ElarTSATU

Електронний Інституційний репозитарій Таврійського державного агротехнологічного університету імені Дмитра Моторного.

Ласкаво просимо на сайт Інституційного репозитария Таврійського державного агротехнологічного університету імені Дмитра Моторного!

Наш електронний архів накопичує, зберігає і надає вільний, довгостроковий доступ до електронних версій наукових публікацій,

науково-методичних і навчальних матеріалів, створених науковцями, аспірантами та студентами ТДАТУ.

Надсилайте Ваші матеріали на е-mail: lib.nauka@tsatu.edu.ua

Вимоги щодо розміщення матеріалів у репозитарії ТДАТУ

ISSN: 2524-0714

Сайт Університету

Сайт Бібліотеки

Електронні архіви України

Фонди

Виберіть фонд, щоб переглянути його зібрання.

Зараз показуємо 1 - 5 з 22

Нові надходження

Access status: Open Access ,
Effect of fatty acid concentration in the working fluid of machine hydraulic drives on boundary lubricating film formation
(Запоріжжя : Видавничий дім «Гельветика», 2026) Stefanov, Volodimir; Voronin, Mihailo; Стефанов, Володимир Олександрович; Воронін, Михайло Сергійович
EN: An analysis of research regarding the effect of fatty acid additives on enhancing the anti-wear properties of working fluids was conducted. The characteristics and molecular state of the additive within the oil were identified as factors influencing the formation of a boundary lubricating film on friction surfaces. A method for intensifying additive adsorption by subjecting the working fluid to an electric field was proposed. A methodology was developed to experimentally investigate how the concentration of surfactant molecules – specifically the fatty acids under study – affects the formation of a lubricating layer on the friction surfaces of machinery hydraulic drives. Experimental studies were carried out to examine the effect of stearic and oleic acid concentrations on changes in boundary lubricating film thickness when the working fluid undergoes electrostatic treatment. A non linear relationship between lubricating film thickness and additive concentration was established, and the optimal concentrations of stearic and oleic acids – yielding the maximum boundary lubricating film thickness – were determined. UK: У цьому дослідженні вивчається вплив концентрації присадок на основі жирних кислот на формування граничної мастильної плівки на металевих поверхнях тертя під час електростатичної обробки робочих рідин гідравлічних машин. Особливу увагу приділено молекулярному стану присадки, оскільки підвищення її концентрації може сприяти утворенню надмолекулярних агрегатів і, як наслідок, зменшувати частку молекул, доступних для адсорбції на поверхнях тертя. Зовнішнє електричне поле розглядається як засіб інтенсифікації адсорбції присадок та модифікації молекулярного стану поверхнево-активних речовин у робочій рідині. Було розроблено експериментальну методику визначення товщини граничної мастильної плівки з використанням випробувального стенда, що містить 30 послідовно розміщених металевих кульок. Така конфігурація зменшує ймовірний вплив забруднювальних частинок на температури 80 °C. Досліджували концентрації стеаринової кислоти в діапазоні 0–0,35 % та олеїнової кислоти — 0–2,8 % як за умов електростатичної обробки, так і без неї. Результати експериментів продемонстрували нелінійну залежність між концентрацією присадки та товщиною граничної плівки. Для обох жирних кислот товщина плівки спочатку зростала зі збільшенням концентрації присадки, а після досягнення максимального значення — зменшувалася. Для стеаринової кислоти раціональна концентрація становила приблизно 0,17 % без електростатичної обробки та 0,22 % — з обробкою. Для олеїнової кислоти відповідні значення становили приблизно 1,5 % та 1,9 %. Максимальна товщина плівки для стеаринової кислоти становила 0,43 мкм без обробки та 0,62 мкм з електростатичною обробкою, тоді як для олеїнової кислоти ці показники дорівнювали 0,32 мкм та 0,51 мкм відповідно. Отримані результати свідчать про те, що як концентрація присадки, так і електростатична обробка впливають на формування граничної мастильної плівки за досліджуваних умов. Отримані експериментальні залежності можуть бути використані для уточнення та верифікації математичних моделей, що описують формування мастильної плівки, а також для подальшого вивчення взаємозв’язку між складом робочої рідини, молекулярним станом присадки, зношуванням і ресурсом гідравлічних систем. Висновки дослідження створюють підґрунтя для вибору раціональних концентрацій присадок на основі жирних кислот з урахуванням застосування електростатичної обробки.
Access status: Open Access ,
Quantitative and qualitative analysis of the global hydraulic market development
(Запоріжжя : Видавничий дім «Гельветика», 2026) Skvorchevsky, Oleksandr; Скворчевський, Олександр Євгенович
