Розроблено та реалізовано числовий підхід до аналізу динамічного деформування гнучких розгалужених пружних, нелінійно-пружних і в'язкопружних систем з зосередженими масами у разі взаємодії з зовнішнім середовищем, який передбачає: перебудову на базі принципу можливих переміщень і гамільтонового формалізму континуально-дискретних рівнянь Лагранжа другого роду з урахуванням одностроннього деформування розгалужених гнучких елементів з потенціальними та непотенціальними узагальненими силами, що відповідають силам ваги елементів систем, Архімеда, гідродинамічного опору гнучких елиментів і твердих тіл; зведення з використанням сплайн-апроксимацій одержаних континуально-дискретних систем до задач Коші для нелінійних звичайних диференціальних рівнянь; застосування теорії графів і методу мінімального ступеня для формування та мінімізації системи нелійних звичайних диференціальних рівнянь і побудови розв'язків нелінійних задач Коші за методом Гіра. З використанням наведеного підходу досліджено закономірності динамічної поведінки гнучких систем різної структури та функціонального призначення: просторово розгалужених, сіткових, одновимірних просторових (заякорених, буксированих). З'ясовано вплив односторонньої деформації (розтягування), нелінійно-пружних і в'язкопружних деформативних властивостей на динамічні характеристики гнучких структур. Виявлено та вивчено нові механічні ефекти взаємодії зовнішнього середовища з гнучкими структурами.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано та розроблено робочі органи прищеплювального пристрою для зимового щеплення плодових рослин способом поліпшеної копуліровки. Установлено залежності, характер зміни коефіцієнта ковзання під час різання плодової деревини ножами з формами ріжучих крайок, виконаних у вигляді кола з ексцентричною віссю обертання, архімедової спіралі та евольвенти. Розроблено графоаналітичні моделі оптимізації параметрів ріжучої крайки відрізного ножа та поверхні протирізу. Проведено експериментальну оптимізацію параметрів ножа для виконання язичкового зарізу на компонентах щеплення й експериментальні дослідження ступеня їх травмування у процесі різання. Запропоновані моделі оптимізації забезпечили одержання оптимальних параметрів форм і положення основних елементів пристроїв для щеплення, які впливають на якість щеплень. Розроблено технічну документацію для виробничого випуску пристроїв для щеплення.

  Скачати повний текст

Розроблено загальну теорію проектування торцевих фасонних фрез. Розроблено основні принципи формоутворення поверхні деталі під час обробки торцевими фрезами. Визначено вихідні інструментальні поверхні у процесі обробки даними інструментами фасонних циліндричних поверхонь, а також поверхонь обертання та гвинтових поверхонь постійного кроку. Вирішено задачу визначення геометричних параметрів різальної частини торцевих фасонних фрез з циліндричною задньою поверхнею, з задньою поверхнею обертання, затилованих за архімедовою спіраллю та по колу. На основі аналізу імовірних положень і форм передніх і задніх поверхонь розроблено теорію профілювання торцевих фасонних фрез. Встановлено вплив конструкційних параметрів фрез на геометрію вздовж різальної кромки. Розроблено рекомендації щодо вибору конструкційних характеристик, які забезпечують раціональні геометричні параметри інструмента. Нові конструкції й алгоритми профілювання торцевих фасонних фрез впроваджено на підприємстві "Механік".

  Скачати повний текст

Розроблено промислову технологію культивування поверхневозалежної культури клітин свинячої нирки ембріональної версинізованої (ПКК СНЕВ) та ротавірусу мавп. Встановлено, що культивування поверхневозалежних культур клітин (ПКК) можливе на полімерних матеріалах, зокрема, плівці поліетилену низької щільності. Для культивування на насадці, виготовленої зі стрічок поліетиленової плівки, запропоновано використовувати нову систему рециркуляції та аерації середовища культивування, розміщену всередині апарату та розроблена з урахуванням принципу перекачування рідини водопідйомником Архімеда. Встановлено, що присутність глюкози у концентрації до 2,8 г/л на початку культивування ПКК СНЕВ позитивно впливає на виживання клітин під час інокуляції, проте її концентрація у процесі культивування має становити 0,53 г/л. Для скорочення lag-фази запропоновано вносити 25 % середовища кондиціювання до основного складу живильного середовища. Розроблено напівбезперервний режим культивування ПКК СНЕВ з порційним внесенням концентрованих субстратів росту, застосування якого дозволяє збільшити антигенний титр у 4 рази у порівнянні з класичною технологією культивування даних біологічних агентів.

