоритмів оптимізації, застосування стохастичних і робастних методів, а також використання динамічних просторових даних для формування комплексного інструментарію підтримки управлінських рішень для громад.

ПРОЄКТУВАННЯ ВЕБОРІЄНТОВАНОЇ СИСТЕМИ ПІДТРИМКИ КЛІЄНТІВ В АГРАРНІЙ СФЕРІ

2026-03-09T23:42:25+02:00

Розглянуто та проаналізовано підходи з проєктування, розробки та функціонування веборієнтованої системи підтримки клієнтів аграрних підприємств. Досліджено найбільш поширені практики та підходи в проєктуванні і реалізації систем підтримки користувачів сайтів. Визначено технології, які стимулюють розвиток форм підтримки клієнтів аграрних підприємств. Встановлено, що основними формами систем підтримки виробників та населення в сільському господарстві є цифрові платформи, кооперативні системи та системи дорадництва. Охарактеризовано найбільш поширені моделі систем підтримки клієнтів, такі як модель самообслуговування, модель інтерактивної підтримки, гібридна модель. Проаналізовано сильні та слабкі сторони їхнього застосування. Описано основні виклики, з якими стикаються розробники веборієнтованих систем підтримки клієнтів.

Наведено аргументи доцільності використання технологій генеративного штучного інтелекту для покращення персоналізованого підходу надання клієнтської підтримки. З’ясовано роль та завдання «живих» агентів та цифрових помічників як найбільш поширених форм підтримки користувачів комерційних інтернет-ресурсів. Розглянуто особливості застосування цифрових помічників порівняно із такими традиційними формами підтримки клієнтів як телефонні лінії, месенджери та консультанти. Обґрунтовано важливість сегментації клієнтів аграрних підприємств як важливого елементу процесу планування та проєктування системи підтримки. Проаналізовано ключові компоненти системи клієнтської підтримки, розглянуто основні функції та варіанти їхньої реалізації.

Засвідчено необхідність комплексного підходу на етапах проєктування систем підтримки клієнтів аграрних виробників на основі інтернет-ресурсів, враховуючи специфіку діяльності, можливості застосування сучасних технологій, частоти та кількості запитів користувачів і наявних ресурсів.

МОДЕЛЮВАННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ RESTFUL API: АЛГОРИТМИ ОБРОБКИ ЗАПИТІВ І АНАЛІЗ ДАНИХ

2026-03-10T10:21:24+02:00

Узагальнено позитивні сторони та негативи створення RESTful API у Back-end розробці. Проаналізовано поточний стан використання REST-архітектури у вебтехнологіях. Розглянуто актуальні підходи та інструменти для створення RESTful API, а також обґрунтовано доцільність їх застосування. Описано популярні фреймворки та середовища розробки, такі як Express.js, Django REST Framework та Spring Boot, що широко застосовуються як у стартапах, так і у великих компаніях. Наведено особливості структурування запитів, методам HTTP, стандартам побудови маршрутів та обробці даних на сервері. Акцент зроблено на RESTful API, які забезпечують простоту інтеграції, масштабованість і гнучкість у розробці клієнт-серверних застосунків. Наведено перелік ключових принципів побудови RESTful API, таких як використання методів GET, POST, PUT, DELETE, правильне оформлення відповідей сервера та стандартизація шляхів ресурсів. Підкреслено окремі обмеження REST-підходу, такі як складність підтримки надмірно великої кількості ресурсів або версіонування API. Використання розглянутих інструментів і підходів дає змогу підвищити якість серверної логіки, забезпечити стандартизований обмін даними та зменшити складність інтеграції клієнтських додатків. Охарактеризовано застосування RESTful API в сучасному вебдизайні та фреймворках, зокрема Express.js, Django REST Framework і Spring Boot. Показано, що RESTful API забезпечують ефективну взаємодію між клієнтськими та серверними застосунками, пропонуючи прості й масштабовані засоби для оброблення даних і керування ресурсами. Розглянуто приклад реалізації невеликого сервера на Node.js із використанням Express для керування списком завдань, що підтримує базові операції CRUD. Основна увага приділяється оптимізації REST-запитів через методи кешування, пагінації, фільтрації, batch-запитів, стиснення даних і асинхронну обробку. Описано методику дослідження продуктивності API на тестовому сервері з Node.js/Express та інструментами Prometheus і Grafana для моніторингу. Проведено тестування під навантаженням із генерацією стабільного потоку запитів, що дозволило оцінити вплив окремих методів оптимізації на пропускну здатність, затримки та обсяг переданих даних. Наведено результати щодо переваги асинхронних запитів та batch-операцій, які забезпечують максимальне підвищення продуктивності, тоді як кешування, пагінація, фільтрація і стиснення дають помірний ефект. Наголошено, що використання комбінованих методів оптимізації значно підвищує швидкодію та зменшує час відповіді й навантаження на сервер, що забезпечує стабільну роботу вебсервісів навіть при високій інтенсивності трафіку.

АЛГОРИТМІЧНІ МЕТОДИ ПАРАЛЕЛЬНОЇ ОБРОБКИ ВЕЛИКИХ ДАНИХ У СИСТЕМАХ ПРОГНОЗНОЇ АНАЛІТИКИ

2026-03-10T10:34:21+02:00

Стрімке зростання обсягів даних та ускладнення прогнозно-аналітичних моделей зумовлюють необхідність ефективного використання паралельної обробки у сучасних інформаційних системах. Обґрунтовано алгоритмічні та архітектурні підходи до паралельної обробки великих даних у системах прогнозної аналітики з урахуванням вимог продуктивності, масштабованості та адаптивності. Аналітично зіставлено моделі паралелізму, програмні фреймворки і обчислювальні архітектури, а також проаналізовано системні обмеження, що впливають на ефективність прогнозно-аналітичних систем у розподілених і гетерогенних середовищах. Показано, що ізольоване масштабування обчислювальних ресурсів не забезпечує пропорційного зростання продуктивності, а найвищої ефективності досягають гібридні конфігурації, які поєднують різні моделі паралелізму та апаратні прискорювачі. Наукова новизна роботи полягає в систематизації алгоритмічних і архітектурних підходів до паралельної обробки великих даних у прогнозній аналітиці з урахуванням адаптивності та системних обмежень, а також у формуванні узагальненого аналітичного підходу до поєднання програмних платформ і спеціалізованих обчислювальних архітектур. Отримані результати можуть бути використані при проєктуванні високопродуктивних прогнозно-аналітичних систем. Окреслено напрями подальшого розвитку паралельних прогнозно-аналітичних систем, зокрема в контексті інтеграції методів машинного навчання, потокової обробки даних і динамічного керування обчислювальними ресурсами. Особливу увагу приділено питанням узгодження алгоритмічних рішень із характеристиками апаратної платформи з метою мінімізації накладних витрат і підвищення енергоефективності обчислень. Запропонований аналітичний підхід може слугувати методологічною основою для побудови адаптивних високопродуктивних систем прогнозної аналітики в умовах змінних навантажень і неоднорідних обчислювальних середовищ.

