14-15 2016 MATERIALS OF IV-th INTERNATIONAL SCIENTIFIC ...atmconf.vntu.edu.ua/materialy2016.pdf ·...

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

Житомирський державний технологічний університет

Технічний університет ім. Георгія Асакі, м. Ясси, Румунія

Університет Лінчопінга, Швеція

Департамент енергетики, транспорту та зв’язку Вінницької міської ради

МАТЕРІАЛИ

ІV-ої МІЖНАРОДНОЇ НАУКОВО-ПРАКТИЧНОЇ

ІНТЕРНЕТ-КОНФЕРЕНЦІЇ

“ПРОБЛЕМИ I ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ АВТОМОБІЛЬНОГО

ТРАНСПОРТУ”

14-15 квітня 2016

MATERIALS

OF IV-th INTERNATIONAL SCIENTIFIC PRACTICAL

INTERNET-CONFERENCE

“PROBLEMS AND PROSPECTS OF AUTOMOBILE TRANSPORT”

ВНТУ, Вінниця, 2016

УДК 629.3

Відповідальні за випуск В.В. Біліченко, В.А. Кашканов

Рецензенти: Поляков А.П., доктор технічних наук, професор

Анісімов В.Ф., доктор технічних наук, професор

Матеріали IV-ої міжнародної науково-практичної інтернет-

конференції «Проблеми і перспективи розвитку автомобільного

транспорту», 15-16 квітня 2016 року: збірник наукових праць /

Міністерство освіти і науки України, Вінницький національний

технічний університет [та інш.]. – Вінниця: ВНТУ, 2016. – 139 с. Збірник містить Матеріали IV-ої міжнародної науково-

практичної інтернет-конференції за такими основними напрямками:

проблеми та перспективи розвитку автомобільного транспорту та

транспортних засобів; сучасні технології на автомобільному транспорті;

транспортні системи, логістика, організація і безпека руху; сучасні

технології організації та управління на транспорті; системотехніка і

діагностика транспортних машин; стратегії, зміст та нові технології

підготовки спеціалістів з вищою технічною освітою в галузі

автомобільного транспорту.

Роботи публікуються в авторській редакції. Редакційна колегія не

несе відповідальності за достовірність інформації, яка наведена в

роботах, та залишає за собою право не погоджуватися з думками авторів

на розглянуті питання.

УДК 629.3

© Вінницький національний технічний

університет, укладання, оформлення, 2016

ЗМІСТ

(CONTENTS)

Бідняк М.Н. Особливості традиційного і сучасного управління .................................... 5

Колесніков В.О., Нестеров А.О., Глюзицький О.О. Застосування можливостей

обчислювального матеріалознавства та ІТ технологій для розробки автомобільних

деталей ................................................................................................................................. 6

Подригало М.А., Коробко А.І., Назарко О.О. Радченко Ю. А. Конструкція стенду

для випробувань стоянкових гальмівних систем ........................................................ 13

Дударенко О.В., Сосик А.Ю., Щербина А.В. Использование МЭМС датчиков при

испытаниях автомобилей на управляемость и устойчивость ...................................... 15

Колесников В.А., Сыроваткин С.В., Колесникова Е.Б. Использование технологий

виртуальной реальности для подготовки специалистов в области автомобильного

транспорта .................................................................................................................... 18

Біліченко В.В., Романюк С.О., Тодорашко Г.Ю. Особливості діагностування та

обслуговування пневматичних підвісок на вантажних автомобілях ............................ 23

Великодний Д.О., Вдовиченко В.О. Підвищення ефективності взаємодії міського

пасажирського транспорту в пересадочному транспортному вузлі ............................. 25

Балицький О.І., Еліаш Я., Колесніков В.О., Іваськевич Л.М., Мочульський В.М.,

Гребенюк С.О., Глюзицький О.О. Дослідження матеріалів для розробки гібридних

автомобілів ................................................................................................................... 28

Сітовський О.П., Кашуба А.М. Перспективи розвитку джерел енергії для

електромобілів .............................................................................................................. 39

Жук А.О., Когут В.І., Салавор О.М. Заходи, спрямовані на розвиток

автотранспортної системи України .............................................................................. 41

Кашканов А. А. Невизначеність значень усталеного сповільнення та гальмівного

шляху в розслідуванні дорожньо-транспортних пригод .............................................. 45

Колесніков В.О., Глюзицький О.О. Застосування можливостей нових технологій та

прикладного матеріалознавства для впровадження автомобільних матеріалів ........... 49

Кривошапов С.И. О необходимости разработки норм часового расхода топлива для

транспортных машин .................................................................................................................... 58

Балицький О.І., Колесніков В.О., Хмель Я., Лопаткін І.О., Черняхов П.І.

Дослідження зносостійкості матеріалів для деталей транспорту ................................. 60

Романюк С.О., Яновий Д.Г. Фактори впливу на розвиток ринку вантажних

перевезень в Україні .................................................................................................... 65

Балицький О.І., Колесніков В.О., Гаврилюк М.Р., Ріпей І.В., Гарда В.М.,

Нестеров А.О. Дослідження змащувальних охолоджуючих рідин для обробки

деталей транспорту ..................................................................................................... 67

Жук А.О., Когут В.І., Салавор О.М. Пневмодвигуни на сучасних автомобілях .......... 74

Рациборинський В.В. Перспективи рішення проблеми безпеки дорожнього руху в

різних країнах ............................................................................................................. 79

Пилипенко О.М., Шльончак І.А. Дослідження роботи дизеля в газодизельному циклі 84

Рубан Д.П. Рубан Г.Я. Існуючі дослідження по визначенню термінів експлуатації

автобусів 88

Гнатов А.В., Аргун Щ.В., Підгора О.В. Сучасні технології на автобусному

транспорті .................................................................................................................... 93

Кужель В.П. Програмна реалізація методики визначення дальності видимості

дорожніх об’єктів в темну пору доби .......................................................................... 98

Смирнов Є.В. Цільова функція визначення оптимальної стратегії технічного

розвитку автотранспортного підприємства .................................................................. 101

Дембіцький В.М. Ідентифікація складових ККД під час рекуперативного

гальмування ................................................................................................................. 104