EN: The article provides an integrative quantitative and qualitative assessment of the global hydraulic equipment market, combining data from recent commercial reports, consulting studies and scientific publications. The analysis confirms that, despite methodological differences, all major sources predict sustained market expansion with an average compound annual growth rate of about 4% over the next decade, indicating favourable conditions for entering industrial and mobile hydraulics. Particular attention is paid to regional distribution, sectoral structure and component-level dynamics, showing the leading roles of Asia-Pacific, construction and mobile hydraulics, as well as the rising importance of energy-efficient pumps, smart systems and advanced actuators. The study identifies three key transformation drivers: electrification, digitalisation and smart hydraulics, and the green transition, which jointly shape future R&D priorities. UK: У статті виконано кількісний та якісний аналіз розвитку глобального ринку гідравлічного обладнання на основі узагальнення даних провідних комерційних досліджень, консалтингових звітів і наукових публікацій за 2022-2025 роки. Показано, що попри відмінності у методиках розрахунку, усі розглянуті джерела демонструють стабільне зростання світового ринку з середньорічним темпом приросту (CAGR) близько 4%, що підтверджує доцільність запуску нових проєктів у сфері промислової та мобільної гідравліки. Проведено узагальнення регіональної структури попиту, галузевих сегментів та компонентної бази ринку, що дозволило виділити провідну роль Азійсько-Тихоокеанського регіону, домінування будівельної техніки та мобільної гідравліки, а також зростаюче значення енергоефективних насосів, «розумних» гідросистем і високотехнологічних гідроциліндрів та виконавчих органів. Окрему увагу приділено тенденціям цифровізації та впровадженню SMART-гідравліки, інтегрованої з технологіями Індустрії 4.0 та IoT, що забезпечує перехід від постачання окремих компонентів до сервісно-орієнтованих рішень на рівні систем. Обґрунтовано три ключові драйвери трансформації гідравлічного ринку: електрифікацію мобільних і промислових машин, цифровізацію та формування SMART-гідравліки, а також зелений перехід із посиленням вимог до енергоефективності й скорочення викидів CO₂. Показано, що ці фактори одночасно створюють нові ніші для гідравлічних систем і посилюють конкуренцію з електромеханічними приводами, зокрема на базі гвинтових передач кулькового й роликового типу. Запропонований інтегральний огляд дозволяє сформувати цілісне уявлення про перспективи розвитку світового ринку гідравлічного обладнання, а також окреслити пріоритетні напрями R&D у галузі енергоефективних гідроприводів, SMART-гідравліки та гібридних електрогідравлічних і електромеханічних систем. Отримані результати можуть бути використані виробниками обладнання, постачальниками компонентів і дослідниками для прийняття обґрунтованих рішень щодо формування продуктового портфелю, вибору технологічних платформ та виходу на перспективні сегменти глобального ринку гідравліки.
Access status: Open Access ,
Feasibility assessment of a vortex tube for exhaust air energy recovery in a pneumatic cylinder
(Запоріжжя : Видавничий дім «Гельветика», 2026) Rogovyi, Andrii; Stryzhak, Mariana; Savenkov, Dmitro; Dyomin, Daniil; Hasanov, Reshad; Роговий, Андрій Сергійович; Стрижак, Мар'яна Георгіївна; Савенков, Дмитро Андрійович; Дьомін, Даніїл Русланович; Гасанов, Решад Саліхович
EN: This article discusses an approach to improving the energy efficiency of pneumatic actuators by recovering energy from exhaust air using a vortex tube based on the Rank-Hirsch effect. Based on a review of the literature, the selection of the pipe’s geometric parameters is justified, and a three-dimensional CAD model of the pipe is constructed, adapted to the conditions of supply from the exhaust line of a pneumatic cylinder. The methodology includes numerical simulation of the airflow in ANSYS CFX under steady-state boundary conditions corresponding to the characteristic parameters of the exhaust flow. The results confirm the formation of a cold axial core and a hot peripheral flow zone, with maxima of static entropy and turbulent kinetic energy localized immediately behind the nozzle rim. The obtained data indicate the fundamental possibility of using the cold flow for localized cooling of components in technological systems without the use of additional energy. UK: У статті розглянуто проблему підвищення енергоефективності пневматичних приводів шляхом рекуперації енергії відпрацьованого повітря за допомогою вихорової труби Ранка Хілша. Пневматичні виконавчі механізми залишаються широко затребуваними в промислових системах автоматизації завдяки високій питомій потужності, швидкодії та пожежобезпечності; проте їхній загальний ККД рідко перевищує 15 %, переважно через те, що стиснене повітря, яке залишається в камері циліндра в момент вихлопу, стравлюється в атмосферу. Хоча кілька стратегій рекуперації енергії, зокрема накопичення в ресивері, відсікання подачі та перепускання між камерами циліндра, продемонстрували економію енергії до 87 %, потенціал термічної рекуперації самого вихлопного потоку досі залишається відносно малодослідженим. Вихорова труба є пасивним засобом реалізації цього потенціалу, розділяючи вихлопний потік на холодну та гарячу