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
Положення про репозитарій ТДАТУ
Вимоги щодо розміщення матеріалів у репозитарії ТДАТУ
ISSN: 2524-0714
Фонди
Виберіть фонд, щоб переглянути його зібрання.
Нові надходження
Item type:Документ, Access status: Open Access , Математична модель розрахунку товщини граничної мастильної плівки на поверхнях тертя гідлавлічних машин(Запоріжжя : Видавничий дім «Гельветика», 2025) Воронін, С. В.; Стефанов, В. О.; Voronin, S.; Stefanov, V.UA: На основі законів електростатики та сучасних уявлень про електронну будову реальної металевої поверхні отримана математична модель для визначення максимальної відстані полярно-активної молекули від металевої поверхні, на якій виконується умова фізичної адсорбції цієї молекули. Модель враховує щільність та розподіл поверхневого заряду на субмікроскопічній сходинці «желе», величину дипольного моменту молекули та енергію її теплових коливань. Математична модель побудована з умови рівноваги процесів адсорбції та десорбції полярно-активних молекул. Виконання цієї умови встановлює максимальну відстань, яку можна інтерпретувати як максимальну товщину граничної мастильної плівки на поверхнях тертя гідравлічних машин. По розробленій моделі проведено розрахунки товщини мастильної плівки залежно від температури та виконано порівняння з експериментальними значеннями. /// EN: The article presents the results of solving the problem of creating computational methods for predicting the thickness of the boundary lubricating film, which is formed on the friction surfaces of precision parts of hydraulic machines, and performs protective anti-wear and anti-friction functions in non-stationary operating modes. Based on the laws of electrostatics and modern ideas about the electronic structure of a real metal surface, a mathematical model was obtained to determine the maximum distance of a polar-active molecule from the metal surface, on which the condition of physical adsorption of this molecule is fulfilled. From the point of view of the electronic structure of the surface, the mathematical model takes into account the density and distribution of the surface charge at the submicroscopic level. For this purpose, the model of a homogeneous metal background or the “jelly” model was used, according to which, due to the uneven distribution of the surface electron gas, the metal surface has an uncompensated positive charge. This charge determines the maximum magnitude of the force electric field of the metal surface. From the point of view of the adsorbed substance, the developed mathematical model takes into account the magnitude of the electric dipole moment of a polar molecule and the energy of its thermal vibrations. The mathematical model is built on the basis of the equilibrium condition of the adsorption and desorption processes of polar-active molecules, when the energy of interaction of a molecule with a friction surface is equal to the energy of thermal vibrations of this molecule. When this condition is met, the maximum distance is established, which can be interpreted as the maximum thickness of the boundary lubricating film formed without any mechanical effects on it. A computational verification of the developed model was carried out. The calculations performed showed 2…5 times overestimated values of the lubricating film thickness, compared with the experimental method of the column of balls, which requires further refinement of the developed model and selection of other experimental methods for comparison.Item type:Документ, Access status: Open Access , Дослідження параметрів диспергування мікроемульсій(Запоріжжя : Видавничий дім «Гельветика», 2025) Самойчук, Кирило Олегович; Samoichuk, Kyryl; Кюрчев, Сергій Володимирович; Kiurchev, Serhii; Паляничка, Надія Олександрівна; Palianychka, Nadiia; Ковальов, Олександр Олександрович; Kovalov, OleksandrUA: У роботі наведено методику розрахунку дисперсності емульсій, що ґрунтується на визначенні критерію Вебера для диспергаторів-гомогенізаторів жирових емульсій, які застосовуються в сільському господарстві, переробній та харчовій промисловості. Подано стислий аналіз існуючих пристроїв для диспергування та гомогенізації емульсій. Описано експериментальні дані з візуального спостереження процесу руйнування дисперсних частинок жирових емульсій і крапель рідини. Охарактеризовано основні теорії та механізми диспергування, на підставі чого виділено узагальнювальний фактор процесу руйнування дисперсних частинок емульсії – швидкість потоку емульсії, яка є визначальною для критерію руйнування рідких частинок – критерію Вебера. Проаналізовано режими руйнування дисперсних