4

Мурований І.С., Бучма Т.І. Проблеми та перспективи розвитку автомобільного

транспорту України ..................................................................................................... 106

Литвишко Л.О. Пріоритети розвитку автотранспортної галузї у розрізі «Дорожньої

карти» ........................................................................................................................... 108

Кашканов В.А., Гібкова К.І. Сучасні підходи до визначення енергії пластичного

деформування конструкцій транспортних засобів при ДТП ........................................ 109

Мурований І.С., Середа А.О. Проблеми та перспективи розвитку автомобільного

транспорту .................................................................................................................... 113

Біліченко В.В., Петрук Б.О. Принципи організації руху міського пасажирського

транспорту ................................................................................................................... 115

Романюк С.О., Дорощук О.І. Ідентифікація ознак проекту регіонального

партнерства автотранспортних підприємств в розвитку системи технічної

підготовки автотранспортних засобів .......................................................................... 118

Музильов Д.О., Волченко А.О. Іновації в системі екстреного гальмування для

сучасних автомобілів .................................................................................................... 122

Воробьев Ю.А., Устименко А.С., Клец Д.М. Повышение ресурса и точности работы

задних поворотно-сдвижных платформ осмотровых ям участков «развал-

схождение» ................................................................................................................... 125

Горяинов А.Н. Диагностические показатели в системах перевозки грузов ................. 128

Музильов Д.О., Бережна Н.Г. Застосування логістичного підходу під час вибору

складу збирально-транспортного комплексу 132

Терещенко О.П., Поляков А.П., Терещенко Є.О. Запровадження нових та

реорганізації діючих маршрутів руху приміських автобусів ....................................... 134

Поляков А.П., Пушкар О.В. Застосування тренажерних комплексів при проектувані

та розробці бойових машин .......................................................................................... 135

Поляков А.П., Карбівський А.В. Дослідження зміни техніко-економічних показників

дизеля ЯМЗ-265.10 шляхом зміни параметрів розпилювача та камери згорання ........ 136

Поляков А.П., Караван А.А., Миронюк М.Ю. Аналіз методів діагностики матеріалів і

конструкцій та прогнозування показників надійності .................................................. 138

5

УДК 330.839

Бідняк М.Н., д.т.н., проф.

ОСОБЛИВОСТІ ТРАДИЦІЙНОГО І СУЧАСНОГО УПРАВЛІННЯ

В умовах нестабільності зовнішнього середовища, знання і розуміння логіки розвитку процесу організації управління стає необхідною умовою для підтримки конкурентоспроможності і розвитку організації.

Однією з особливостей ситуації, в якій формуються ринкові відносини в Україні, є наявність суттєвого економічного потенціалу, який був створений у минулому, не на ринкових принципах.

Сьогодні продуктивність і ефективне його використання можливе лише на основі адекватної ринкової системи управління виробничими суб’єктами. По суті, ми маємо справу з ситуацією, коли причина і наслідок залежно від конкретно-історичних умов міняються місцями. Те, що спочатку було наслідком економічного розвитку починає відігравати роль причини, основи розвитку.

Основне завдання менеджменту – мобілізація сил організації для вирішення відомих і визначених завдань. Критеріями його є ефективність того, що вже робиться і адаптація до зовнішніх змін. Підприємництво і нововведення, окрім систематичного дослідження, знаходилися поза сферою менеджменту. Стимулюючим чинником у виникненні потреб наукового управління була наявність великих і складних виробничих організацій, для яких традиційні системи управління не придатні.

Увага на управлінську сторону діяльності і майже повну зневагу підприємництвом, як однією з функцій менеджменту відображало реальність, властиву економіці першої половини XX сторіччя. Це був період високотехнологічної і підприємницької спадкоємності, період, який вимагав швидше адаптації, чим нововведень, і здатності робити краще, ніж сміливості робити інакше.

Основна увага менеджменту приділялася робітникові фізичної праці – кваліфікованому або малокваліфікованому – який розглядався і як один і ресурсів, і як один з основних елементів витрат.

Менеджмент розглядався незалежно від культурних цінностей і особистих поглядів, подібно до елементарних операцій арифметики, законам фізики або інженерним розрахункам.

Менеджмент являвся результатом, наслідком економічного прогресу. Він з’явився, коли бізнес переріс господаря, який робив все сам. Менеджмент виник перш за все на підприємствах, які з самого початку були великими. У ті ж сфери економіки, де переважали невеликі підприємства, менеджмент прийшов пізніше. Деякі з них до теперішнього часу керуються за принципом: господар робить все сам, має в кращому разі лише «помічників».

Нова парадигма управління базується на системно-ситуаційному та інформаційному підході. Головні передумови успіху лежать не в середині, а поза фірмою. Успіх залежить від того, наскільки вдало фірма пристосовується до зовнішнього середовища. Ситуаційний підхід є відповіддю на дію зовнішнього середовища. Організаційні механізми пристосовуються до виявлення нових проблем і прийняття нових рішень.

Втіленням нового підходу стало стратегічне управління, яке базується на плануванні потенціалу фірми розробкою її стратегії на основі прогнозів майбутнього стану середовища. Зміну ситуації викликає зміна стратегії. Нова концепція управління диктує нові установки персоналу, нову управлінську культуру (прагнення до радикальних змін, готовність до ризику, орієнтацію на освоєння нових можливостей).

Отже, менеджмент необхідно розглядати і як точну, і як гуманітарну науку, і як суму результатів, які можна об’єктивно перевірити і підтвердити, і як суму переконань і досвіду.

Ефективне управління – основа економічного і соціального розвитку. Аналіз основних положень, теорій і практики менеджменту і завдань, які він

покликаний вирішувати в процесі організації і здійснення підприємницької діяльності, приводить до висновку про необхідність розробки концепції менеджменту, як основи розвитку сучасного підприємництва, стосовно умов розвитку ринкових відносин в Україні.

Бідняк Михайло Нестерович – д.т.н., проф., завідувач кафедри «Менеджмент»,

Національний транспортний університет.

6

УДК 539.2:541.1:620.1

Колесніков В.О., к.т.н., доц.; Нестеров А.О., Глюзицький О.О.

