EIRNUZP – Електронний інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка»
Інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка» – це електронний архів, що накопичує, систематизує, зберігає та забезпечує довготривалий відкритий доступ до електронних публікацій та електронних версій документів наукового та навчально-методичного призначення, авторами яких є співробітники, аспіранти, докторанти та студенти Національного університету «Запорізька політехніка».
Communities in DSpace
Select a community to browse its collections.
Recent Submissions
Стан питання щодо можливості підвищення характеристик високотемпературних композитів
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Бєліков, Сергій Борисович; Вініченко, Валерій Степанович; Коробко, Олександр Вікторович; Шаломєєв, Вадим Анатолійович; Пархісенко, Дмитро; Єршов, Анатолій Васильович; Belikov, Sergiy; Vinichenko, Valeriy; Korobko, Oleksandr; Shalomeev, Vadim; Parkhisenko, Dmytro; Ershov, Anatoliy
UK: Мета роботи. Складання науково-технічного огляду про стан, досягнення та перспективи розвитку у галузі створення композитів для застосування у авіокосмічній промисловості та розробки технологій їх виробництва. Узагальнення, і критичний аналіз відомих результатів досліджень з питань розробки та використання композитів у аерокосмічній промисловості. Виявлення областей, в яких актуально проведення подальших досліджень. Вказати авторитетні джерела щодо результатів досліджень в області застосування композитів.
Методи дослідження. Було проведено пошук відомостей щодо вуглець-вуглецевих, керамічних та металоматричних КМ, що були опубліковані за останні 15 років. Статті були знайдені за допомогою пошуку в Інтернеті в базах даних, зокрема, Scopus, Web of Science та Google Scholar. Для збору, організації та цитування дослідних матеріалів була використана програма Zotero.
Отримані результати. Систематизовано та проаналізовано стан, досягнення та перспективи розвитку у галузі створення високотемпературних композитів та розробки технологій їх виробництва. Розглянуто перспективні, на сьогодні, можливості підвищення робочих температур композитів високотемпературного призначення. Обґрунтовано вибір основних напрямків сучасних досліджень щодо застосування композитів в аерокосмічній галузі.
Наукова новизна. Розширені відомості щодо перспектив створення високотемпературних композитів з підвищеною робочою температурою та розробки технологій, які дозволять підвищити їх робочу температуру і знизити технологічні витрати енергії при виробництві з них деталей теплових двигунів.
Практична цінність. Відомості, наведені в даному науково-технічному огляді можуть бути використані як для розробки нових високотемпературних композитів, так і для вдосконалення складів та технологій виробництва відомих систем композитів, обгрунтованого вибору їх фазових складових, а також аспірантами при виборі теми дисертаційної роботи; допомогти сформулювати цілі дисертаційного дослідження, вибрати сучасні методи проведення досліджень.
EN: Purpose. To compile a scientific and technical review of the state of the art, achievements and prospects for development in the field of composites for use in the aerospace industry and the development of technologies for their production. Summarise and critically analyse the known research results on the development and use of composites in the aerospace industry. Identify areas where further research is needed. Indicate authoritative sources of research results in the field of composites.
Research methods. A search was conducted for information on carbon-carbon, ceramic, and metal-matrix CMs published over the past 15 years. The articles were found by searching the Internet in databases such as Scopus, Web of Science, and Google Scholar. Zotero software was used to collect, organise and cite research materials.
Results obtained. The state of the art, achievements and prospects for development in the field of high-temperature composites and the development of technologies for their production are systematised and analysed. The promising opportunities for increasing the operating temperatures of high-temperature composites are considered. The choice of the main directions of modern research on the use of composites in the aerospace industry is substantiated.
Scientific novelty. The information on the prospects of creating high-temperature composites with an increased operating temperature and the development of technologies that will increase their operating temperature and reduce technological energy consumption in the production of heat engine parts from them has been expanded.