  Скачати повний текст

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.02 «Металургія чорних та кольорових металів і спеціальних сплавів» - Національна металургійна академія України, Міністерство освіти і науки України, м. Дніпро 2020.Дисертація присвячена дослідженню впливу конструкції наконечника киснево-конвертерної фурми на дуттьові параметри конвертерної плавки і технологічні показники процесу, вивченню гідродинаміки охолодження наконечника фурми, розробці наконечника киснево-конвертерної фурми раціональної конструкції та новим рішенням щодо її виготовлення. Розрахунково-аналітичними та дослідно-промисловими дослідженнями отримані результати щодо організації охолодження наконечників киснево-конвертерних фурм в залежності від їх конструкції. Розроблені нові конструкції наконечників на основі вінця і соплового блоку з направляючою тарілкою та з турбулізаторами у вигляді спіралі Архімеда на внутрішній поверхні вінця і компенсаторами температурних навантажень. Розроблені та експериментально обґрунтовані нові методи та технології виготовлення наконечників киснево-конвертерних фурм. Суттєво, на 30-40% зменшені витрати на виробництво наконечників, а їх якість підвищена. Виготовлені наконечники раціональної конструкції використані для продувки в 60т і 160т конвертерах заводів України і на заводі «Chengde Steel» (КНР). Експлуатація показала середню стійкість наконечників 450-600 плавок при відсутності розжару сопел на зовнішній поверхні вінця. Покращені технологічні показники плавки. Ключові слова: наконечник киснево-конвертерних фурм, конструкція і виготовлення наконечника, охолодження і стійкість наконечника, продувка киснем, технологічні показники, конвертерна плавка.^UThesis for the degree of Candidate of Technical Sciences in specialty 05.16.02 "Metallurgy of ferrous and non-ferrous metals and special alloys" - National Metallurgical Academy of Ukraine, Ministry of Education and Science of Ukraine. Dnipro 2020. The thesis is devoted to research of influence of oxygen-converter lance tip design on blast parameters of converter melting and technological indicators of process, study of hydrodynamics of lance tip cooling, development of rational design of oxygen-converter lance tip and new methods for its manufacturing. With the help of computational-analytical and experimental-industrial studies, results have been obtained on the organization of cooling of oxygen-converter tuyeres tips, depending on their design. New designs of tips based on a crown and a nozzle block with a guide plate and turbulators in the form of an Archimedes spiral on the inner surface of the crown and compensators for temperature loads have been developed.New methods and technologies for the manufacture of oxygen-converter tuyeres tips have been developed and experimentally substantiated. It is significant that the production costs of tips has been reduced by 30-40%, and their quality has been increased. Manufactured tips of rational design were used for blowing in 60 t and 160 t converters of Ukrainian factories and at the Chengde Steel plant (China). Operation has shown an average stability of the tips of 450-600 heats in the absence of nozzles erosion on the outer surface of a crown. Technological indicators of melting have been impoved.Key words: oxygen-converter lance tip, design and manufacture of the tip, cooling and tip stability, oxygen blowing, technological parameters, converter melting.