ЗАСТОСУВАННЯ МОЖЛИВОСТЕЙ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОГО

МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА ТА ІТ ТЕХНОЛОГІЙ ДЛЯ РОЗРОБКИ

АВТОМОБІЛЬНИХ ДЕТАЛЕЙ

В роботі в стислій формі на основі аналізу доступних даних, намагались провести

зв'язок між сучасними тенденціями, щодо розвитку в автомобілебудуванні, IT технологіями

та впровадженням нових матеріалів.

Стрімке виснаження природних ресурсів, а також розвиток науки і техніки сприятиме

створенню нових матеріалів, що володіють більш високим комплексом властивостей в

порівнянні з вже існуючими. Одним з пріоритетні наукових напрямків в цій галузі є

обчислювальне матеріалознавство (computational materials science) [1 - 4]. Даний науковий

напрям об'єднує в собі цілий комплекс взаємопов'язаних напрямків: фізичне

матеріалознавство, інформатику, фізику, хімію. Причому розвиток нанотехнологій зумовило

розвиток такого напрямку, як обчислювальна хімія (computational chemistry). Обчислювальна

хімія фактично являє собою новий спосіб проведення наукових досліджень в хімії -

комп'ютерний експеримент і комп'ютерне моделювання. Традиційно експериментатори

проводять хімічні експерименти з реальними хімічними системами, а потім теоретики

пояснюють результати цих експериментів в рамках розвинених моделей і теорій. Такий

підхід до останнього часу був успішним. Сьогодні ми знаємо основні закони, що описують

хімічні явища і процеси. Однак часто їх точний аналітичний опис можливо тільки в разі дуже

простих моделей. Наближені аналітичні методи дозволяють розширити набір вирішуваних

завдань. Розвиток комп'ютерів протягом останніх 60 років дав можливість вирішувати багато

проблем не тільки в разі спрощених моделей, але і для реальних хімічних процесів і структур

[5].

Метою роботи було зробити аналіз існуючих даних, стосовно можливостей сучасних

ІТ технологій та прикладного матеріалознавства для застосування в автомобілебудуванні.

Існує два підходи до проблем хімії: обчислювальна квантова хімія і необчислювальна

квантова хімія. Обчислювальна квантова хімія має справу з чисельними обчисленнями

електронних структур молекулярних систем ab initio і напівемпіричні методи, а

необчислювальна квантова хімія з отриманням аналітичних виразів для властивостей

молекулярних структур і хімічних реакцій. Журнали по обчислювальної хімії: Reviews in

Computational Chemistry http://www.chem.iupui.edu/rcc/rcc.html, а також Journal of Theoretical

and Computational Chemistry http://www.worldscinet.com/jtcc/jtcc.shtml . Наукові та технічні

досягнення в цій галузі обчислювального матеріалознавства висвітлюються в періодичному

журналі «Computational Materials Science» видавництва ELSIVIER (www.elsivier.com).

Ab initio (лат. Від початку) в фізиці - рішення задачі з перших основних принципів без

залучення додаткових емпіричних припущень. Зазвичай мається на увазі пряме рішення

рівнянь квантової механіки. Незважаючи на назву при цьому часто робляться будь-які

припущення та спрощення. Дані спрощення дозволяють розраховувати системи з великим

числом атомів або атоми, що має більше число електронів. Прикладом такого спрощення є

використання PAW-потенціалів. Термін фактично називає один із напрямів сучасної

теоретичної фізики твердого тіла. Це означає сукупність фізичних наближень, процедур

обчислення і оптимізації, що використовуються для розрахунку електронних і фононних

спектрів з метою знаходження термодинамічних і кінетичних характеристик матеріалу, таких

як коефіцієнт теплового розширення, електрична провідність та інші. Наприклад, для

розрахунку енергії сублімації атома використовується різниця енергій атома в кристалічному

стані і ізольованого атома, поміщеного в осередок великого розміру (що аналогічно вільному

атому). Першими з серйозних досягнень в цьому напрямку можна вважати концепцію Гартрі

7

поля і рівняння Хартрі і їх прямі уточнення, рівняння Хартрі-Фока. Ці рівняння з різними

варіаціями є основою обчислювальних методів в квантової хімії.

Останнім часом все більшого поширення у фізиці твердого тіла набувають методи ab

initio розрахунків, засновані на використанні методу функціонала щільності.

Перевагою розрахунків з перших принципів є точний опис атомної взаємодії з

урахуванням квантових ефектів. Недоліком - неможливість розрахунку за розумний час

систем з досить великим числом атомів (на практиці рідко більше 100). Якщо розташувати

сучасні методи моделювання, які використовуються у фізиці, за зростанням розмірів

модельованих систем і часу моделювання, то картина вийде наступною:

1. Ab initio методи, які не використовують наближень.

2. Ab initio методи, які використовують наближення.

3. Методи молекулярної динаміки, що використовують полуемпіричні потенціали;

4. Метод Монте-Карло.

5. Методи кінцевих елементів.

Аналогічно від 1-5 збільшується кількість спрощень і наближень, які можуть впливати

на коректність одержуваного результату [6].

Наведемо короткий перелік комп'ютерних програм і додатків, що стосуються

розглянутих вище наукових напрямків: Gaussian, GAMESS, HONDO, MOLCAS, MOLPRO,

MPQC, NAMD, Priroda, PQS, PSI, Q-Chem, TURBOMOLE, GROMACS, FANTOM, Ascalaph

Designer, NWCHEM, CPMD, ABINIT, VASP, WIEN2K, ORCA, CRYSTAL, PC GAMESS.

Професор факультету наук про Землю і факультету фізики і астрономії Університету

штату Нью-Йорк Оганов Артем у 2006 р спільно з Коліном Гласом створив новий метод,

названий USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography), що дозволяє

розрахувати структуру мінералу для заданих температури і тиску виходячи тільки з

хімічного складу [7, 8]. Комп'ютерна програма USPEX дозволяє передбачити структуру

мінералу тільки за хімічною формулою, при будь-яких значеннях температури і тиску, з

практично гарантованим, достовірним результатом, що відкриває просто неймовірні

горизонти в синтезі нових речовин з абсолютно новими властивостями. В галузі

матеріалознавства команда А. Оганова намагається прийти до нових надтвердих (в ідеалі -

твердіші за алмаз) і надпровідних матеріалів, а також до вивчення нових матеріалів для

водневої енергетики [9].