Practical value. The information provided in this scientific and technical review can be used both for the development of new high-temperature composites and for improving the compositions and production technologies of known composite systems, for a reasonable choice of their phase components, as well as by graduate students when choosing a dissertation topic; help to formulate the objectives of the dissertation research, to choose modern methods of research.
Analysis of methods for making holes in metal with a thickness of more than 10 mm
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Shirokobokov, Vitaliy; Obdul, Vasyl; Bajor, Teresa; Shirokobokova, Natalia; Matiukhina, Tetiana; Широкобоков, Виталий Володимировичл; Обдул, Василь Дмитрович; Широкобокова, Наталья Вікторівна; Матюхіна, Тетяна
EN: Purpose. The aim of this study is to review and comparatively analyze modern methods for creating holes in metal workpieces with a thickness of over 10 mm, evaluate their efficiency, and investigate the influence of processing parameters on the quality of the resulting holes. Attention is given to conventional methods, such as drilling and punching with specialized tools, as well as non-traditional methods, including waterjet abrasive cutting, laser cutting, and electrical discharge machining (EDM).
Research methods. The study employed a literature review and experimental investigations. Experimental methods included step drilling, reaming, milling, hydro-abrasive cutting, laser cutting, EDM drilling, and cold stamping. Hole quality was assessed using geometric measurements, surface roughness analysis, and examination of deformation zones. Experimental setups included variable punch and die designs to study the influence of tool geometry, punch-die clearance, and cutting forces on hole quality.
Results. It was determined that each method has distinct advantages and limitations. Punching is most effective for high-speed, mass production with consistent geometry but requires precise tooling and rigid press equipment. Drilling and laser cutting are suitable for single or small-series production, offering high accuracy but slower speed. Hydro-abrasive cutting provides smooth edges and minimal thermal impact, though it is expensive and slower for small holes. EDM ensures exceptional precision for hard or high-alloy materials but has low productivity. Comparative analysis highlighted the influence of process parameters, such as punch-die clearance, cutting force, feed rate, and tool design, on the quality and accuracy of holes.
Scientific novelty. The study provides a systematic comparison of multiple hole-making methods for thick metal workpieces, integrating experimental results with process parameter analysis. The novelty lies in identifying optimal parameters and tool designs that minimize edge defects and deformation, offering guidance for high-precision hole formation in thick metals, which has not been comprehensively addressed in previous research.
Practical value. The findings can guide the selection of appropriate hole-making technologies in industrial metalworking, optimize productivity, improve surface quality and dimensional accuracy, reduce material waste, and inform the design of tooling and press equipment for mass and small-series production.
UK: Мета роботи. Метою цього дослідження є огляд та порівняльний аналіз сучасних методів створення отворів у металевих заготовках товщиною понад 10 мм, оцінка їхньої ефективності та дослідження впливу параметрів обробки на якість отриманих отворів. Увага приділяється традиційним методам, таким як свердління та штампування спеціалізованими інструментами, а також нетрадиційним методам, включаючи гідроабразивне різання, лазерне різання та електроерозійну обробку (EDM).
Методи дослідження. У дослідженні використовувався огляд літератури та експериментальні дослідження. Експериментальні методи включали ступінчасте свердління, розсвердлювання, фрезерування, гідроабразивне різання, лазерне різання, електроерозійне свердління та холодне штампування. Якість отворів оцінювалася за допомогою геометричних вимірювань, аналізу шорсткості поверхні та дослідження зон деформації. Експериментальні установки включали змінні конструкції пуансона та штампу для вивчення впливу геометрії інструменту, зазору між пуансоном та штампом, а також сил різання на якість отвору.
Отримані результати. Було визначено, що кожен метод має різні переваги та обмеження. Штампування є найефективнішим для високошвидкісного масового виробництва з послідовною геометрією, але вимагає точного оснащення та жорсткого пресового обладнання. Свердління та лазерне різання підходять для одиничного або дрібносерійного виробництва, пропонуючи високу точність, але меншу швидкість. Гідроабразивне різання забезпечує гладкі краї та мінімальний термічний вплив, хоча воно є дорогим та повільнішим для невеликих отворів. Електроерозійне різання забезпечує виняткову точність для твердих або високолегованих матеріалів, але має низьку продуктивність. Порівняльний аналіз підкреслив вплив параметрів процесу, таких як зазор штампа, сила різання, швидкість подачі та конструкція інструменту, на якість та точність отворів.