АНОТАЦІЯВінніченко І.М. «Удосконалення масообмінних процесів у культуральних середовищах зі змінними осмотичними тисками в харчових і мікробіологічних виробництвах» – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії в галузі виробництва та технологій за спеціальністю 181 Харчові технології. – Націо¬нальний університет харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Київ, 2021.Дисертація присвячена удосконаленню масообмінних процесів в культуральних анаеробних середовищах на стадіях їх зброджування з метою пошуку можливостей інтенсифікації їх перебігу за рахунок внутрішніх енергетичних потенціалів газорідинних систем і розширення меж бактеріостатичних ефектів в технологіях виробництва етилового спирту.У вступі розкрито сучасний стан науково-прикладної проблеми, визначено актуальність, мету, завдання дослідження, наукову новизну і практичну цінність роботи, особистий внесок здобувача, апробацію, наведено інформацію про структуру дисертації.У розділі 1 виконано аналіз особливостей анаеробних процесів бродіння з врахуванням їх мікробіологічного забезпечення, технологій стабілізації осмотичних тисків та їх реалізації в апаратурному забезпеченні з врахуванням гідродинаміки газорідинних середовищ.Розділ 2 стосується об'єктів, методів і результатів перевірки висунутих гіпотез і правомірності зроблених припущень.Наведено інформацію щодо розробки і експериментальної перевірки гіпотези про взаємозв'язки параметрів процесу бродіння і перспектив закритичного бродіння. У розділі 3 виконано дослідження по визначенню співвідношень енергетичних і матеріальних потоків в усталених і перехідних процесах анаеробного бродіння з відповідними математичними формалізаціями.Показано, що першопочатковим джерелом є хімічна енергія цукрів, яка підлягає мікробіологічним трансформаціям з визначеними співвідношеннями у формі вільної енергії Гіббса і теплоти переходу від АТФ до АДФ із залишком теплової енергії у кількості 169 кДж/(моль глюкози).Показано, що синтез діоксиду вуглецю дріжджовими клітинами і створення диспергованої газової фази в рідинній в гравітаційному полі у формі гідростатичних тисків, законів Архімеда і Генрі створює джерело механічної енергії в проявах потенціальної і кінетичної енергій.У розділі 4 наведено інформацію, яка стосується динаміки осмотичних тисків. Виконано аналіз явищ осмотичних тисків в розбавлених розчинах, запропоновано методики їх розрахунків із застосуванням принципу суперпозиції з оцінкою динаміки їх трансформацій.Показано, що присутність циркуляційних контурів в умовах існування гідростатичних тисків супроводжуються процесами активної десатурації і сатурації середовищ, що визначає наявність і діапазони осциляцій осмотичних тисків по складовій, створюваній розчиненим діоксидом вуглецю.Розділ 5 присвячений регуляторній ролі фізичних факторів в процесах анаеробного бродіння і можливостям їх застосування.Узагальнено причинно-наслідкові зв'язки, що стосуються енергоматеріальних балансів і співвідношень на основі закономірності Гей-Люссака з визначенням динаміки синтезу спирту та діоксиду вуглецю і осмотичних тисків; генерування теплоти бродіння, температурної стабілізації середовищ і складових циркуляційних контурів за конвективного перемішування; утворення дисперсної газової фази, газоутримувальної здатності з відповідними енергетичними потенціалами.Визначені взаємозв'язки між динамікою бродіння і осмотичними тисками вказують на доцільність використання технологій докритичного бродіння за значеннями осмотичних тисків.Одержані математичні формалізації при оцінці енергетичних потенціалів ґрунтуються на параметрах газоутримувальної здатності.Експериментальна перевірка підтвердила гіпотези щодо комплексних позитивних впливів змінних тисків в системі на осмотичні тиски, інтенсивність процесів масопередачі, виведення середовищ із станів насичення на СО2 за рахунок створення умов десатурації і сатурації в наближенні до положень дискретно-імпульсних технологій.Ключові слова: бродіння, анаеробні процеси, енерго- масообмін, культуральні середовища, інтенсифікація, енергетичний потенціал, осмос, термодинаміка, мікроорганізми.^UANNOTATIONVinnichenko I.M. «Improving mass transfer processes in Culture media with variable osmotic pressures in food and microbiological industries» – Qualification scientific work on rights of the manuscript.Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in the field of manufacturing and technology in the specialty 181 Food Technology – National University of Food Technologies of the Ministry of Education and Science of Ukraine, Kyiv, 2021.The dissertation is devoted to the improvement of mass transfer processes in cultural anaerobic media at the stages of their fermentation in order to find opportunities to intensify their flow due to internal energy potentials of gas-liquid systems and expanding bacteriostatic effects in ethyl alcohol production technologies.The introduction reveals the current state of scientific and applied problems, defines the relevance, purpose, objectives of the study, scientific novelty and practical value of the work, personal contribution of the applicant, testing, provides information about the structure of the dissertation.Section 1 analyzes the features of anaerobic fermentation processes, taking into account their microbiological support, technologies for stabilizing osmotic pressures and their implementation in hardware, taking into account the hydrodynamics of gas-liquid media.Section 2 deals with the objects, methods and results of testing hypotheses and the validity of assumptions.Information on the development and experimental testing of the hypothesis about the relationship between the parameters of the fermentation process and the prospects of supercritical fermentation.In Section 3, a study was performed to determine the ratios of energy and material flows in the steady-state and transient processes of anaerobic fermentation with the corresponding mathematical formalizations.It is shown that the initial source is the chemical energy of sugars, which is subject to microbiological transformations with certain ratios in the form of free Gibbs energy and heat of transition from ATP to ADP with a residual thermal energy of 169 kJ/(mol of glucose).It is shown that the synthesis of carbon dioxide by yeast cells and the creation of a dispersed gas phase in a liquid in a gravitational field in the form of hydrostatic pressures, the laws of Archimedes and Henry creates a source of mechanical energy in the manifestations of potential and kinetic energies.Section 4 provides information on the dynamics of osmotic pressures. The analysis of the phenomena of osmotic pressures in dilute solutions is performed, the methods of their calculations with the application of the superposition principle with the estimation of the dynamics of their transformations are offered.It is shown that the presence of circulating circuits in the conditions of hydrostatic pressures is accompanied by processes of active desaturation and saturation of media, which determines the presence and ranges of oscillations of osmotic pressures on the component created by dissolved carbon dioxide.Section 5 is devoted to the regulatory role of physical factors in the processes of anaerobic fermentation and the possibilities of their application.The causal relations concerning energy-material balances and relations on the basis of Gay-Lussac regularity with definition of dynamics of synthesis of alcohol and carbon dioxide and osmotic pressures are generalized; generating heat of fermentation, temperature stabilization of media and components of circulating circuits by convective mixing; formation of dispersed gas phase, gas holding capacity with corresponding energy potentials.Certain relationships between the dynamics of fermentation and osmotic pressures indicate the feasibility of using subcritical fermentation technologies for osmotic pressures.The obtained mathematical formalizations in the estimation of energy potentials are based on the parameters of gas holding capacity.Experimental verification confirmed the hypotheses about the complex positive effects of variable pressures in the system on osmotic pressures, the intensity of mass transfer processes, removal of media from states of saturation to CO2 by creating conditions for desaturation and saturation in approach to discrete-pulse technologies.Key words: fermentation, anaerobic processes, energy mass transfer, culture environments, intensification, energy potential, osmosis, thermodynamics, microorganisms.