Якщо ви знаєте кристалічну структуру, то не становить труднощів з допомогою

сучасних методів прорахувати навіть дуже складні властивості речовини і зрозуміти, чи буде

ця речовина корисною для вас чи ні. Зазвичай експериментатори йдуть в лабораторію,

створюють нові з'єднання під різними температурами і тисками, кожен раз вимірюють

властивості, кожен раз вимірюють структуру - і після 10 тисяч спроб можуть виявити один

цікавий матеріал. Але, як ви дізнаєтеся структуру речовини, якщо вона ще не синтезована?

Метод застосовує рідкісну сітку всій області пошуку. Розрахунок розуміє, де найбільш

вигідна область, і все більше і більше структур випробують саме цю низьку енергетичних

областей до тих пір, поки найстійкіша структура не буде знайдена [10].

Широке застосування отримали методи: клітинних автоматів (cellular auto-mata),

динаміки дислокацій (dislocation dynamics), Мережеві методи або вузлові моделі (network

(vertex) models), метод молекулярної динаміки [3].

Ці три методи мають такі загальні особливості:

1) моделювання здійснюється чисельним рішенням системи диференціальних-рівнянь

з використанням методу скінченних різниць;

2) вони дискретні як у просторі, так і в часі;

3) мікроскопічний підхід, заснований на диференційно різницевих рівняннях, які

описують статистичні і динамічні властивості елементарних дефектів кристалічної будови;

4) вони моделюють мікроструктуру, описуючи і пояснюючи багато явищ взаємодії

(взаємодія дефектів на кордоні зерна, домішок, сегментів дислокацій і т.д.);

5) застосовуються детерміновані і статистичні методи моделювання.

8

Наведемо приклад обчислювального пошуку нових органічних напівпровідників [10].

Основою дослідження сталі опубліковані статті японських учених з Університету Хіросіми,

які показали відносно простий спосіб отримання органічного напівпровідника, що

позначається як дінафто [2,3-b: 2 ', 3'-f] тієно [3,2-b] тіофен (на малюнку нижче він

відзначений цифрою 1) і оцінили перспективи його застосування в польових транзисторах.

Як з'ясувалося, з'єднання 1 забезпечує хорошу рухливість і, що важливо, демонструє високу

високу стійкість на повітрі. Остання властивість вигідно відрізняє дінафто [2,3-b: 2 ', 3'-f] тієно

[3,2-b] тіофен від відомого і поширеного органічного напівпровідника пентацена.

Рис. 1 – Структури дінафто [2,3-Ь: 2 ', 3'-е] тієно [3,2-b] тіофену і семи його похідних

(ілюстрація з журналу Nature Communications)

Автори, продовживши роботу колег, намагалися відшукати похідні сполуки 1, які

мали б ще більш привабливі характеристики. Використовуючи квантові і молекулярно-

механічні моделі, вони протестували сім кандидатів, а потім вибрали одне з'єднання, яке

виявилося найперспективнішим. Синтезувати його було нескладно, оскільки загальну

технологію вже випробували японці.

Спочатку американці створили на базі отриманого напівпровідника тонкоплівкові

транзистори з 40-нанометровим шаром [4] і золотими електродами стоку і витоку. У

наступних експериментах було зареєстровано відношення струмів в відкритому і закритому

стані, приблизно рівне 4 • 106, де середня рухливість носіїв в 0,51 ± 0,06 см

2•В

–1•с

–1, причому

шестимісячне зберігання на відкритому повітрі ніяк не позначилося на параметрах

транзисторів. Зазначена рухливість невелика, що пояснюється недостатньо високим

ступенем очищення матеріалу.

Після цього вчені приступили до випробувань польових транзисторів на моно-

кристалах. Тут рухливість носіїв доходила вже до 12,3 в режимі насичення і 16,0 см2•В

–1•с

–1 в

лінійному режимі, що можна назвати чудовим результатом: далеко не всі органічні

напівпровідники дають рухливість вище 10 см2•В

–1•с

–1.

Шестимісячне витримування таких пристроїв на повітрі призводило до зниження

рухливості, але зміни становили менше 10%. Аналогічні обчислювальні методи хіміки

використовують для відбору органічних молекул, які могли б знадобитись виробникам

сонячних елементів. Дослідники планують розглянути близько 3,5 млн з'єднань, відзначити

тисячу найцікавіших і опублікувати відповідні тисячі даних розрахунків.

Значних результатів в області обчислювального матеріалознавства можна досягти

завдяки грід-обчисленнням. Грід-обчислення (англ. Grid - решітка, мережа) - це форма

розподілених обчислень, в якій «віртуальний суперкомп'ютер» представлений у вигляді

кластерів, з'єднаних за допомогою мережі, слабозв'язаних, гетерогенних комп'ютерів, що

працюють разом для виконання величезної кількості завдань (операцій, робіт). Ця технологія

застосовується для вирішення наукових, математичних задач, що вимагають значних

обчислювальних ресурсів. Наприклад, Грід-cистема ЦЕРНу, призначена для обробки даних,

9

одержуваних з Великого адронного коллайдера, має ієрархічну структуру. Сама верхня точка

ієрархії, нульовий рівень - CERN (отримання інформації з детекторів, збір «сирих» наукових

даних, які будуть зберігатися до кінця роботи експерименту).

Розвиток комп'ютерних технологій дозволяє проводити моделювання мікроструктури

на різних рівнях ієрархії, враховувати вплив легуючих елементів на міцність і фізико-

механічні властивості як матеріалу, так і деталі і самої конструкції, враховувати вплив різних

середовищ (наприклад, воденьвмісних) [13 - 16].