Наукова новизна. Дослідження забезпечує систематичне порівняння кількох методів виготовлення отворів для товстих металевих заготовок, інтегруючи експериментальні результати з аналізом параметрів процесу. Новизна полягає у визначенні оптимальних параметрів та конструкцій інструментів, які мінімізують дефекти крайок та деформацію, пропонуючи рекомендації щодо високоточного формування отворів у товстих металах, що не було всебічно розглянуто в попередніх дослідженнях.
Практична цінність. Результати можуть допомогти у виборі відповідних технологій виготовлення отворів у промисловій металообробці, оптимізувати продуктивність, покращити якість поверхні та точність розмірів, зменшити відходи матеріалу та врахувати проектування інструментів та пресового обладнання для масового та дрібносерійного виробництва.
Development of a range measurement module on an ultrasonic sensor with a GSM module
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2025) Sotnik, S. V.; Сотник, С. В.
EN: Context. The development of a range measurement module based on an ultrasonic sensor with a Global System for Mobile Communications (GSM) module is extremely relevant in the field of telecommunications and radio electronics. In today’s world, an increasing number of devices are integrated into Internet of Things (IoT) systems, where long-distance data transmission is provided by telecommunication technologies. The use of the GSM module allows real-time transmission of information from the measuring device to remote servers or end users, which is critical for remote monitoring and control solutions.
Ultrasonic sensors in combination with a GSM module can automate measurement processes in hard-to-reach or hazardous environments, which increases the efficiency and safety of systems. The use of radio electronic technologies for real-time transmission of measurement data can significantly expand the functionality of devices and facilitate their integration into existing telecommunications systems, particularly in the industrial, transportation, and infrastructure sectors.
Thus, the development of this module with precise measurements contributes to the development of innovations in the field of telecommunications and radio electronics, providing fast and reliable data transmission, which is an important component of modern information systems.
Objective. Development of a range measurement module based on an ultrasonic sensor with a GSM module and improving the accuracy of measurements by implementing the proposed mathematical model of ultrasonic sensor autocalibration.
Method. To achieve this goal, an integrated range measurement module was developed, which combines the HC-SR04 ultrasonic sensor with a GSM module. The method of improving accuracy is based on the proposed mathematical model of ultrasonic sensor autocalibration.
Results. The task was stated, and a range measurement module based on an ultrasonic sensor with an integrated GSM module was developed. In the course of the study, an electrical schematic diagram of the device was created using DipTrace software. An algorithm for the operation of the module has been developed, which optimizes the interaction between the ultrasonic sensor. A printed circuit board has been created. A mathematical model of autocalibration of an ultrasonic sensor to improve measurement accuracy has been proposed. A series of experimental studies were carried out to assess accuracy. The results of the experiments confirmed the effectiveness of the developed module for measuring distances.
Conclusions. The developed range measurement module based on an ultrasonic sensor with a GSM module is an innovative solution that meets the modern requirements of telecommunication and radio engineering systems. The integration of accurate distance measurement based on the proposed mathematical model of autocalibration of an ultrasonic sensor with the possibility of remote data transmission opens up new prospects for remote monitoring and automation of processes. Experimental studies have confirmed the accuracy and reliability of the device, and comparative analysis with analogs has demonstrated its competitive advantages. The cost-effectiveness and energy efficiency of the developed module make it attractive to a wide range of users, from individual developers to industrial enterprises. Further research can be aimed at improving data processing algorithms and expanding the functionality of the device, which will contribute to the development of innovative technologies in the field of radio electronics and telecommunications.