частинок за Ю. Ф. Дитякіним та їх застосовність до жирових в’язких емульсій. Розраховано можливість диспергування жирових кульок молочної емульсії під дією вібраційної моди. Обґрунтовано характер руйнування частинок емульсії, що узгоджується з дослідженнями Ю. Ф. Дитякіна, теоріями гомогенізації М. Н. Орешиної, П. О. Ребіндера та Г. Віттіга, а також з візуальними спостереженнями Ф. Іннінгса. Наведено рівняння, що дозволяють розрахувати середню дисперсність емульсії, необхідну швидкість ковзання частинки, критичне значення критерію Вебера та час, потрібний для повного руйнування частинки після обробки в клапанних струминних і пульсаційних диспергаторах та гомогенізаторах для обробки жирових емульсій. Розраховано критичне значення критерію Вебера для гомогенізації молочної емульсії. Алгоритм розрахунку базується на визначенні критеріїв Вебера, Лапласа та розрахунку часу, необхідного для руйнування частинки емульсії. /// EN: This paper presents a methodology for calculating the dispersion degree of emulsions based on the determination of the Weber criterion for disperser–homogenizers of fat emulsions used in agriculture, food processing, and the food industry. The proposed approach makes it possible to evaluate the conditions of effective droplet breakup depending on hydrodynamic parameters of the flow and physicochemical properties of the dispersed system. A brief analytical review of existing devices for emulsion dispersing and homogenization is provided, including valve-type, jet, pulsation, and rotor–pulsation homogenizers. Experimental data obtained from visual observations of the deformation and breakup of dispersed particles of fat emulsions and liquid droplets are described, highlighting the characteristic stages of particle elongation and fragmentation under high shear conditions. The main theories and mechanisms of emulsion dispersing are characterized and systematized. Based on this analysis, a generalized governing factor of the destruction of dispersed emulsion particles is identified, namely the emulsion flow velocity. This parameter plays a decisive role in the particle breakup criterion expressed by the Weber number, which determines the balance between inertial forces and surface tension forces acting on liquid particles. The modes of dispersed particle breakup according to Yu. F. Dityakin are analyzed, and their applicability to viscous fat emulsions is evaluated. The possibility of dispersing fat globules of a milk emulsion under the action of a vibrational mode is theoretically assessed. The nature of emulsion particle breakup is substantiated and shown to be consistent with the experimental studies of Yu. F. Dityakin, the homogenization theories developed by M. N. Oreshina, P. O. Rebinder, and G. Wittig, as well as the visual observations reported by F. Inning. Equations are presented that allow the calculation of the average emulsion dispersion, the required particle slip velocity, the critical value of the Weber criterion, and the time necessary for complete particle breakup after treatment in valve-type jet and pulsation dispersers and homogenizers used for fat emulsions. The critical Weber number for the homogenization of milk emulsion is calculated. The calculation algorithm is based on determining the Weber and Laplace criteria, as well as calculating the time required for the breakup of an emulsion particle.Item type:Документ, Access status: Open Access , Порівняльній аналіз сучасних технологій високонавантаженого лінійного приводу(Запоріжжя : Видавничий дім «Гельветика», 2025) Скворчевський, О. Є.; Skvorchevsky, A.UA: Сучасне машинобудування вимагає удосконалення технологій лінійних приводів. Мета статті полягає у визначенні та систематизації основних напрямків розвитку сучасних технологій лінійних приводів у контексті концепції SMART-гідравліки та Індустрії 4.0+. Така систематизація необхідна для обґрунтування науково-технічних рішень при розробці нових систем лінійного позиціонування та управління рухом в найрізноманітніших галузях техніки. Для вирішення поставленої задачі був виконаний аналіз наукової та технічної літератури, патентів, каталогів виробників та веб-ресурсів були визначені основні напрямки розвитку сучасних технологій лінійних приводів, включаючи введення датчиків нового покоління, сучасних клапанів, рекуперації енергії, переходу від клапанного до насосного управління та інтеграції з компонентами Індустрії 4.0+. Також була проаналізована можливість заміни електрогідравлічних приводів на електромеханічні ролико-гвинтові приводи. В результаті виконаного дослідження вироблені рекомендації по вибору типу лінійного приводу, в