КОНЦЕПТУАЛЬНА МОДЕЛЬ ПРОТИРИЗИКОВОГО УПРАВЛІННЯ БІЗНЕС-ПРОЦЕСАМИ В ІНЖИНІРИНГОВИХ КОМПАНІЯХ «7S+R»

2026-03-10T10:40:41+02:00

Стаття присвячена розробці концептуальної моделі протиризикового управління бізнес-процесами в інжинірингових компаніях «7S+R», яка базується на класичній моделі McKinsey 7S та інтегрує управління ризиками як наскрізний елемент організаційної системи. У сучасному динамічному та високоневизначеному бізнес-середовищі інжинірингові компанії функціонують у складних умовах, що характеризуються високою технологічною складністю проєктів, значними інвестиціями, багаторівневою кооперацією із субпідрядниками та жорсткими регуляторними вимогами. Це зумовлює наявність стратегічних, операційних, фінансових, кадрових та проєктних ризиків, які безпосередньо впливають на стабільність і результативність бізнес-процесів.

Наявні фреймворки управління ризиками, зокрема ISO 31000, COSO ERM та PMBOK, формують загальну логіку і принципи ризик-менеджменту, однак не забезпечують необхідної деталізації на рівні конкретних організаційних елементів і не дозволяють ідентифікувати джерела ризиків у структурі бізнес-процесів. Водночас модель McKinsey 7S, яка широко використовується для організаційної діагностики, фокусується на внутрішній узгодженості компанії, але не враховує ризики як системний фактор управління.

Запропонована модель «7S+R» усуває цю прогалину шляхом інтеграції елемента Risk у всі сім складових організації – стратегію, структуру, системи, спільні цінності, стиль управління, персонал і компетенції. Ризик розглядається не як окремий об’єкт управління, а як багатовимірна характеристика, що пронизує кожен елемент моделі та формує його стійкість до зовнішніх і внутрішніх загроз. Такий підхід дозволяє перейти від фрагментарного управління ризиками до системної протиризикової архітектури бізнес-процесів.

Практична цінність моделі полягає в можливості її застосування для комплексної організаційної діагностики, підтримки стратегічних і операційних управлінських рішень, а також для формування програм трансформації та підвищення адаптивності інжинірингових компаній в умовах нестабільного та ризиконасиченого середовища

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧІ В РОБОЧІЙ ЗОНІ БОРОШНОМЕЛЬНОГО ВАЛЬЦЯ

2026-03-09T16:33:37+02:00

У статті представлено розширене аналітичне та чисельно-аналітичне дослідження теплопередачі в робочій зоні борошномельного вальця, де під час взаємодії зернової маси з металевою поверхнею формується інтенсивне й просторово нерівномірне тепловиділення. Показано, що тепло, яке виникає внаслідок сил тертя, пластичної деформації та часткового руйнування зерен, значною мірою накопичується в контактній зоні та визначає характер підвищення температури поверхні вальця, а також впливає на якість готового продукту. На основі класичної моделі рухомих джерел тепла Єгера сформовано аналітичну залежність для опису температурного профілю в безрозмірних координатах, що дозволяє універсально застосовувати результати для вальців різних типорозмірів та конструкцій. Розглянуто вплив числа Пекле, геометричних параметрів зони контакту, теплопровідності матеріалу та величини питомого теплового потоку на формування температурного поля. Встановлено, що максимальна температура виникає поблизу вихідного краю зони контакту, де спостерігається найбільший інтегральний вплив джерела тепла. Зі збільшенням числа Пекле пікове значення температури знижується, але зона прогріву суттєво подовжується за межі контакту, що вказує на зміну механізму теплоперенесення. Чисельні обчислення, виконані шляхом інтегрування функцій розподілу тепловиділення, підтвердили справедливість моделі для широкого діапазону режимів роботи вальцьових верстатів. Досліджено ефективність внутрішнього рідинного охолодження та показано, що воно знижує середній температурний рівень, але майже не впливає на локальне перегрівання. Запропоновано заходи інтенсифікації тепловідведення, серед яких попереднє охолодження зерна, оптимізація швидкості обертання та застосування локального високоефективного охолодження безпосередньо у зоні контакту. Отримані результати можуть бути використані для вдосконалення теплового режиму вальцьових систем та підвищення якості борошномельної продукції.

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ТЕПЛОПЕРЕДАЧІ В ЗОНІ ТЕРТЯ ШОРСТКИХ ПОВЕРХОНЬ

2026-03-09T16:42:44+02:00

У статті виконано аналітичне дослідження нестаціонарних процесів теплопередачі в зоні тертя шорстких твердих тіл із круговою контурною площею контакту. Модель базується на об’єднанні рівняння теплопровідності півпростору та модифікованого закону контактної взаємодії, який враховує реальну мікрогеометрію поверхні через параметр шорсткості β. Показано, що значення β визначає розмір контурної ділянки контакту та впливає на фактичний розподіл контактного тиску, який у випадку шорстких поверхонь суттєво відрізняється від класичного герцівського рішення. Використано квазігерцівський розподіл тиску, що дозволило коректно описати збільшення реальної площі контакту при малих навантаженнях та підвищених значеннях шорсткості.

Для розв’язання нестаціонарної задачі застосовано інтегральні перетворення Ганкеля та Лапласа, що дало змогу отримати аналітичний вираз для температурного поля в будь-якій точці півпростору. На основі отриманих залежностей проведено числовий аналіз впливу параметра шорсткості β, форми контактного тиску та інтенсивності фрикційного тепловиділення на максимальну температуру й просторовий розподіл температур. Встановлено, що зі збільшенням β температура в центрі контактної зони зменшується внаслідок збільшення контурної площі та відповідного розподілу теплового потоку.

Отримані результати узгоджуються з відомими теоретичними та експериментальними даними інших авторів щодо впливу мікрогеометрії на фрикційне нагрівання. Запропонована модель може бути використана для оцінювання теплового стану вузлів тертя машин, зокрема дискових гальм, муфт зчеплення, підшипників ковзання та кочення. Модель підвищує точність прогнозування температурних максимумів, що є важливим для забезпечення надійності та довговічності трибологічних систем.

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТЕРМОПРУЖНОГО СТАНУ ІЗОТРОПНОГО ПІВПРОСТОРУ ПІД ДІЄЮ ФРИКЦІЙНОГО ДЖЕРЕЛА ТЕПЛА

2026-03-09T16:54:25+02:00

У статті розглянуто задачу аналітичного дослідження термопружного стану ізотропного півпростору за умов дії фрикційного джерела тепла на його граничній поверхні. Актуальність роботи зумовлена необхідністю підвищення точності оцінювання напружено-деформованого стану елементів машин і конструкцій, що працюють в умовах інтенсивного контактного тертя та значних теплових навантажень, зокрема в гальмівних системах, підшипникових вузлах і фрикційних з’єднаннях. Нерівномірний розподіл температури, зумовлений фрикційним нагріванням, призводить до виникнення значних температурних градієнтів і складного термонапруженого стану в приповерхневих шарах матеріалу.