UK: Актуальність. Розробка модуля вимірювання дальності на основі ультразвукового датчика з GSM модулем є надзвичайно актуальною у сфері телекомунікацій та радіоелектроніки. У сучасному світі все більша кількість пристроїв інтегрується в системи Інтернету речей (IoT), де передачу даних на великі відстані забезпечують телекомунікаційні технології. Використання GSM модуля дозволяє в режимі реального часу передавати інформацію з вимірювального пристрою на віддалені сервери або кінцевим користувачам, що є критичним для рішень у сфері дистанційного моніторингу та контролю.
Ультразвукові датчики у поєднанні з GSM модулем можуть дозволять автоматизувати процеси вимірювання у важкодоступних або небезпечних для людини умовах, що підвищує ефективність та безпеку систем. Застосування радіоелектронних технологій для передачі вимірювальних даних у реальному часі дозволяє значно розширити функціональність пристроїв, полегшити їхню інтеграцію у вже існуючі системи телекомунікацій, зокрема у промислових, транспортних, та інфраструктурних секторах.
Таким чином, розробка даного модуля з точними вимірами сприяє розвитку інновацій у галузі телекомунікацій та радіоелектроніки, забезпечуючи швидку та надійну передачу даних, що є важливою складовою сучасних інформаційних систем.
Мета. Розробка модуля вимірювання дальності на основі ультразвукового датчика з GSM-модулем та підвищення точності вимірювань шляхом впровадження запропонованої математичної моделі автокалібрування ультразвукового датчика.
Метод. Для досягнення поставленої мети був розроблений інтегрований модуль вимірювання дальності, який поєднує ультразвуковий датчик HC-SR04 з GSM-модулем. Метод підвищення точності базується на запропонованій математичній моделі автокалібрування ультразвукового датчика.
Результати. Здійснена постановка задачі та розроблено модуль вимірювання дальності на основі ультразвукового датчика з інтегрованим GSM-модулем. У ході дослідження було створено електричну принципову схему пристрою за допомогою програмного забезпечення DipTrace. Розроблено алгоритм роботи модуля, який оптимізує взаємодію між ультразвуковим датчиком. Створено друковану плату. Запропоновано математичну модель автокалібрування ультразвукового датчика для підвищення точності вимірювання. Проведено серію експериментальних досліджень для оцінки точності. Результати експериментів підтвердили ефективність розробленого модуля для вимірювання відстаней.
Висновки. Розроблений модуль вимірювання дальності на основі ультразвукового датчика з GSM-модулем представляє собою інноваційне рішення, що відповідає сучасним вимогам телекомунікаційних та радіотехнічних систем. Інтеграція точного вимірювання відстані на базі запропонованої математичної модель автокалібрування ультразвукового датчика з можливістю дистанційної передачі даних відкриває нові перспективи для дистанційного моніторингу та автоматизації процесів. Експериментальні дослідження підтвердили точність та надійність пристрою, а порівняльний аналіз з аналогами продемонстрував його конкурентні переваги. Економічна ефективність та енергоощадність розробленого модуля роблять його привабливим для широкого кола користувачів, від індивідуальних розробників до промислових підприємств. Подальші дослідження можуть бути спрямовані на вдосконалення алгоритмів обробки даних та розширення функціональних можливостей пристрою, що сприятиме розвитку інноваційних технологій у сфері радіоелектроніки та телекомунікацій.
The selection of information-measuring means for the robototechnical complex and the research of their worker characteristics
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2025) Mammadov, J. F.; Ahmadova, T. A.; Huseynov, A. H.; Talibov, N. H.; Hashimova, H. M.; Ahmadov, A. A.; Мамедов, Я. Ф.; Ахмадова, Т. А.; Гусейнов, А. Х.; Талібов, Н. Г.; Хашімова, Х. М.; Ахмедов, А. А.
EN: Context. The topic of the article is devoted to the issue selection of the means of the information-measurement system (IMS) for automation of robototechnical complexes (RTC) of flexible production systems applied in various fields of industry, and the research of their technological characteristics.
Objective. The goal is using the mathematical models to researching of the working characteristics of the new construction transmitters for information – measurement and automated control of robototechnical complex in flexible production areas.