В теперішній час застосування нових технологій дозволяє проводити деякі

розрахунки властивостей майбутніх матеріалів. Так Біл Гейтс є одним з співзасновників

компанії Терра. Він стверджує, що сьогодні компанія здатна проводити розрахунки

матеріалів, які ще не створені. Також для прикладу відзначимо, що дослідники з

університету Кентуккі (University of Kentucky, UK), лише за допомогою комп’ютерного

моделювання, створили новий матеріал, що складається з суміші кремнію, азоту і бору, яка

утворює гексагональну структуру товщиною в один атом, дуже схожу на графен. Всі

розрахунки проведені лише теоретично. Зараз команда працює з дослідниками в

Університеті Луїсвілл (University of Louisville, UL), США, щоб створити матеріал в

лабораторних умовах [17]. Таким чином ми можемо також пропонувати спочатку проводити

розрахунки матеріалу за допомогою сучасних комп'ютерних програм, а вже потім їх

реалізовувати на практиці.

Наведемо невеликий перелік пакетів комп'ютерних програм [18], що можуть бути

використані для розрахунку властивостей деталей в період експлуатації автомобіля. Так за

заявкою виробника MSC.ADAMS - це найкраща на ринку програмна система, призначена

для віртуального моделювання складних машин і механізмів (рис. 2).

а) б)

Рис. 2 – Інтерфейс програми MSC.ADAMS – (а), моделювання навантаження елементів

підвіски легкового автомобіля в повній нелінійній постановці – (б) [18]

Нові можливості реалізовані в лінійці програмних продуктів ANSYS 13.0 [19].

Головною перевагою роботи з геометрією в ANSYS є її сумісність з PDM-системою

Teamcenter Engineering і сучасними CAD-редакторами, такими як Pro / ENGINEER,

SolidWorks, Solid Edge, CATIA, Autodesk Inventor, NX Siemens, і ін. У 13-й версії з'явилися не

тільки інтерфейси для останніх релізів цих CAD-систем, але і підтримка читання нових

форматів, наприклад геометрії з баз даних GAMBIT, JT Open від Siemens PLM і файлів Pro /

ENGINEER, читання яких не вимагає установки самої програми.

У новій версії з'явилася повноцінна підтримка асоціативних копій елементів геометрії

(Instance), яка значно підвищує продуктивність і скорочує час створення сітки кінцевих

елементів, так як вона є однаковою для всіх копій (рис. 3 а). Тепер асоціативні копії можна

не тільки імпортувати з CAD-редактора, але і призначати в самому DesignModeler.

10

а) б)

Рис. 3 – Приклад використання асоціативних копій – (а), модель ущільнення в блоці

циліндрів – (б) [19]

Одним з важливих моментів в 13-й версії є поява двох методів оптимізації рішення.

Перший метод - TBD - шляхом переміщення вузлів сіткової моделі в ході рішення змінює

геометрію розрахункової області так, щоб поліпшити задану характеристику (цільову

функцію). Другий метод - Adjoint Solver - дозволяє отримати інформацію про те, як слід

змінити форму обтічного тіла або форму стінок проточної частини, щоб зменшити лобовий

опір або гідравлічні втрати. Розширення можливостей FLUENT торкнулося також

моделювання турбулентності. Нова «вбудована» E-LES-модель дозволяє вирішувати великі

турбулентні вихори тільки в заданій частині розрахункової області, в той час як в решти

пунктів області турбулентні ефекти враховуються як "осреднені" за допомогою RANS-

моделей. Інтерфейс між RANS і LES становить зміна від стаціонарної (змодельованої)

турбулентності до нестаціонарної (розрахованої) турбулентності

(рис. 4 а, б).

а) б)

Рис. 4 – Зони рекомендованої корекції форми кузова за критерієм лобового опору – (а),

застосування SAS-моделі. Вихрові структури за колесом боліда F1 – (б) [19]

У FLUENT тепер доступна модель турбулентності адаптуемого масштабу (SAS). Дана

модель, більш продуктивна за часом в порівнянні з іншими моделями вихорів (LES / DES),

дозволяє отримати якісні результати для відривних течій, коли використання стандартних

RANS-моделей в нестаціонарної постановки некоректно.

11

Вперше з'явилася можливість моделювання систем з циклічною симетрією. Тепер

можна проводити модальний аналіз з урахуванням гармонік коливань в рамках Workbench

без використання спеціальних команд.

Для роботи з композитами компанія ANSYS представила новий метод VCCT,

призначений для моделювання механіки тріщин, який на даний момент підтримує плоске і

осесиметричне ПДВ.

а) б)

Рис. 5 – Модель автомобільного колеса з використанням нового елемента HSFLD241- (а),

жєорсткі та деформуємі деталі підвіски автомобіля в модулі Rigid Dynamics – (б)

Крім того, ANSYS представила кілька нових типів кінцевих елементів, які роблять

його ще більш універсальним інструментом.

Висновки. Обчислювальне матеріалознавство буде розвиватися паралельно з такими

напрямами, як обчислювальна хімія, інформаційні технології і т.д. Підвищити ефективність

розрахунку властивостей нових матеріалів можна завдяки застосуванню грід-обчислень. В

цілому це дозволить створювати нові матеріали, минаючи «проміжні сплави», що не

володіють необхідним комплексом властивостей, що має істотно відбитися як на

економічній, так і на екологічної складових наукових проектів. Можливості ІТ технологій

дозволяють проводити моделювання нових матеріалів, деталей, вузлів, механізмів, які

знайдуть широке застосування в автомобільній галузі.

Список літературних джерел

1. В.А. Колесников, А.И. Балицкий, О.А. Погорелов, В.В. Кузнецов, А.В. Калинин

Краткий обзор новых достижений в области вычислительного материаловедения // Вісник

Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля № 9 (180) Ч.2. 2012.

- С. 58 – 63.

2. Аптекарь М.Д., Колесников В.А., Кузнецов В.В. Краткий обзор нових достижений в

области вычислительной химии и материаловедения, как инструмента экологической

безопасности // Вісник СНУ ім. В. Даля № 2 (173) 2012 – с. 279 – 284.

3. Кундас С. П. Вычислительное материаловедение – современное состояние и

перспективы развития XLIII Международная конференция «Актуальные проблемы

прочности» 27 сентября – 1 октября 2004 г., Витебск, Беларусь. С. 3 – 10.