Аналітично визначено компонент тензора температурних напружень в ізотропному півпросторі з урахуванням умов термоконтакту та оцінено вплив параметра шорсткості на рівень еквівалентних напружень. Дослідження виконано в межах класичної теорії термопружності за припущення відсутності масових сил, внутрішніх джерел тепла та зовнішніх механічних навантажень. Осесиметричний напружено-деформований стан описано із застосуванням термопружного потенціалу переміщень і функції напружень Лява.

Для розв’язання сформульованої крайової задачі використано інтегральні перетворення Ганкеля та Лапласа, що дало змогу отримати аналітичні вирази для компонент тензора температурних напружень і забезпечити точне виконання граничних умов на поверхні півпростору. Уведено безрозмірний термоконтактний параметр, який характеризує умови теплообміну та шорсткість контактної поверхні. Показано, що цей параметр істотно впливає на розподіл і рівень термонапружень у приповерхневій зоні.

Для кількісної оцінки інтенсивності термонапруженого стану застосовано енергетичний критерій Губера-Мізеса-Генкі. Проведено чисельний аналіз отриманих аналітичних залежностей, результати якого подано у вигляді графіків розподілу еквівалентних напружень уздовж глибини півпростору. Встановлено, що зі збільшенням параметра шорсткості загальний рівень термонапружень зменшується, проте в зоні контакту зберігається локальний максимум еквівалентних напружень.

Наукова новизна роботи полягає в аналітичному врахуванні термоконтактного критерію при дослідженні термопружного стану ізотропного півпростору. Практичне значення отриманих результатів полягає в можливості їх використання для інженерної оцінки міцності та довговічності теплонавантажених елементів тертя.

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ДОСЛІДЖЕННЯ СТІЙКОСТІ АВТОПОЇЗДІВ НА ГАЛЬМІВНИХ РЕЖИМАХ

2026-03-09T17:03:07+02:00

Проаналізовано динаміку гальмування дволанкових автопоїздів. Це пов'язано з тим, що дволанкові автопоїзди набули широкого поширення та становлять основу транспортних парків більшості логістичних компаній в Україні й за кордоном. Для їх максимально ефективного використання необхідно забезпечити відповідність основним експлуатаційним властивостям, що визначають безпеку руху. Покращення експлуатаційних властивостей автопоїздів відбувається завдяки всебічному вивченню реальних умов їхнього руху та врахуванню змін, що відбуваються в системах транспортних засобів під впливом умов експлуатації. Водночас необхідно надавати великого значення змінам, що відбуваються в ходовій та гальмівній системах автопоїздів, адже зміни геометричних характеристик шасі автопоїздів безпосередньо впливають на його силові, кінематичні та жорсткісні властивості. А наявність перекосу осей автопоїздів зумовлює появу змін характеру розподілу реакцій у місцях контакту шин та опорної поверхні дорожнього полотна. У зв'язку з цим відбувається зміна гальмівних характеристик автопоїздів, які безпосередньо залежать від характеру взаємодії коліс з опорною поверхнею дорожнього полотна, що може спричинити погіршення стійкості руху транспортних засобів. Досліджено дволанкові напівпричепи, які складаються із двовісного тягача та тривісного напівпричепа, оснащеного неповоротними осями. Рівняння руху автопоїздів у режимах гальмування, враховуючи кути встановлення осей напівпричепів та величину гальмівних сил, що діють на колеса осей причіпної ланки, дозволяють визначити кути відхилення коліс автопоїздів та кінематичні параметри, необхідні для розв'язання системи диференціальних рівнянь.

РОЗРОБЛЕННЯ ЦИФРОВОГО ГОДИННИКА-ТЕРМОМЕТРА НА ПЛАТФОРМІ ARDUINO З ІНДИКАЦІЄЮ НА MAX7219

2026-03-07T10:46:50+02:00

Представлено проєктування, програмну реалізацію та моделювання цифрового годинника‑термометра на платформі Arduino Micro (ATmega32U4) з індикацією на модулі світлодіодних матриць 4×8×8 (FC‑16) на базі драйверів MAX7219. Пристрій забезпечує відображення поточного часу та дати (RTC DS1307), температури в °C/°F (датчик LM35DZ), налаштування годинника й формату температури, прокручування тексту та керування яскравістю. Наведено апаратну схему в Proteus VSM, алгоритми та ключові програмні модулі (RTC, дисплей MAX7219, термометр LM35). Виконано моделювання в середовищі Proteus ISIS та досліджено макет, що підтвердило коректність роботи системи. Обговорено точність вимірювань, режими індикації, енергетичні та ЕМС‑аспекти, можливості масштабування. Цифровий пристрій розроблено на платформі Arduino Micro з МК AVR ATmega32u4, до якої підключено мікросхему годинника реального часу DS1307, прецизійний давач температури LM35DZ та матричний світлодіодний дисплейний модуль 8x32 FC-16 з мікросхемами управління MAX7219 (дисплейний модуль із 4-х точкових світлодіодних матриць 8x8 і мікросхем управління MAX7219). Мікроконтролер зчитує час і дату з мікросхеми RTC DS1307, температуру навколишнього середовища з давача LM35DZ та відображає (виводить) їх на матричному світлодіодному дисплеї. Пристрій має можливість налаштування поточного часу, дати, параметрів виводу. Розроблено електричну принципову схему та модель цифрового годинника-термометра засобами САПР Proteus. Розроблено програмно-алгоритмічне забезпечення цифрового годинника-термометра в середовищі Arduino IDE. Проведено моделювання в емуляторі Proteus ISIS та дослідження макету цифрового годинника-термометра.

Результати роботи демонструють доцільність застосування MAX7219 для організації матричної індикації з мінімальною кількістю ліній керування та перспективність такого підходу для побудови побутових і навчальних вимірювальних пристроїв. У подальших дослідженнях доцільним є підключення додаткових сенсорів (вологість, тиск), реалізація бездротової синхронізації часу та оптимізація енергоспоживання.

ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ КІНЕМАТИКИ НА РОБОЧИЙ ПРОЦЕС БЕЗШАТУННОГО ДВИГУНА

2026-03-09T15:15:37+02:00

Сучасні вимоги до двигунів внутрішнього згоряння спрямовані на підвищення їх ефективності, зменшення питомих витрат пального та зниження рівня токсичних викидів. Одним із перспективних напрямів розвитку є застосування безшатунних механізмів, кінематичні особливості яких здатні суттєво впливати на робочий процес двигуна. Зокрема відсутність традиційної шатунної передачі змінює закон переміщення поршня, характер перебування у верхній та нижній мертвих точках, величину бокових сил і рівень механічних втрат від тертя. Це відкриває можливості для зниження енергетичних втрат, покращання умов газообміну та більш повного згоряння паливно-повітряної суміші.

У статті виконано аналіз кінематичних і динамічних характеристик безшатунних двигунів різних конструкцій. На основі теоретичних досліджень показано, що зміна траєкторії руху поршня та профілів швидкості й прискорення впливають на тепловиділення та індикаторні показники циклу. Порівняльний аналіз із класичними кривошипно-шатунними механізмами підтверджує зниження питомих механічних втрат і зменшення вібронавантажень за рахунок усунення бокових сил, а також потенційне підвищення літрової потужності й коефіцієнта корисної дії.