залежності від вимог конкретної машини та галузі техніки. /// EN: The article analyses and systematises contemporary technologies of heavy loaded linear actuators in the context of the emerging SMART hydraulics concept and the broader framework of Industry 4.0+. The work focuses on the need to modernise linear actuation solutions in modern mechanical engineering. The main objective is to identify key development trends in linear drive technologies and to substantiate engineering decisions for new positioning and motion control systems operating under high loads. To achieve this objective, the author conducts a structured review of scientific and technical literature, patents, manufacturers’ catalogues, and web resources, which makes it possible to identify the principal directions of linear actuator evolution. Particular attention is given to the competition between electrohydraulic and electromechanical linear actuators that has unfolded over recent decades, with each technology demonstrating specific advantages and limitations depending on the operating conditions and performance requirements. Electrohydraulic drive systems remain dominant in heavy-duty applications due to their high power density, robustness to dynamic loads, and capacity to damp vibrations, although their typical design solutions have largely remained at the technological level of the 1980s and have primarily been upgraded through the integration of electronic control components. Transition from valve-controlled to pump-controlled architectures was highlighted. In parallel, electromechanical actuators, supported by the increasing use of planetary roller-screw and ball-screw mechanisms, have approached hydraulic systems in terms of specific power, but they remain sensitive to shock loads and exhibit unresolved issues regarding their dynamic behavior in comparison with electrohydraulic solutions. The analysis demonstrates that, despite the rapid progress of electromechanical technologies, electrohydraulic actuators still retain significant advantages in extremely demanding operating conditions, while electromechanical solutions are increasingly attractive where high positioning accuracy and compactness are prioritised. The proposed systematisation of technological trends in heavy loaded linear actuation can be used by designers and researchers as a methodological basis when developing next-generation positioning and motion control systems that comply with SMART hydraulics principles and Industry 4.0+ concepts.Item type:Документ, Access status: Open Access , Energy characteristics of the torque-flow pump tfp 125-50: results of an experimental study(Запоріжжя : Видавничий дім «Гельветика», 2025) Kondus, V.; Gusak, O.; Кондусь, В. Ю.; Гусак, О. Г.EN: The paper presents the results of an experimental study of the TFP 125-50 torque-flow pump carried out using a specialized test bench with a closed hydraulic circuit. A methodology for experimental testing was developed and validated, enabling the determination of the main operating parameters of the pump, including flow rate, head, power consumption, and efficiency, with consideration of systematic and random measurement errors. Experimental investigations were performed for a base impeller and a modernized impeller over a wide operating range of flow rates. Statistical processing of the measurement results showed that the relative limiting errors of the main parameters do not exceed the permissible values specified by relevant standards. Head and energy characteristics of the pump were obtained and comparatively analyzed. It was demonstrated that the use of the modernized impeller provides an increase in pump efficiency by 4–5% within the operating flow rate range. Verification of the experimental results was carried out by comparison with numerical simulation data, which confirmed the adequacy of the applied CFD model. The obtained results can be used for further research and optimization of torque-flow pump designs. /// UA: У роботі наведено результати експериментального дослідження вільновихрового насоса типу TFP 125-50, виконаного з використанням спеціалізованого випробувального стенда із замкнутим гідравлічним контуром. Розроблено та апробовано методику експериментальних випробувань, що забезпечує визначення основних робочих параметрів насоса, зокрема подачі, напору, споживаної потужності та коефіцієнта корисної дії, з урахуванням систематичних і випадкових похибок вимірювань. Експериментальні дослідження проведено для базового та модернізованого робочих коліс у широкому діапазоні подач. За результатами статистичної обробки встановлено, що відносні