4. Dierk Raabe Computational materials science, Wiley-VCH, 1998 – 380 р.

5. Вычислительная химия. [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://ru.wikipedia.org/wiki.

6. Ab initio. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://ru.wikipedia.org/wiki.

http://ru.wikipedia.org/wiki


12

7. Артем Оганов – в рейтинге 50-и россиян, добившихся успеха за пределами России.

[Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.yerkramas.org/2011/10/24.

8. Oganov A.R., Glass C.W. Crystal structure prediction using evolutionary algorithms:

principles and applications // J. Chem. Phys. 2006. No. 124, art. 244704.

9. USPEX Артема Оганова. [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://www.scientific.ru/trv/2008/004/oganov_uspex.html.

10. Как научить компьютер открывать новые материалы. [Електронний ресурс]. –

Режим доступу: http://polit.ru/article/2011/08/18/oganov2011txt.

11. Вычислительный поиск новых органических полупроводников.

[Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.nanonewsnet.ru/news/2011.

12. Грид. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://ru.wikipedia.org/wiki.

13. Верительник Е.А., Колесников В.А., Колесникова Е.Б. Новые компьютерные

программы для расчета прочностных свойств материалов и конструкций. ЧАСТЬ 1. // Вісник

Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля // Вид-во СНУ ім.

В.Даля, 2010. – № 9(151). – Частина 2. – с.11 - 15.

14. Колесников В.А. Развитие новых компьютерных технологий в Германии // Вісник


В.Даля, 2008. – № _6(124). Частина 2. – С.170-175.

15. Тупельняк О. Л., Колесников В.А., Савченко Е. А., Курылёв В. О. Краткий обзор

возможностей компьютерного атомно-кристаллического моделирования материалов // тези

доповідей Міжнародна науково-практична конференціїя"Комп’ютерні науки для

інформаційного суспільства", 22-23 грудня 2010 року, м. Луганськ. – С. 78. – 80.

16. Колесніков В.О., Дев’яткін Ю. С., Дев’яткін Д. С. Комп’ютерне моделювання сплавів

з урахуванням впливу водню / ХХI відкрита науково-технічна конференція молодих

науковців і спеціалістів КМН – 2009 // Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН

України. – Львів. – 2009. – С. 258 – 261.

17. Винайдено матеріал, який побив рекорди графена. [Електронний ресурс]. – Режим

доступу: http://weua.biz/tech/vinajdeno-material-yakij-pobiv-rekordi-grafena/8598/.

18. САПР для машиностроения и промышленного производства / Инженерные

расчеты и моделирование технологических процессов / MSC.ADAMS.

[Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.cad.ru/ru/software/detail.php?ID=3183.

19. Новые возможности ANSYS 13.0. [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://www.sapr.ru/Article.aspx?id=22141.

Колесніков Валерій Олександрович – к.т.н., м.н.м. сумісник лабораторії водневої

стійкості конструкційних сплавів відділу фізичних основ руйнування та міцності матеріалів в

агресивних середовищах Фізико-механічного інституту ім. Г.В. Карпенка Національної

академії наук України; доцент кафедри технологій виробництва і професійної освіти ДЗ

"Луганский національний університетет ім. Тараса Шевченка",

м. Старобільськ.

Нестеров Артем Олександрович – магістрант кафедри технологій виробництва і

професійної освіти ДЗ "Луганский національний університетет ім. Тараса Шевченка", м.

Старобільськ. Глюзицький Олександр Олександрович – магістрант кафедри технологій

виробництва і професійної освіти ДЗ "Луганский національний університетет ім. Тараса

Шевченка", м. Старобільськ.


13

УДК 629.3

Подригало М. А., д.т.н., проф.; Коробко А. І., к.т.н., доц.;

Назарко О. О., к.т.н.; Радченко Ю. А.

КОНСТРУКЦІЯ СТЕНДУ ДЛЯ ВИПРОБУВАНЬ

СТОЯНКОВИХ ГАЛЬМІВНИХ СИСТЕМ

Розглянуто методи і конструкції стендів для випробувань стоянкових гальмівних

систем транспортних засобів. Запропоновано конструкцію випробувального стенду.

Наведено його основні параметри. Компактність і простота конструкції стенду

дозволяють використовувати його як в наукових, так і в навчальних цілях.

Гальмівні механізми є найбільш важливими елементами гальмівного керування, що

поглинають і розсіюють енергію яка виділяється при гальмуванні. Тому якість, ефективність

і стабільність роботи гальмівних механізмів є об’єктом уваги вчених і конструкторів, які

працюють в галузі сільськогосподарського машинобудування.

Необхідність випробувань стоянкових гальмівних систем автомобілів і тракторів

виникає постійно – при технічних оглядах, випробуваннях з метою підтвердження

відповідності, при технічному обслуговуванні і після ремонту.

При випробуваннях сільськогосподарських транспортних засобів пропонується

альтернативний спосіб випробувань стоянкових гальмівних систем на прямолінійній ділянці

шляхом прикладання еквівалентного зусилля [1, 2, 3, 4]. Проте в указаних нормативних

документах немає чіткого опису стендів, які можуть реалізувати даний спосіб.

В [7] наведено два способи створення еквівалентного навантаження: з допомогою

лебідки і з допомогою системи вантажів. Згідно цих способів, транспортний засіб

встановлюється на рівну горизонтальну поверхню, тросом через динамометр з’єднують з

лебідкою і вмикають стоянкову гальмівну систему. Вмикають привід лебідки і тягнуть

транспортний засіб до величини заданого зусилля. Якщо транспортний засіб залишається

нерухомим при прикладеному зусиллі, то стоянкова гальмівна система справна. Указаний

спосіб можна реалізувати, прикладаючи зусилля, з допомогою баласту. Такі способи мають

переваги над [1, 2], оскільки не вимагають великогабаритних споруд, додаткових площ і

дорогого устаткування, виключають можливість маневрування. Проте вони мають і

недоліки.