Додатково варто відзначити, що ефективність безшатунних механізмів значною мірою залежить від точності виготовлення та синхронізації рухомих ланок, а також від вибору матеріалів, здатних забезпечити необхідну жорсткість і зносостійкість при підвищених навантаженнях. Важливим є й питання оптимізації геометричних параметрів профілю руху поршня для досягнення бажаних теплотехнічних показників у широкому діапазоні режимів роботи двигуна. Узгодження кінематики приводу з процесами сумішоутворення та горіння дає змогу розраховувати на формування рівномірнішого тискового поля в циліндрі та зменшення локальних теплових напружень у деталях камери згоряння. Усе це створює передумови для розроблення перспективних силових агрегатів, здатних поєднувати високу ефективність, надійність та екологічну безпечність.

Отримані результати свідчать про доцільність подальших досліджень безшатунних кінематичних схем як бази для створення нових поколінь двигунів із підвищеними енергетичними та екологічними характеристиками. Особливу увагу рекомендовано приділити експериментальним перевіркам теоретичних моделей, оцінці реальних механічних втрат та довговічності елементів приводу.

АНАЛІЗ МЕТОДИК ОЦІНКИ МІЦНОСТІ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ РОБОЧИХ ЕЛЕМЕНТІВ ПОДРІБНЮВАЛЬНИХ МАШИН ЗА ТРІЩИНОСТІЙКІСТЮ

2026-03-09T15:28:00+02:00

Здійснено стислий огляд робочих органів подрібнювальних машин та основних способів подрібнення зерна. Розглянуто чинники, що спричиняють зношування та вихід із ладу цих робочих елементів. Запропоновано методики оцінювання міцності конструкційних матеріалів та їхніх зварних з’єднань із використанням балкових зразків із бічною тріщиною в умовах консольного та триточкового навантаження згідно з критерієм тріщиностійкості (КІС).

Проаналізовано методики консольного згину балки із боковим концентратором на стадії ініціювання втомної тріщини за асиметричного циклу за умови консольного згину балкового зразка з боковим концентратором, або триточкового згину такого зразка з боковим концентратором у шві, який встановлюють у вузол базування та закріплення. Отримано значення К_І у разі довільного e та сталої сили Р, відповідно можна використовувати для визначення функціональної характеристики тріщиностійкості К_1с за описаною схемою консольного деформування балка із боковою тріщиною біля защемлення.

Проведено оцінку міцності стикових зварних з'єднань та розглянуто схеми триточкового згину балкового зразка із боковою тріщиною у металі вертикального шва стикового зварного з'єднання відповідно до силового критерію К_1с Визначено К_1с металу шва зварного з’єднання, коли цей шов і тріщина у ньому перпендикулярно розташовані до основи зразка-балки.

Аналіз запропонованих методик визначення КІН згідно із схемами консольного та триточкового згинів балкових зразків із боковою тріщиною у матеріалі основи зразка або шва зварного з’єднання, відповідно є ефективними інструментами ранжування міцності конструкційних матеріалів та їхніх зварних з’єднань при виготовленні деталей робочих елементів подрібнювальних машин.

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ В ШИРОКИХ СТРИЖНЯХ З ДВОМА КРУГОВИМИ ОТВОРАМИ ЗА ЧИСТОГО ЗСУВУ

2026-03-09T15:38:38+02:00

Зауважено, що у проєктуванні споруд і машин в авіа-, корабле-, машинобудуванні широко застосовують пружні деталі у вигляді тонких пластин, які з різних міркувань послаблюються різноманітними отворами. При завантаженні таких деталей поблизу отворів виникає концентрація напружень, яка може несприятливо вплинути на міцність деталі. Напруження по контурах отворів розподіляються досить нерівномірно: є малі ділянки, які піддаються дії високих напружень. Саме в таких ділянках з’являються крихкі тріщини або пластичні деформації, розвиток яких може призвести до руйнування конструкції.

Зазначено, що вивчення розподілу напружень біля криволінійних отворів є важливим завданням як із теоретичного, так і з інженерного погляду. Наведено розв'язок задачі теорії пружності про концентрацію напружень у широких стрижнях із двома нерівними круговими отворами за чистого зсуву. Задача розв'язується виходячи з основної функції напружень, що відповідає напруженому стану в неослабленому отворами стрижні, і до цієї функції напружень додається друга бігармонічна функція, яка відповідає додатковому напруженому стану, що виникає у зв'язку з наявністю отворів. Задача зводиться до визначення бігармонічної функції напружень, яка задовольняє граничні умови на контурах отворів та на нескінченності. Наукова новизна полягає в тому, що розв'язок цієї задачі дає відомості про вплив на концентрацію напружень такого фактору, як орієнтація отворів щодо поля навантажень у вигляді чистого зсуву. Розв'язок задачі подано в біполярних координатах. Отримано формули для напружень по контурах отворів, а також відомий результат для зсуву стрижня з одним круговим отвором. Отримано значення напружень по контурах отворів для деяких часткових випадків. Результати, отримані в роботі, дають змогу провести теоретичне визначення коефіцієнта концентрації напружень біля отворів і можуть бути використані в інженерній практиці під час проєктування деталей у корабле-, авіа- та машинобудуванні.

ДОСЛІДЖЕННЯ СИНЕРГЕТИЧНОГО ЕФЕКТУ ПІД ЧАС НАЛАШТУВАННЯ ДЖЕРЕЛА ЗВАРЮВАЛЬНОГО СТРУМУ ІНВЕРТОРНОГО ТИПУ З МІКРОПРОЦЕСОРНИМ КЕРУВАННЯМ НА ПРИКЛАДІ ЗВАРЮВАЛЬНОГО АПАРАТА TPS 2700 СМТ

2026-03-09T15:45:16+02:00

Джерела зварювального струму інверторного типу з мікропроцесорним керуванням ефективно забезпечують процеси механізованого та автоматичного зварювання. Джерела живлення сучасних зварювальних півавтоматів здатні забезпечувати ефект синергетичного керування. Цей ефект базується на використанні мікропроцесорних систем (мікроконтролерів) для вибору та забезпечення оптимальних величин, параметрів імпульсів і виду зварювального струму, з урахуванням марки, товщини та властивостей металу виробу, а також особливостей зварювальних матеріалів: діаметра та марки дроту, виду та складу захисного газу тощо. Синергетичний режим дає змогу користувачеві змінювати всі налаштування зварювального апарата шляхом зміни лише одного параметра процесу зварювання. Однак інформація, відображена в інструкції з експлуатації зварювального апарату, не дає змоги оператору швидко підготувати його до роботи. Вивчення особливостей налаштування кожного з доступних процесів зварювання дає змогу сформувати чіткий алгоритм послідовності та меж регулювання параметрів роботи джерела живлення, а також розробити практичні рекомендації для підготовки його до роботи.

Експериментальні дослідження проведено з метою визначення впливу синергетичного режиму на параметри процесу MIG/MAG зварювання. У процесі досліджень вивчено функціональні можливості півавтомата TPS 2700 СМТ у режимах Standard, Synergic, Pulse Synergic та Cold Metal Transfer, а також вплив параметрів процесу зварювання на якість зварних швів.