граничні похибки визначення основних параметрів не перевищують нормативно допустимих значень. Побудовано напірні та енергетичні характеристики насоса і виконано їх порівняльний аналіз. Показано, що застосування модернізованого робочого колеса забезпечує підвищення коефіцієнта корисної дії на 4–5 % у робочому діапазоні подач. Проведено верифікацію результатів фізичного експерименту шляхом порівняння з даними чисельного моделювання, що підтвердило адекватність застосованої CFD-моделі. Отримані результати можуть бути використані для подальших досліджень та оптимізації конструкцій вільновихрових насосів.Item type:Документ, Access status: Open Access , Методи та моделі визначення сил тертя запірно регулюючих елементів гідроапаратів(Запоріжжя : Видавничий дім «Гельветика», 2025) Хованський, Сергій Олександрович; Khovansky, Serhii; Гречка, І. П.; Hrechka, I.; Коробова, С. А.; Korobova, S.; Голенко, С. О.; Holenko, S.UA: Розглянуто фактори, що визначають величину сили тертя запірно-регулюючих елементів гідроапаратів, зокрема вплив радіального зазору, геометрії золотника та гільзи, матеріалів і властивостей робочої рідини. Запропоновано фізичну модель процесу тертя, що враховує сумарну дію контактного та рідинного тертя під час зворотно-поступального та осциляційного руху золотника. Наведено методику визначення критичної та максимальної швидкості руху золотника, а також формули для розрахунку сили тертя у запірно-регулюючих елементах. Розроблені рекомендації щодо оптимізації геометрії, вибору радіального зазору та застосування антиадгезійних покриттів і присадок у робочій рідині для зниження тертя та підвищення енергоефективності й надійності гідроапаратів. Отримані результати мають практичне значення для проєктування та експлуатації промислових гідроприводів. /// EN: This paper examines the factors determining the friction force of shut-off and control elements in hydraulic devices, including the influence of radial clearance, geometry of the spool and sleeve, materials, and properties of the working fluid. A physical model of the friction process is proposed, which accounts for the combined effect of contact friction and fluid friction during reciprocating and oscillatory motion of the spool. The methodology for determining the critical and maximum velocities of the spool is presented, along with formulas for calculating the friction force in shut-off and control elements. The study provides recommendations for optimizing geometry, selecting radial clearance, and applying anti-adhesive coatings and fluid additives to reduce friction, increase energy efficiency, and enhance the reliability of hydraulic devices. The results show that friction in shut-off and control elements is determined by the complex interaction between contact and fluid friction, radial clearance, geometry of the spool and sleeve, and physicochemical properties of the working fluid. Rational selection of radial clearance, contact surface area, and volumes of the spool and sleeve is critical to minimizing power losses and ensuring stable operation. In addition to conventional design and technological solutions, effective friction reduction can be achieved by giving the spool high frequency, low-amplitude oscillatory reciprocating motion, using wear-resistant and anti-adhesive coatings, and employing specialized fluid additives, which reduce static characteristic hysteresis and the likelihood of spool jamming while optimizing energy performance. In most cases, during reciprocating motion, the spool operates under mixed lubrication, where the friction coefficient remains nearly constant; if the critical speed is exceeded, the motion transitions to fluid lubrication, substantially reducing contact friction and surface wear. The developed physical model of spool motion and friction forces allows determination of critical and maximum spool velocities, estimation of friction force for different operating conditions, prediction of dynamic behavior of shut-off and control elements, and optimization of hydraulic device parameters, providing a scientifically grounded methodology for design and operation. Application of the obtained recommendations improves the accuracy, energy efficiency, and reliability of industrial hydraulic drives and provides a foundation for further research on contact and tribological processes in precision spool–sleeve pairs. Prospective directions for future research include numerical-experimental modeling of friction forces considering surface microgeometry, actual loading conditions, and dynamic oscillations of the spool to enhance accuracy, performance, and lifespan of hydraulic devices.