При створенні еквівалентного навантаження баластом, необхідно мати складну

систему рухомих блоків, щоб зменшити масу самого баласту. Наприклад, для створення

еквівалентного навантаження при випробуваннях трактора Т-150 необхідно мати баласт

масою 2,7 т. Такий великогабаритний баласт потребує окрему систему навантаження-

розвантаження, випробування супроводжуються підвищеною небезпекою. І, крім сказаного,

баласт повинен бути різної маси, щоб забезпечити метрологічну складову випробувань.

В конструкції випробувального стенду, що пропонується, спосіб прикладання

еквівалентного зусилля засновано на перетворенні тиску рідини в поступальний рух з

автоматичним розрахунком необхідних параметрів. Пропонується використовувати ручний

привід для створення тиску з автоматичним обмежуванням. Ручні масляні станції створюють

тиск до 70 МПа при зусиллі на органі керування до 45 кг. Загальний вид конструкції

випробувального стену, що пропонується показано на рис. 1. Позначення на рис. 1 наступні:

1 – механізм підйому-опускання рухомої каретки, 2 – балка основи,

3 – рухома каретка, 4 – гідроциліндр, 5 – демпферна пружина, 6 – трос, 7 – давач

переміщення, 8 – обмежувач, 9 – калібрувальна балка, 10 – обчислювальний блок,

11 – гідронасос, 12 – соленоїдний редукційний клапан, 13 – електроманометр,

14 – масляний бак.

Найбільш навантаженим елементом є балка основи (рис. 2). Вона закріплюється

консольно в фундаменті, тому проектуванню і розрахунку цих елементів слід приділяти

максимум уваги.

14

Рисунок 1 – Структурна схема випробувального

стенду

Рисунок 2 – Конструкція балки

основи

Розроблена конструкція стенду для випробовування стоянкових гальм транспортних

засобів за принципом створення еквівалентного навантаження відрізняється від існуючих

тим, що навантаження, яке прикладається до транспортного засобу, створюється без

використовування великогабаритних конструкцій (естакад), забезпечується автоматичний

розрахунок необхідного навантаження, підвищується точність його реалізації і

забезпечується універсальність за рахунок можливості проводити випробування великого

ряду транспортних засобів незалежно від їх маси та габаритних розмірів.


1. Система стандартов безопасности труда. Сельскохозяйственные и лесные

транспортные средства. Определение тормозных характеристик : ГОСТ 12.2.002.3-91. –

[Дата введения 01.07.92]. – М. : Комитет стандартизации и метрологи СССР, 1991. – 18 с. –

(Межгосударственный стандарт).

2. Засоби транспортні сільськогосподарські та лісогосподарські. Визначення

гальмівних характеристик (ISO 5697:1982, IDT) : ДСТУ ISO 5697:2005. – [Чинний від 2008-

01-01]. – К. : Держспоживстандарт України, 2007. – IV, 19 с. – (Національний стандарт

України).

3. Техніка сільськогосподарська. Системи гальмування самохідних

сільськогосподарських машин. Методи випробувань : СОУ 74.3-37-04604309-007:3013. –

[Чинний від 2013-08-01]. – Дослідницьке : УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого, 2013. – IІІ, 12 с. –

(Стандарт організації України).

4. Робоча інструкція з визначення гальмових характеристик сільськогосподарських і

лісних транспортних засобів : РІ.14-2012. – [Чинна від 2012-09-01]. – Харків : ХФ

УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого, 2012. – 15 с. – (Робоча інструкція системи управління).

Подригало Михайло Абович – д.т.н., проф., завідувач кафедри технології

машинобудування і ремонту машин, Харківський національний автомобільно-дорожній

університет.

Коробко Андрій Іванович – к.т.н., доц., провідний науковий співробітник; Харківська

філія Державної наукової установи «Український науково-дослідний інститут прогнозування

і випробування техніки і технологій для сільськогосподарського виробництва імені Леоніда

Погорілого».

Назарко Ольга Олександрівна – к.т.н., викладач кафедри інженерної і комп’ютерної

графіки, Харківський національний автомобільно-дорожній університет.

Радченко Юлія Андріанівна – аспірант, Харківський національний автомобільно-

дорожній університет.

15

УДК 629.1.05

Дударенко О.В., к.т.н., доц.; Сосик А.Ю., к.т.н., доц.; Щербина А.В.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЭМС ДАТЧИКОВ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ

АВТОМОБИЛЕЙ НА УПРАВЛЯЕМОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ

Рассмотрены принципы работы МЭМС датчиков и условия их эффективного

применения при испытании автомобилей на управляемость и устойчивость

Введение. При исследовании управляемости и устойчивости автомобилей широко

используют различные акселерометры, датчики угловых скоростей и гироскопы. В

последние годы все большую популярность получают различные микроэлектромеханические

системы (MЭMС), а именно датчики угловой скорости (гироскопы) и ускорения

(акселерометры). Под MЭMС сенсорами понимают интегрированные системы с размерами

от нескольких микрометров до нескольких миллиметров, которые объединяют в себе

механические и электронные компоненты. Принцип работы таких датчиков основан на

преобразовании в электрический сигнал дифференциальной емкости, образуемой

подвижными и неподвижными микромеханическими пластинами гребенчатой формы.

Изменение емкости под действием линейного ускорения (в акселерометрах) или силы

Кориолиса (в гироскопах) позволяет оценить амплитудные значения указанных

воздействий [1, 2].

Постановка задачи. Существует большое количество микроэлектромеханических

систем (МЭМС) разного принципа действия, но они имеют ряд общих свойств. Прежде

всего, почти все современные МЭМС датчики выполняются по интегральной технологии на

основе конструкционного материала кремния. Во-вторых, все рассматриваемые МЭМС

приборы имеют компенсационную схему измерений. Основными показателями качества

всех микромеханческих датчиков при этом считается статическая и динамическая точность

[2].