На основі аналізу особливостей налаштування кожного з доступних процесів зварювання та дослідження впливу синергетичного режиму на процес налаштування необхідних параметрів роботи зварювального джерела встановлено межі регулювання параметрів процесу зварювання. Отримано залежності параметрів роботи зварювального джерела, від яких залежить ефективність та якість процесів зварювання. Встановлено, що значення сили зварювального струму, швидкості подачі дроту та напруги зварювання залежать від товщини зварюваних деталей та діаметра електрода. Отримані залежності мають різний характер для різних режимів зварювання. Виявлено, що значення досліджуваних параметрів суттєво впливають на форму та розміри зварних швів.

Результати досліджень можуть бути використані під час розроблення практичних рекомендацій щодо особливостей використання зварювального апарата TPS 2700 СМТ на різних зварювальних операціях.

ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ СХЕМ ЗАМІЩЕННЯ ДЛЯ ІДЕНТИФІКАЦІЇ КРАЙОВИХ УМОВ ДО ХВИЛЬОВОГО РІВНЯННЯ ДОВГОЇ ЛІНІЇ

2026-03-07T00:31:38+02:00

У статті запропоновано методику ідентифікації крайових умов до хвильового рівняння довгої лінії, яка ґрунтується на застосуванні схем заміщення крайових дискретних ділянок лінії електропередачі. Основна увага зосереджена на порівняльному аналізі трьох типів схем – Γ-, Т- та Π-схем – з метою дослідження впливу їхньої топології та симетрії на точність чисельного моделювання перехідних електромагнітних процесів у лініях із розподіленими параметрами. Математична модель побудована на основі хвильового (телеграфного) рівняння з частинними похідними другого порядку, яке описує динаміку напруги та струму вздовж лінії. Крайові умови Неймана та Робена-Пуанкаре формуються за допомогою врахування параметрів схем заміщення в аналітичному вигляді. Особливу увагу приділено дослідженню асиметрії, яка виникає під час застосування Γ-схеми: показано, що така схема спричиняє порушення умов суперпозиції хвиль та залежність результатів від напряму живлення. У протилежність цьому, Т- та Π-схеми забезпечують симетричне навантаження моделі та стабільність розрахункових результатів. Проведено числові експерименти в середовищі Intel Visual Fortran Compiler, які підтвердили наявність похибки при застосуванні Γ-схеми та точність Т- і Π-схем. Наукова новизна роботи полягає у вперше запропонованому підході до ідентифікації крайових умов хвильового рівняння на основі схем заміщення дискретних ділянок лінії з оцінкою їх симетрії та впливу на точність моделювання. Запропонована методика є універсальною та може бути застосована під час моделювання як високовольтних ліній постійного, так і змінного струму, що підвищує її наукову та інженерну цінність. Представлений підхід дає змогу покращити роботу наявних програм електромагнітних розрахунків, забезпечуючи вищу стабільність обчислень та узгодженість крайових умов для складних режимів.

ОБҐРУНТУВАННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДІАГНОСТУВАННЯ ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ПОКАЗНИКІВ СТОЯКОВИХ ПІДШИПНИКІВ ТУРБОГЕНЕРАТОРІВ

2026-03-07T00:40:50+02:00

Виявленню та усуненню несправностей потужних турбогенераторів (ТГ) присвячена значна кількість робіт. Слід відзначити, що суттєвий вплив на ефективну роботу ТГ мають його стоякові підшипники. Значна кількість аварій ротора зумовлена відмовами саме стоякових підшипників. Тому наше дослідження присвячене аналізу інформаційного забезпечення діагностування стоякових підшипників, яке надалі слугуватиме ухваленню рішення про їх стан ще до настання аварійної ситуації.

Відомо, що до стоякових підшипників мастило подається під тиском. Очевидно, що під час роботи ТГ відбувається потрапляння металевих включень у мастило підшипника, які опосередковано вказують на погіршення стану поверхні вкладишів підшипника. Крім того, порушення конструкції підшипникового вузла ТГ може проявлятися збільшенням вібрації. За їх величиною також опосередковано можна судити про стан цього вузла.

Отже, аналізуючи конструктивні особливості підшипників ТГ, а також фізичні процеси, що в них відбуваються, можна зробити висновок про можливість використання інформації про вміст металевих включень у мастилі та величину вібрації стояка підшипника ТГ для розпізнавання стану стоякового підшипника. З іншого боку, не має об’єктивної оцінки, вираженої у числовому представленні, того, що ці дві діагностичні ознаки дійсно є інформативними для розпізнавання станів стоякових підшипників ТГ.

Дана праця присвячена обґрунтуванню інформаційного забезпечення процедури діагностування стану підшипникових вузлів ТГ. Це можна вирішити за допомогою розрахунку величини інформації, яка відображає взаємозв’язок вибраних діагностичних ознак з технічним станом стоякових підшипників ТГ.

Величини інформації, які розраховані за результатами обстежень мастила і вібрації стоякового підшипника ТГ, показали, що обидві ці діагностичні ознаки є інформативними щодо його станів. Слід відзначити високі рівні інформації про непрацездатний стан стоякових підшипників, якщо проводиться обстеження за цими двома діагностичними ознаками. Таким чином, отримано об’єктивні підтвердження рекомендацій щодо обстеження стоякових підшипників ТГ за станом мастила та величиною вібрації корпусу стояка у числовому представленні.

ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ СПОСОБІВ РЕАЛІЗАЦІЇ ІНТЕГРУВАЛЬНО-ДИФЕРЕНЦІЮВАЛЬНИХ РЕГУЛЯТОРІВ ДРОБОВОГО ПОРЯДКУ

2026-03-07T00:48:44+02:00

На сучасному етапі для моделювання дробових диференціювальних та інтегрувальних ланок в електромеханічних системах використовують пакет NINTEGER. Застосування спеціально розробленого пакету NINTEGER як додатка для пакету MATLAB Simulink дало змогу виконувати перші дослідження у сфері застосування регуляторів дробового порядку в системах автоматичного керування дробового порядку. Але йому властиві певні недоліки: пакет NINTEGER працює виключно в середовищі MATLAB Simulink і застосувати його за межами цього пакету неможливо; із літературних джерел невідома точність представлення дробових ланок та ПІД регуляторів дробового порядку моделями у цьому пакеті.

У роботі здійснено порівняльний аналіз математичних моделей на основі відомого перетворення Оусталоупа у програмному середовищі MATLAB з можливістю його використання в MATLAB Simulink замість додатка NINTEGER. Досліджено точність моделей інтегрувальних і диференціювальних регуляторів дробового порядку у представленні Оусталоупа, Рімана, Рімана-Ліувіля і Грюнвальда-Летнікова порівняно з моделлю, отриманою за перетворенням Лапласа, як еталонною. На основі проведеного аналізу дійдено висновку, що найбільш перспективним для реалізації регуляторів є моделі, побудовані на основі перетворення Оусталоупа. Моделі Оусталоупа дозволяють замінити передавальні функції дробового порядку еквівалентними передавальними функціями цілого порядку. Завдяки цьому забезпечується значно вища швидкодія відпрацювання керуючих впливів порівняно з моделями Грюнвальда-Летнікова. Щодо точності, то вона дещо гірша, але цей недолік компенсується простотою обчислювальної процедури.