Method. In the article, the following issues were set and solved: the analysis of the application object, the selection of the types of information-measurement and management elements of RTC creation and structure scheme; research of the characteristics of the information-measuring transmitter for managing the active elements of the RTC; determining the error of the analog output transmitter of the information-measurement system of RTC active elements.
Based on the analysis of the application object, it was determined that the structure scheme of the RTC at the flexible production system includes complex technological, functionally connected production areas, modules and robotic complexes, their automated control system IMS, regulation, execution, microprocessor control system and devices and devices of the industrial network. includes The functional block diagrams of the IMS of RTCi of the flexible production system are given. Based on research, it was found that it is convenient to use a magnetoelastic transducer with a ring sensitive element to measure the mechanical force acting on the working organs of an industrial robot (IR). For this, unlike existing transmitters, the core of this transmitter is made of whole structural steel. The inductive coil of the proposed transmitter is included in the LC circuit of the autogenerator. The magnetoelastic emitter semiconductor is assembled at the base of the transistor. The cross-section of its core is calculated for the mechanical stress that can be released for the steel. The block-scheme of the inductive transmitter is proposed. The proposed transmitters work on the principle of an autogenerator assembled on an operational amplifier. A mathematical expression is defined for determining the output frequency of the autogenerator. The model of the autogenerator consists of a dependent source, the transmission coefficient is determined.
Results. A new transmitter is proposed to measure the information of the manipulator to perform special technological operations synchronously.
Conclusions. A mathematical model was developed to determine the error of the analog output transmitter of the information-measurement system of RTC active elements. The expression ehq is used to determine the error of the transmitter whose output is analog during the measurement of the current technological operation. It was determined that in practice, the geometric dimensions of the transmitter and the number of windings remain unchanged during the work process, where it is changed due to the influence of the environment. Considering this variation, a mathematical model was developed to determine the transmitter error.
UK: Актуальність. Стаття присвячена питанням вибору засобів інформаційно-вимірювальної системи (ІВС) для автоматизації робототехнічних комплексів (РТК) гнучких виробничих систем, що застосовуються в різних галузях промисловості, та дослідженню їхніх технологічних характеристик.
Мета. Мета – використання математичних моделей для дослідження робочих характеристик передавачів нової конструкції для інформаційно-вимірювального та автоматизованого керування робототехнічним комплексом у гнучких виробничих зонах.
Метод. У статті були поставлені та вирішені наступні питання: аналіз прикладного об’єкта, вибір типів інформаційно – вимірювальних та керуючих елементів створення та структури РТК; дослідження характеристик інформаційно-вимірювального передавача для керування активними елементами РТК; визначення похибки аналогового виходу передавача інформаційно-вимірювальної системи активних елементів РТК.
На основі аналізу об’єкта застосування встановлено, що структурна схема РТК на гнучкій виробничій системі включає складні технологічні, функціонально пов’язані виробничі ділянки, модулі та робототехнічні комплекси, автоматизовану систему керування ними ІСУ, регулювання, виконання, мікропроцесорну систему керування та пристрої та пристрої промислової мережі. включає в себе Наведено функціональні блок-схеми ІВС РТК і гнучкої виробничої системи. На основі досліджень встановлено, що для вимірювання механічної сили, яка діє на робочі органи промислового робота, зручно використовувати магнітопружний перетворювач з кільцевим чутливим елементом. Для цього, на відміну від існуючих передавачів, серцевина цього передавача виготовлена з цільної конструкційної сталі. Індуктивна котушка запропонованого передавача включена в LC-ланцюг автогенератора. На базі транзистора зібраний магнітопружний емітерний напівпровідник. Поперечний переріз його серцевини розрахований на механічне навантаження, яке може вивільнити сталь. Запропоновано блок-схему індукційного передавача. Пропоновані передавачі працюють за принципом автогенератора, зібраного на операційному підсилювачі. Визначено математичний вираз для визначення вихідної частоти автогенератора. Модель автогенератора складається із залежного джерела, визначений коефіцієнт передачі.