складові без додаткових витрат енергії; практичну схему інтеграції проілюстровано на прикладі пневмоприводу свердлильного верстата, де холодний потік спрямовується в зону різання для локального охолодження свердла. Як зразок було прийнято базову геометрію вихорової труби, раніше експериментально валідовану в літературі, щоб відокремити вплив параметрів живлення від впливу геометричної оптимізації. Тривимірну CAD-модель розрахункової області було побудовано та дискретизовано в ANSYS Meshing із локальним згущенням сітки біля соплового кільця, в пристінній області та в осьовому ядрі. Стисливу турбулентну течію моделювали в ANSYS CFX у стаціонарній постановці з використанням моделі турбулентності SST k-ω; на вході задавали повний тиск і температуру, репрезентативні для вихлопу циліндра, а на обох виходах – статичний атмосферний тиск. Розраховані поля підтверджують класичний механізм енергетичного розділення на основі ефекту Ранка-Хілша: формується холодне осьове ядро та гаряча периферійна зона, при цьому пікові значення статичної ентропії (до 120,8 Дж/(кг·К)) і кінетичної енергії турбулентності (до 1890 м²/с²) зосереджені у вузькій області одразу за сопловим кільцем, після чого спостерігається поступове хвилеподібне згасання закрутки вздовж труби. Цей просторовий збіг свідчить, що основна частина незворотних втрат припадає на перші кілька діаметрів труби від входу, тоді як решта її довжини виконує переважно транспортну функцію. Результати, отримані за стаціонарних репрезентативних граничних умов, слід розглядати як підтвердження якісної можливості реалізації запропонованого підходу. На практиці продемонстроване зниження температури холодного потоку (приблизно до 260-270 К) підтверджує доцільність використання вихорової труби як пасивного джерела охолодження без витрат енергії, що особливо актуально для компактних і мобільних робототехнічних систем.
Access status: Open Access ,
Dynamic model of a hydraulic drive of a mechatronic system with a planetary hydraulic motor
(Запоріжжя : Видавничий дім «Гельветика», 2026) Panchenko, Anatolii; Voloshina, Anzhela; Panchenko, Ihor; Kholod, Ihor; Voloshin, Anatolii; Панченко, Анатолій Іванович; Волошина, Анжела Анатоліївна; Панченко, Ігор Анатолійович; Холод, Ігор Михайлович; Волошин, Анатолій Анатолійович
EN: This paper summarizes computational studies of the dynamic characteristics of a mechatronic hydraulic drive with standard and modernized planetary hydraulic motors. The aim is to compare the effects of motor design, external disturbances and passive pulsation damping on the transient response of the drive. The analysis considers the flow area of the distribution system, the diametral clearance between the rotors, pump delivery variations and changes in resisting torque. Three cases are examined: constant pump delivery and resisting torque, variable external inputs, and operation with a passive pulsation damper. Variations in the distribution flow area are associated with pressure and flow rate pulsations, while variations in the diametral clearance are associated with torque oscillations. Under variable external inputs, the modernized motor exhibits smaller pressure and torque oscillations and reaches the operating speed level earlier than the standard motor. In the case with a passive pulsation damper of 5000 cm³, the approximate start-up pressure peaks are 38 and 36 MPa for the standard and modernized motors, respectively, compared with 90 and 85 MPa without the damper. The start-up torque peaks are within 900–1000 N·m for both designs, compared with approximately 2100 and 1900 N·m without the damper. However, oscillations under variable loading remain in both designs. The results support considering motor design improvements and passive damping together when selecting measures to reduce pulsations and start-up loads. The numerical estimates apply to the cases considered, taking into account differences in their initial parameters and operating conditions. UK: У статті узагальнено результати розрахункових досліджень динамічних характеристик гідроприводу мехатронної системи із серійним і модернізованим планетарними гідромоторами. Мета роботи – зіставити вплив конструкції гідромотора, зовнішніх збурень і пасивного гасіння пульсацій на перехідні процеси гідроприводу. В аналізі враховано площу прохідного перерізу розподільної системи, діаметральний зазор між роторами, нерівномірність подачі насоса та зміну моменту опору. Розглянуто три випадки: постійні подача насоса й момент опору, змінні зовнішні впливи та робота з пасивним гасником пульсацій. Зміна площі прохідного перерізу розподільної системи супроводжується пульсаціями тиску й витрати робочої рідини, а зміна діаметрального зазору — коливаннями крутного моменту. За змінних зовнішніх впливів модернізований гідромотор характеризується меншими коливаннями тиску й крутного моменту та раніше досягає робочого рівня частоти обертання порівняно із серійним. У випадку застосування пасивного гасника пульсацій об’ємом 5000 см³ пускові максимуми тиску становлять приблизно 38 і 36 МПа для серійного та модернізованого гідромоторів відповідно, порівняно з 90 і 85 МПа без гасника. Пускові максимуми крутного моменту перебувають у межах 900–1000 Н·м для обох конструкцій, порівняно з приблизно 2100 і 1900 Н·м без гасника. Водночас коливання за змінного навантаження зберігаються в обох конструкцій. Результати обґрунтовують доцільність спільного розгляду конструктивного вдосконалення гідромотора та пасивного демпфування під час вибору заходів зі зменшення пульсацій і пускових навантажень. Числові оцінки стосуються розглянутих випадків з урахуванням відмінностей їхніх вихідних параметрів та умов роботи.