ВИБІР ТИПУ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ ДЛЯ МЕХАНІЗМУ ІЗ СИСТЕМАТИЧНИМ НЕДОВАНТАЖЕННЯМ

2026-03-07T00:55:58+02:00

У статті розкрито питання побудови та роботи подрібнювача кормів, схеми керування системи автоматизованого електроприводу. За сучасних умов роботи подрібнювача, враховуючи перебої з електропостачанням, багато підприємств використовує резервні джерела живлення, які мають обмежену потужність. Тваринницька галузь постійно потребує наявності кормів, а тому інколи необхідно здійснювати подрібнення при живленні від резервних джерел живлення. Для полегшення роботи резервного джерела живлення можна зменшити рівень завантаження подрібнювача. Проаналізовано інші типи подрібнювачів, будову та роботу схем керування системами автоматизованого електроприводу. Запропоновано провести модернізацію електроприводу завдяки заміні регулювання ввімкнення-вимкнення асинхронного двигуна введенням плавного регулювання завантаження за допомогою частотного керування швидкості обертання асинхронного двигуна механізму завантаження. А також для забезпечення роботи подрібнювача за умови живлення від джерела резервного живлення обмеженої потужності забезпечити ввімкнення основного двигуна подрібнювача на понижену напругу за допомогою перемикання обмоток на схему «зірка».

Побудовано модель запропонованої системи автоматизованого електроприводу подрібнювача з автоматизованою подачею продукції на подрібнення на базі частотного перетворювача. Проведено дослідження його роботи в номінальному режимі, а також при живленні за пониженої напруги живлення за схемою «зірка» та зменшеному сигналі завдання. Отримані графічні залежності перехідних процесів при зміні навантаження показали високу швидкодію системи автоматизованого електроприводу, що забезпечує можливість роботи системи електроприводу з високою продуктивністю.

Технологічний ефект від збільшення продуктивності подрібнювача при роботі в номінальному режимі – за рахунок високої швидкодії можна завантажувати електропривід до номінального навантаження, оскільки перевантаження дуже швидко відпрацьовуються системою автоматичного керування, а також забезпечення роботи подрібнювача за сучасних проблем з електропостачанням, а саме робота від джерела обмеженої потужності.

ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК СВІТЛОДІОДНИХ ДЖЕРЕЛ СВІТЛА

2026-03-07T00:05:30+02:00

Досягнення у галузі фізики напівпровідників, оптики й оптоелектроніки за останні 10–15 років дозволили створити джерела світла з енергетичною ефективністю у 4–10 разів та тривалістю горіння у 30–100 разів більшою порівняно з лампами розжарювання. До таких джерел світла відносять твердотілі світлодіоди (СД). Про переваги СД та прогнози їхнього розвитку на перспективу останнім часом у світлотехнічних виданнях опубліковано надзвичайно багато матеріалів. Наші багаторічні дослідження показали, що в багатьох випадках задекларовані виробником характеристики не відповідають реальним значенням. Тому було сформульоване завдання дослідити реальні характеристики наявних сьогодні на ринку України світлодіодних ламп і відповідно обрати найефективніші з них.

Розглянуто питання дослідження характеристик сучасних джерел світла на прикладі СВД ламп. Досліджено світлодіодні лампи LED A60 10W, IEK A60 11W, Horoz Electric 10W, Eurolamp 9W, HOPFEN 10W, TECHLAMP 10W, Emilight 11W, OSRAM 10,5W, LEBRON LED 10W та Light Master 11W на відповідність задекларованих світлотехнічних та електротехнічних параметрів, а також з метою порівняльного аналізу наявних на ринку України (на січень 2025 року).

Досліди були проведені на кафедрі електротехнічних систем на базі лабораторії електроосвітлення.

У ході експериментів досліджено параметри: освітленість залежно від напруги живлення, рівень пульсацій світлодіодних ламп залежно від напруги живлення, температурний режим світлодіодних ламп залежно від напруги живлення, залежність споживаної потужності світлодіодних ламп від напруги живлення, світловіддачу LED-ламп залежно від напруги живлення. За результатами дослідів був проведений аналіз за вказаними параметрами і сформовані висновки та пропозиції.

ОЦІНЮВАННЯ ПРИДАТНОСТІ ЕЛЕКТРОМОБІЛІВ ДЛЯ ЛОКАЛЬНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ НА ОСНОВІ ІНТЕГРАЛЬНОГО ПОКАЗНИКА

2026-03-07T00:12:52+02:00

У статті розглядається актуальна науково-прикладна проблема обґрунтування вибору оптимальної моделі електромобіля для експлуатації в специфічних умовах міських агломерацій України. Сучасний розвиток транспортного ринку демонструє стрімке зростання інтересу до «чистих» технологій, проте цей процес стримується недосконалістю зарядної інфраструктури, нестабільністю енергопостачання та обмеженими фінансовими можливостями більшості споживачів. У зв’язку з цим виникає нагальна необхідність у розробці науково обґрунтованого підходу до комплексного оцінювання придатності транспортних засобів саме для локальних поїздок на невеликі відстані. У процесі дослідження виконано глибокий аналіз сучасних наукових праць і статистичних даних щодо динаміки ринку електромобілів, що дозволило визначити ключові критерії, які формують споживчі пріоритети. На відміну від наявних підходів, які часто фокусуються на максимальних технічних характеристиках, у роботі запропоновано удосконалену систему критеріїв оцінювання. До неї, окрім стандартних технічних (запас ходу, потужність зарядки, надійність) та економічних (вартість придбання, витрати на ТО) показників, інтегровано параметр «енергоефективність» (питома витрата електроенергії, кВт·год/100 км), що дозволяє точніше прогнозувати експлуатаційні витрати. Наукова новизна дослідження полягає у розробці комплексної методики багатокритеріального оцінювання, що базується на застосуванні вагових коефіцієнтів значущості критеріїв, адаптованих до українських реалій міської експлуатації, та нормалізації різнорідних параметрів за методом лінійного масштабування (min–max). Це дозволило привести вартісні, технічні та ергономічні показники до єдиної безрозмірної шкали оцінювання. Обґрунтовано розподіл вагових коефіцієнтів, де найвищий пріоритет отримала фінансова доступність (0,25), а енергоефективність та експлуатаційні витрати отримали вагомі частки (по 0,15), тоді як запас ходу для міського циклу визначено як другорядний фактор (0,15). Апробацію методики здійснено на прикладі шести найбільш популярних на українському ринку моделей: Nissan Leaf, Renault Zoe, Hyundai Kona Electric, Volkswagen e-Golf, Tesla Model 3 та Tesla Model Y. Розрахунок інтегрального показника придатності засвідчив, що для умов використання на невеликі відстані моделі компактного сегменту демонструють кращі результати: лідерами рейтингу стали Renault Zoe (інтегральний показник 7,95) та Hyundai Kona Electric (7,90). Вони забезпечують оптимальний баланс між початковими інвестиціями, експлуатаційними витратами та функціональністю. Технологічно досконаліші моделі Tesla отримали нижчі рейтинги (7,70–7,80) через високу вартість, яка є критичним фактором для масового споживача. Додатково проведений аналіз чутливості моделі показав, що при сценарії зростання тарифів на електроенергію конкурентна перевага зміщується на користь моделей з максимальною енергоефективністю (Hyundai Kona). Практична значущість отриманих результатів полягає у створенні універсального інструментарію для оптимізації вибору рухомого складу як приватними користувачами, так і корпоративними парками з метою мінімізації повної вартості володіння.