Результати. Пропонується новий передавач для вимірювання інформації маніпулятора для синхронного виконання спеціальних технологічних операцій.
Висновки. Розроблено математичну модель визначення похибки аналогового вихідного передавача інформаційно-вимірювальної системи активних елементів РТК. Вираз ehq використовується для визначення похибки передавача, вихід якого є аналоговим, під час вимірювання поточної технологічної операції. Встановлено, що на практиці геометричні розміри передавача та кількість обмоток залишаються незмінними в процесі роботи, де вона змінюється через вплив зовнішнього середовища. Враховуючи цей варіант, була розроблена математична модель для визначення помилки передавача.
Особливості електроконтактного зварювання спеціальних сталей різної товщини
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Міщенко, Валерій Григорович; Бєліков, Сергій Борисович; Бажміна, Евеліна Анатоліївна; Корнієнко, Володимир; Міщенко, Дмитро; Харченко, Андрій; Mishchenko, Valeriy; Byelikov, Sergiy; Bazhmina, Evelina; Kornienko, Volodymyr; Mishchenko, Dmytro; Kharchenko, Andriy
UK: Мета роботи. Оцінка можливостей електроконтактного зварювання листових корозійностійких сталей різного фазового складу та товщини.
Методи дослідження. З метою визначення особливостей електроконтактного зварювання листових корозійностійких сталей різних структурних класів проведено порівняльний аналіз режимів точкового та роликового зварювання аналізованих сталей з урахуванням їхньої товщини та комбінації марок у зварному з’єднанні, а також наявного зварювального обладнання. Тому в цих дослідженнях застосували експериментальні способи добірок параметрів режимів зварювання, основними з яких був зварювальний струм Тзв, зусилля стиснення електродів Fзв і тривалість імпульсу зварювального струму зв. Визначення міцності зварювальних швів визначали стандартними методами.
Отримані результати. Обґрунтовано вибір режимів зварювання корозійностійких сталей різного фазового складу з урахуванням їхньої товщини та комбінації марок. Досліджені сталі мартенситоферитного класу 06X18ч, 08Х18ч та феритного класу 03Х18ТБчГР, 05X18ТФч, 08X18Т1 придатні до електроконтактного зварювання без обмежень.
Наукова новизна. Встановлені режими електроконтактного зварювання та товщини листових корозійностійких сталей різного фазового складу на структуру та механічні властивості зварних швів однорідних і різнорідних марок сталей.
Практична цінність. Показано, що структура і механічні властивості зварних швів як однорідних, так і різнорідних хімічних складів спеціальних сталей відповідають вимогам їхнього застосування для різного функціонального призначення.
EN: Purpose. To evaluate the feasibility of electric resistance welding for corrosion-resistant steels with different phase compositions and thicknesses.
Research methods. To investigate the characteristics of electric resistance welding for corrosion-resistant sheet steels with different structural classes, a comparative analysis of spot and roller welding methods was conducted. The analysis considered factors such as steel thickness, the combination of steel grades in the welded joint, and the available welding equipment. Experimental methods were employed to determine optimal welding parameters, including welding current (Tw), electrode compression force (Fw), and welding current pulse duration (τw). The strength of the welds was assessed using standard testing methods.
Results. The study substantiates the selection of welding parameters for corrosion-resistant steels with different phase compositions, considering steel thickness and grade combinations. The steels studied – martensitic-ferritic class (06X18ч, 08X18ч) and ferritic class (03X18TБчГР, 05X18TФч, 08X18T1) – are suitable for electric resistance welding without significant restrictions.
Scientific novelty. This study identifies the effects of welding parameters and the thicknesses of corrosion-resistant steel sheets with different phase compositions on the structure and mechanical properties of welds, both for homogeneous and dissimilar steel grades.
Practical value. The findings demonstrate that the structure and mechanical properties of welds made from both homogeneous and heterogeneous steel compositions meet the functional requirements for various applications.