Access status: Open Access ,
Improvement the global energy efficiency of hydraulic systems of technological equipment
(Запоріжжя : Видавничий дім «Гельветика», 2026) Mingwei, Xu; Мінвей, Щю
EN: This paper investigates multi-scale power losses and global energy-efficiency optimization in process machinery hydraulic systems. Power-loss mechanisms are analyzed at three levels: micro (components), meso (circuits), and macro (system), and a quantitative model accounting for their interactions is developed. A global energy-efficiency model is established, and a collaborative control strategy based on an improved adaptive genetic algorithm (IAGA) is proposed to optimize energy consumption and dynamic performance. Simulation and experimental results confirm that hydraulic pump volumetric losses, control valve throttling losses, and circuit coupling losses account for over 75% of total power losses. The proposed strategy improves system energy efficiency by 12% 18% and reduces dynamic response overshoot by more than 60%. The results provide a theoretical and practical basis for energy-efficient hydraulic system design and control. UK: Гідравлічні системи технологічного обладнання завдяки високій щільності потужності, точному регулюванню швидкості та високій стійкості до ударних навантажень широко застосовуються у ключових промислових галузях, таких як металургія, верстатобудування та гірнича промисловість, і є енергетичною основою сучасного технологічного виробництва. Однак під час роботи таких систем виникають значні втрати потужності, які мають багатомасштабну зв'язну властивість за схемою «елемент – контур – система», через що енергоефективність систем залишається низькою (у промислових умовах зазвичай становить лише 45–60 %). Це стало основним перешкодою на шляху енергозбереження, скорочення викидів та зеленого модернізування технологічного обладнання. Для вирішення недоліків існуючих досліджень, а саме неповного аналізу механізмів втрат потужності, недостатнього врахування багатомасштабних зв'язних ефектів та відсутності глобальної координації в системах керування енергоефективністю, у статті систематично досліджено багатомасштабний механізм втрат потужності, а також теорію та методи спільного керування для підвищення глобальної енергоефективності гідравлічних систем технологічного обладнання. Спочатку визначено критерії багатомасштабної класифікації втрат потужності та систематично проаналізовано механізми їх виникнення у трьох вимірах: мікрорівень (внутрішня частина елементів), мезорівень (зв'язність контурів) та макрорівень (вся система в цілому), на основі чого побудовано кількісну багатомасштабну модель втрат потужності. Далі з урахуванням взаємозв'язків між втратами різних масштабів створено модель глобальної енергоефективності, що дозволяє виявити внутрішні залежності між багатомасштабними втратами та енергоефективністю системи. Потім запропоновано стратегію керування, що поєднує компенсацію багатомасштабних втрат та спільну оптимізацію глобальних параметрів, а також розроблено оптимізаційний контролер на основі вдосконаленого адаптивного генетичного алгоритму (IAGA). Цей контролер забезпечує одночасне покращення показників енергоспоживання та динамічних характеристик системи. На завершення ефективність та практичність запропонованої теорії та методів підтверджено за допомогою симуляційного аналізу та експериментальних випробувань. Отримані результати свідчать, що побудована багатомасштабна модель втрат потужності дозволяє точно кількісно оцінити внесок втрат кожного масштабу. Основними джерелами загальних втрат системи є об'ємні втрати гідравлічного насоса, дросельні втрати регулюючого клапана та втрати через зв'язність контурів (їх сумарна частка перевищує 75 %). Запропонована стратегія спільного керування глобальною енергоефективністю забезпечує зростання енергоефективності системи на 12–18 % при різних робочих режимах, одночасно зменшуючи перерегуляцію динамічної реакції більш ніж на 60 %. Це дозволяє успішно вирішити проблему неможливості одночасного досягнення високої енергоефективності та хороших динамічних характеристик, характерну для традиційних стратегій керування. Дане дослідження надає надійну теоретичну базу та практичний технічний шлях для оптимізації проектування та керування енергоефективністю гідравлічних систем технологічного обладнання, а також має високе теоретичне значення та практичну цінність для розвитку зеленого та низьковуглецевого сектору технологічного машинобудування.