WIND TURBINES AND FARMS USING AI FOR ENERGY STORAGE

2026-03-07T00:24:36+02:00

The article provides a comprehensive overview of wind turbine technologies, including both onshore and offshore systems, focusing on aspects such as grid integration, trends in the levelized cost of energy (LCOE), and applications of artificial intelligence (AI) in areas like forecasting, diagnostics, control, and digital twins from 2015 to 2025. The importance of energy storage solutions, such as battery energy storage system (BESS), liquid air energy storage (LAES), compressed air energy storage (CAES), power-to-x/H₂ (P2X/H₂), and pumped storage, is also discussed in relation to enhancing system flexibility and increasing the market value of wind energy. The text identifies research gaps and priorities for research and development. Wind energy remains cost-competitive, with onshore wind continuing to be among the lowest cost options for new energy capacity (weighted LCOE ≈ $0.034/kWh globally). Cost variations are mainly influenced by capacity factor (CF), the weighted average cost of capital (WACC), and execution risks. The scale of capacity and maturity of the supply chain are improving, particularly for offshore wind (12–20+ MW/turbine). However, costs and timelines are sensitive to logistics, weather conditions, and the availability of installation vessels. High-voltage direct current (HVDC) technology is becoming the standard for exporting offshore power, and transitioning to meshed/multi-terminal systems require interoperability across different vendors (InterOPERA) and standardized FAT/SAT/HIL testing. Ensuring grid-forming capabilities and converter compatibility is essential for the stability of low-inertia power systems, necessitating harmonized testing profiles and certification requirements at the wind turbine generator (WTG)/wind power plant (WPP)/HVDC levels. Artificial intelligence is increasingly being utilized in operations, achieving optimal results by combining forecasting methods (long short-term memory networks (LSTM)/ gated recurrent units (GRU)/Transformers) with fault detection and diagnosis (FDD)/ remaining useful life (RUL) predictions and wake steering techniques. These results are measured not only by the change in annual energy production but also by their impact on service profiles and network constraints.

Current and evolving ENTSO-E requirements include fault ride-through capabilities (low-voltage ride-through (LVRT) and high-voltage ride-through (HVRT)), active power (P) and reactive power (Q) control (Volt-VAR/Volt-Watt), ramp-rate constraints, primary and secondary frequency control (FCR/FRR), as well as limits on harmonics, flicker, and distortion. Converter-based generation units must ensure low short-circuit power (weak grid) and during disturbances, highlighting the increasing significance of dynamic models (root-mean-square simulation (RMS)/electromagnetic transient simulation (EMT)) and compliance validation during both commissioning and operation.

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЗМІН ВОЛОГОСТІ ҐРУНТУ З УРАХУВАННЯМ ІМПУЛЬСНИХ ВПЛИВІВ У ЦИФРОВОМУ ЗЕМЛЕРОБСТВІ

2026-03-06T10:51:57+02:00

Однією з ключових тем, що потребує уваги в рамках точного землеробства, є контроль вологості ґрунту. Цей показник безпосередньо впливає на рівень урожайності, ефективність використання водних ресурсів, а також на загальний стан агроекосистеми. Якщо вологи недостатньо, можна зіткнутися зі значним зниженням урожайності, а надмірна волога може спричинити вимивання важливих поживних речовин та навіть ерозію ґрунту. Тому дуже важливо розуміти, як змінюється вологість під впливом різних факторів – опадів, випаровування, інфільтрації та споживання рослинами. Для покращання агропрактик важливо розробити ефективні математичні моделі, які сприятимуть аналізу змін вологості ґрунту. Це, у свою чергу, дозволить точно визначати необхідність додаткового зрошення в оптимальні терміни.

Сформовано математичну модель змін динаміки вологості ґрунту з урахуванням поливу у вигляді імпульсної дії, що дозволяє встановити оптимальні моменти для зрошення, а отже – підвищити ефективність водокористування в точному землеробстві. Методика та результати полягають у застосуванні диференціального рівняння з імпульсною дією для врахування імпульсного зрошування за умов досягнення необхідного рівня осушенності (тобто дезволожування). Визначено (для представників різних типів ґрунтів) часові моменти досягнення критичних рівнів вологості, що потребують впровадження імпульсу зрошення. Модель, представлена в дослідженні, може бути використана для автоматизованого керування зрошувальними системами, оцінки ефективності утримання вологи в різних типах ґрунтів, а також для оптимізації агротехнічних заходів у точному землеробстві. Наукова новизна та практична значущість полягають у запропонованій імпульсній математичній моделі динаміки вологості, що дозволяє точно формалізувати моменти необхідного поливу. Результати можна використати для створення систем автоматизованого управління зрошенням у точному землеробстві, зменшуючи перевитрати води та підвищуючи урожайність.

ТЕХНОЛОГІЯ МИТТЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОЇ ТЕХНІКИ ТА МЕТОД ОЦІНЮВАННЯ ЙОГО ЕФЕКТИВНОСТІ ЗА РІЗНИХ РІВНІВ ЗАБРУДНЕННЯ

2026-03-06T23:23:01+02:00

Виконано аналіз існуючих технологій та підходів до миття сільськогосподарської техніки. Встановлено, що, попри їхню поширеність, вони зосереджуються переважно на окремих показниках ефективності і не враховують комплексного впливу часу, енергетичних витрат та якості змивних вод. Обґрунтована доцільність удосконалення технології миття сільськогосподарської техніки та розроблення методу, який дозволяє об’єктивно оцінювати ефективність процесу за різних рівнів забруднення. Удосконалена технологія миття сільськогосподарської техніки ґрунтується на поєднанні традиційних операцій із сучасними інтелектуальними підходами до контролю якості. Алгоритм цієї технології охоплює 18 кроків, що забезпечують використання машинного зору для початкової оцінки рівня забруднення та адаптацію послідовності операцій до фактичного стану поверхонь. Передбачено виконання додаткового миття для видалення стійких нашарувань та повторний контроль після основного очищення, що формує замкнений цикл процесу з урахуванням сенсорних даних, зменшення витрат ресурсів і підвищення екологічної безпеки. Розроблений метод оцінювання ефективності миття складається з 6 блоків і забезпечує комплексний підхід до аналізу результативності, поєднуючи критерії очищення поверхонь, якість змивних вод, тривалість операцій та витрати ресурсів в інтегральний індекс. Це дозволяє об’єктивно порівнювати режими миття, враховуючи технологічні й економічні аспекти, та формує підґрунтя для впровадження систем автоматизованого контролю. У результаті проведених досліджень виконано оцінювання ефективності миття трактора John Deere 6130R у складі з причіпною сівалкою Horsch Pronto 6 DC за трьох рівнів забруднення. Встановлено, що при низькому рівні інтегральний показник ефективності досяг найвищих значень завдяки оптимальному співвідношенню якості очищення та ресурсних витрат. Водночас за високого рівня забруднення ключовими чинниками зниження ефективності є надмірні витрати води та енергії, а також збільшена тривалість циклу. Подальші дослідження доцільно спрямувати на розроблення адаптивних кіберфізичних систем миття, здатних у реальному часі оптимізувати режими роботи з урахуванням фактичного рівня забруднення, витрат ресурсів та екологічних вимог.

АГРОЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА МАШИННО-ТРАКТОРНИХ АГРЕГАТІВ НА БАЗІ WES-МЕТОДИКИ

2026-03-06T23:29:49+02:00

Активне розповсюдження важких машинно-тракторних агрегатів (МТА) зумовлює загострення проблеми переущільнення аграрних угідь і оперативної оцінки агроекологічності МТА на базі сучасного розвитку методів та інструментарію террамеханіки. Складність і тривалість оцінки впливу МТА на ущільнення ґрунту згідно з нормативною базою, опрацьованою понад 30 років тому, зумовлює актуальність її оновлення на базі сучасного розвитку оцінки фізико-механічних характеристик ґрунту як опорної поверхні та впливу МТА.

Заслуговує на увагу так звана WES-методика інженерного корпусу армії США, що стала базовою в країнах НАТО для оцінки характеристик ґрунту / бездоріжжя та прохідності і мобільності руху техніки бездоріжжям. В основі оцінки стану ґрунту – твердість із оперативним визначенням пенетрометром із стандартизованим наконечником – значення так званого конусного індексу СІ (cone index) та опрацьована методологія розрахунку прохідності та мобільності руху ґрунтовими поверхнями колісних і гусеничних машин. Окрім цього, враховується ефект доущільнення ґрунту колесами наступних після першої осей, зміна тиску в шинах та інші параметри машини. Звісно, для аграрної техніки необхідне ще врахування різних типорозмірів коліс передньої та задньої осей і динаміки зміни навантажень на осі для виконання операцій з обробітку ґрунту.

Проведено експериментальні дослідження (на прикладі трактора Fendt 1038 Vario з різними типорозмірами коліс передньої і задньої осей) та замірами твердості ґрунту у системі конусного індексу СІ і плям контакту шин із ґрунтом. Отримані результати підтверджують сильний кореляційний зв'язок твердості та щільності ґрунту. Проаналізовано результати інших польових досліджень, де наявні дані щодо замірів твердості та щільності інших типів ґрунту, статистична обробка даних яких теж підтвердила факт сильної кореляції цих показників. Це дозволяє пропонувати і відповідні зміни до нормативної бази щодо агроекологічної оцінки МТА, що значно прискорює процес оцінки фізико-механічних характеристик ґрунту.

ГІБРИДНИЙ ПРИВІД ВАНТАЖОПАСАЖИРСЬКОГО АВТОМОБІЛЯ «МАМАЙ-2» ДЛЯ БЕЗДОРІЖЖЯ

2026-03-06T23:36:25+02:00

Проаналізовано конструкції гібридного приводу автотехніки для бездоріжжя, насамперед військової, що віднедавна почала з’являтись у передових арміях НАТО. Узагальнено умови використання дизельних автомобілів – баггі «Мамай» у військових операціях спільно із фахівцями ВАТ «Укравтобуспром». На основі цього опрацьовано схему приводу та необхідні параметри і характеристики щодо категорій М1/N1 класу SG із забудовою типу AF згідно з Директивою ЄС № 2018/858. Докорінною відмінністю від серійних гібридних легкових автомобілів та повнопривідних кросоверів є зміна схеми приводу – перехід на послідовну (seriell) та збільшення на порядок ємності батареї з умов забезпечення значного запасу ходу бездоріжжям на електротязі при відключеному дизель-генераторі. Враховуючи різноманітність бездоріжжя, розглянуто питання диференційованої оцінки запасу ходу залежно від умов руху. Оцінено розрахунок необхідної ємності батареї та потужності дизель-генератора. Розглянуто питання додаткового захисту батареї та електроприводу в умовах боліт і водних перешкод, а також загальні питання компонування автомобіля для бездоріжжя, у тому числі підвіски, як визначальної умови мобільності (швидкісних режимів) руху – обмеження граничним рівнем віброприскорень, формування передавального діапазону трансмісії та підбору відповідного типорозміру шин.

На базі розвитку дизельного баггі «Мамай» опрацьовано агрегатну комплектацію під експлуатаційну масу до 2 т та оцінено потенційний запас ходу, зокрема варіант використання агрегатної бази поширених Nissan Leaf та Toyota Prius в умовах війни і, відповідно, обмеженого терміну експлуатації.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ РОЗДІЛЬНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ТИСКУ В ШИНАХ НА ПОКАЗНИКИ ОПОРНОЇ ПРОХІДНОСТІ АВТОМОБІЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

2026-03-06T23:43:50+02:00

У статті розглянуто проблему підвищення прохідності колісних автомобілів підвищеної прохідності в умовах руху по неоднорідних опорних поверхнях із різним рівнем опору коченню та зчеплення. Показано, що ключовим регульованим фактором, який визначає ефективність взаємодії шини з ґрунтом, є тиск повітря в шинах, оскільки він безпосередньо впливає на радіальну деформацію, площу плями контакту, глибину колії, втрати енергії та максимальну швидкість руху. Обґрунтовано, що використання систем централізованого регулювання тиску не дозволяє повною мірою реалізувати потенціал прохідності через різні умови роботи коліс передніх і задніх осей, які рухаються по ґрунту з різним ступенем ущільнення. Метою дослідження є експериментальне визначення швидкісних показників руху повнопривідного автомобіля УАЗ-469 при різних значеннях тиску повітря в шинах та оцінка адекватності математичної моделі руху, розробленої в середовищі MATLAB Simulink, для умов бездоріжжя. Експериментальні дослідження проведено на ділянці природного піщаного бездоріжжя з попередньою оцінкою фізико-механічних характеристик опорної поверхні за методикою визначення конусного індексу CI відповідно до стандартів WES та MMP. У ході випробувань виконано вимірювання конусного індексу ґрунту, тиску повітря в шинах, радіальної деформації шин, максимальної швидкості руху та пройденого шляху з використанням синхронізованого вимірювального комплексу. Отримані результати показали, що роздільне регулювання тиску повітря в шинах забезпечує зростання максимальної швидкості руху бездоріжжям на 15–20 % порівняно з централізованим регулюванням, а також підвищення показників прохідності за методиками WES та MMP. Результати дослідження підтверджують доцільність індивідуального підбору тиску в шинах для кожної осі як ефективного засобу підвищення прохідності колісних транспортних засобів.