Дисертацію присвячено розробці процесів підвищення ефективності механічного оброблення загартованих великомодульних шевронних коліс спеціальними фрезами при швидкісному зубофрезеруванні, що є актуальним завданням сучасного машинобудування.Досліджена та реалізована схема процесу різання черв'ячними фрезами з 22 роздільною схемою формоутворення за рахунок контактного поля різання фрези. Розроблено геометричну модель кінематики процесу оброблення зубів черв'ячною фрезою з деференціацією роботи різання кожним з її зубів у контактному полі різання та з'ясовано характер врізання зубів фрези в метал заготовки. Аналіз процесу врізання зубів розглядається як траєкторії руху будь-якої точки різальної кромки кожного з них у кінематиці взаємних рухів інструменту та заготовки.Досліджено вплив траєкторій руху різальних кромок зубів фрези на товщину зрізуваних шарів, знос фрези, на хвилястість і шорсткість обробленої поверхні зубів колеса. Також розроблено математичну модель розрахунку ефективності фрез із роздільною схемою формоутворення в діапазоні кількостей зубів z = 30 - 90, де при значно меншому, ніж для стандартних фрез профільному куті зубів, розрахункова висота хвилі в 2,5 рази менше, що свідчить про можливість суттєвого підвищення подачі інструмента.Розроблено математичну модель розрахунку систематичних помилок профілювання та точності оброблення шевронних зубів архімедовими черв'ячними фрезами за рахунок порівняльного теоретичного аналізу органічних похибок профілювання великомодульних черв'ячних фрез зі стандартним профільним кутом оригінального контуру інструментальної рейки та спеціальних черв'ячних фрез із роздільною схемою формоутворення зі зменшеним профільним кутом оригінального контуру.Розроблено методику проведення експериментальних досліджень різальних властивостей черв'ячних фрез із роздільною схемою формоутворення.За наслідками експериментальних та виробничих досліджень отримані залежності, які характеризують динаміку процесу різання новим інструментом, його ріжучі здатності, а також вплив факторів на хвилястість, шорсткість і точність обробленої поверхні зубів. Розроблено практичні рекомендації щодо використання.^UThe thesis is devoted to the development of processes for improving the efficiency of mechanical processing of hardened large-module chevron wheels with special cutters during high-speed gear milling, which is an urgent task of modern mechanical engineering.The scheme of the cutting process with worm cutters with a separate shaping scheme due to the contact field of the cutter cutting is investigated and implemented. A geometric model of the kinematics of the process of processing teeth with a worm cutter is developed with the differentiation of the cutting work by each of its teeth in the contact field of cutting and the nature of the cutting of the teeth of the cutter into the metal of the 24 workpiece is clarified. The analysis of the process of cutting teeth is considered as the trajectory of movement of any point of the cutting edge of each of them in the kinematics of mutual movements of the tool and the workpiece.The influence of the trajectories of the cutting edges of the milling cutter teeth on the thickness of the cut layer, the wear of the milling cutter, on the undulation and roughness of the treated surface of the wheel teeth is studied. A mathematical model has also been developed for calculating the efficiency of milling cutters with a separate shaping scheme in the range of the number of teeth z = 30-90, where, with a much smaller profile angle of the teeth than for standard milling cutters, the calculated wave height is 2.5 times less, which indicates the possibility of a significant increase in the tool feed.A mathematical model has been developed for calculating systematic profiling errors and the accuracy of processing Archimedean chevron teeth with worm cutters due to a comparative theoretical analysis of organic profiling errors of large-module worm cutters with a standard profile angle of the original contour of the tool rail and special worm cutters with a separate shaping scheme with a reduced profile angle of the original contour.A method for conducting experimental studies of the cutting properties of worm cutters with a separate shaping scheme has been developed. Practical recommendations for use have been developed.

Дисертаційну роботу присвячено розв’язуванню актуального науковотехнічного завдання – нормалізування напруженого стану деревинорізальних круглих пилок. Численними експериментальними та теоретичними дослідженнями доведено, що основною причиною втрати працездатності круглих пилок, виявляються напруження, спричинені відцентровими силами та нерівномірним нагріванням пилкового диска. У сучасній науковій та виробничій практиці розроблено та застосовують низку способів компенсації нерівномірних напружень, таких як застосовування проковування та вальцювання дисків, досконаліших конструкцій пилок і пилкових агрегатів. У тому числі як найефективнішого і який не вимагає значних матеріальних витрат виокремлюють способа створювання компенсаційних прорізей. Однак конструкцію прорізей різні фірми, які виготовляють круглі пилки, вибирають інтуїтивно, а обґрунтованість тієї чи іншої форми прорізей, зазвичай, доводять експериментальними методами. Для проведення експериментальних досліджень розроблено загальну методологію, в основу якої покладено методику математичного планування експерименту, сучасну вимірювальну техніку, обробляння результатів на сучасних ПЕОМ. Розроблено і виготовлено на базі модернізованого токарного верстата моделі 1К62 експериментальне устатковання, яке дає змогу дослідити статичну жорсткість дисків пилок за розробленою методикою. Запропоновано нову конструкцію круглої пилки з прорізями у вигляді спіралей Архімеда, яка у процесі експериментів порівнюється зі стандартними пилками.^UThe dissertation deals with solving an urgent scientific and technical problem - the normalization of the stress state of wood-working circular saws, that is, an increase in efficiency of using wood-working circular saws. Numerous experimental and theoretical studies have shown that the main cause of the loss of circular saw performance are stresses caused by centrifugal forces and uneven heating of the saw blade. In modern scientific and industrial practice, a number of methods have been developed and applied to compensate for uneven stresses, such as the use of forging and rolling discs, more advanced designs of saws and saw units. Among them, the method of creating compensation slots is singled out as the most effective one and which does not require significant material costs. However, the design of slots is chosen intuitively by different companies that manufacture circular saws and the validity of choosing a particular shape of slots, as a rule, is usually supported by experimental methods. A general methodology has been developed for conducting experimental studies, which is based on the method of mathematical planning of the experiment, modern measuring techniques, and processing the obtained results on modern PCs. An experimental installation has been developed and manufactured on the basis of the upgraded 1k62 lathe, which makes it possible to study the static stiffness of saw blades according to the developed method. A new design of a circular saw with slots in the form of Archimedes spirals is proposed, which in the course of experiments is compared with standard saws. In order to conduct experiments on determining the noise levels of saws based on mathematical planning, two variable factors were selected: the area of the compensation slot, and the second factor - the angular orientation of the compensation slot.