Несмотря на малые габариты, массу и энергопотребление, практическое применение

MЭMС датчиков при проведении испытаний ограничивается низкой чувствительностью,

нестабильностью масштабного коэффициента и высоким уровнем шумов выходного сигнала

по сравнению с другими типами гироскопов и акселерометров [2, 3]. Из существующих

типов гироскопов, MЭMС гироскопы имеют наибольший дрейф (до 300...1000°/час), что не

позволяет использовать их без периодической корректировки угловых координат –

процедуры выставки по пространственному положению. Таким образом, наибольшим

ограничением в применении МЭМС гироскопов и акселерометров является то, что

измеренный сигнал содержит высокий уровень шумов, которые связаны с особенностями

функционирования MЭMС а также помехи образующиеся в результате работы и движения

автомобиля. Наличие этих шумов приводит к существенному снижению точности

измерительной системы.

Следует отдельно отметить некоторые недостатки датчиков угловой скорости. Кроме

основного недостатка – шум выдаваемых измерений – существует такая проблема как “уход”

датчика – накапливаемая ошибка, к примеру, при интегрировании угловой скорости. Это

связано с зависимостью положения “нуля” (значения угловой скорости в состоянии покоя) от

температуры и с тем, что у реальных датчиков математическое ожидание шума измерений

несколько отличается от нуля. Кроме того, существует слабая зависимость калибровочных

16

коэффициентов от температуры, что приводит к неточности измерений в условиях

меняющейся температуры. Все эти недостатки ведут к тому, что на больших промежутках

времени, основываясь только на информации с датчиков угловой скорости, можно получить

неудовлетворительную оценку вектора положения. Поэтому показания датчиков угловой

скорости часто уточняют, используя, к примеру, данные других датчиков. Другое решение

описанных проблем – используя температурный датчик, построить калибровочную базу

данных, откуда при различных температурах брать различные калибровочные

коэффициенты и значения смещения “нуля” датчика. Но, так как обычно различные этапы

испытаний на управляемость и устойчивость автомобиля занимают относительно небольшое

время, то датчики угловой скорости используются на небольших промежутках времени, и

описанные недостатки не будут проявляться в достаточной мере.

Кроме обеспечения статической точности в работе МЭМС датчиков, и в переходных

режимах – динамической точности важным является обеспечение эффективной работы

датчиков в реальных условиях случайной среды. В реальности, как полезные измеряемые

физические величины, так и помехи имеют случайные свойства, которые принято описывать

статистическими характеристиками – такими, как корреляционные и спектральные функции.

Реальные условия случайной среды связаны с областями применения датчиков, при этом

можно выделить работу датчиков при измерении медленно или быстро изменяющихся

физических величин. Характер измерительных помех тоже существенно влияет на

точностные характеристики датчиков. Особенно опасными считаются ШСВ

(широкополосные случайные вибрации) помехи – наподобие белого шума.

Эффективная работа МЭМС датчиков в условиях случайной среды обеспечивается

применением фильтров, ослабляющих помехи и по возможности полно пропускающих

полезные сигналы. Таким образом, для борьбы с основным недостатком МЭМС технологий,

а именно с шумами используют различные фильтры измеренных величин. Получить

оптимальную по критерию минимума дисперсии ошибки линейную несмещенную оценку

состояния линейной нестационарной дискретной системы, на которую воздействует белый

шум с нулевым средним и известной дисперсией, позволяет фильтр Калмана. Фильтр

Калмана – эффективный рекурсивный фильтр, оценивающий вектор состояния

динамической системы, используя ряд неполных и зашумленных измерений.

В основу алгоритма работы классического линейного фильтра Калмана положено

временное (а не частотное) представление сигнала и использования дискретизированных во

времени линейных динамических систем. В этом случае для расчета текущего состояния

системы необходимо иметь в наличии текущие измерения и владеть информациею

относительно предыдущего состояния фильтра.

Для оценки состояния системы фильтром в текущий момент времени необходимо

иметь оценку состояния системы на предыдущем этапе и текущие результаты измерения

состояния системы. Состояние фильтра задается двумя переменными:

- апостериорною оценкой состояния системы в момент времени k, которую получают

по результатам наблюдений;

- апостериорною ковариационной матрицей ошибок, которые задают оценку точности

полученной оценки вектора состояния и содержат оценку дисперсий погрешности

вычисленного состояния и ковариации, тем самым демонстрируя уровень взаимосвязи

между параметрами состояния системы.

Работа фильтра Калмана состоит из двух основных этапов: экстраполяции и

коррекции экстраполированы величины с учетом значений, которые наблюдаются. На этапе

17

экстраполяции фильтр получает предварительную оценку состояния системы на текущий

шаг по итоговой оценке состояния из предыдущего шага. Полученную оценку называют

априорной оценкой состояния. Для ее получения не используют наблюдения на

соответствующем шаге. На этапе коррекции априорная экстраполяция дополняется

текущими измерениями (наблюдениями) для уточнения экстраполированной ранее оценки.

Полученная в результате коррекции текущими измерениями величина является

апостериорной оценкой вектора состояния системы. Апостериорная оценка вектора

состояния является результатом работы фильтра, которую используют как априорную на

следующем этапе. Чередуя этапы экстраполяции и коррекции, фильтр позволяет оценивать

вектор состояния в реальном времени.

Выводы. Таким образом, фильтр Калмана использует динамическую модель системы,

известные управляющие воздействия и множество последовательных измерений для

формирования оптимальной оценки состояния. Применение дискретного фильтра Калмана

позволяет снизить уровень шумов от 2 до 20 раз, на выходе измерительного блока

основанного на МЭМС без внесения задержек в полезный сигнал.

Список литературных источников

1. Распопов В.Я. Микромеханические приборы: учебное пособие /

В. Я. Распопов – М.: Машиностроение, 2007. – 400с.

2. C. Acar and A.M. Shkel. MEMS vibratory gyroscopes: structural approaches to improve

robustness. MEMS reference shelf. Springer, 2009.

3. Park M, “Error Analysis and Stochastic Modeling of MEMS based Inertial Sensors for

Land Vehicle Navigation Applications” Ms.Thesis, University of Calgary, April 2004.

Сосик Андрей Юрьевич – к.т.н., доцент, доцент кафедры «Автомобили»,

Запорожский национальный технический университет.

Дударенко Ольга Васильевна – к.т.н., доцент, доцент кафедры «Автомобили»,


Щербина Андрей Васильевич – старший перподаватель кафедры «Автомобили»,


18

УДК 37.012.1

Колесников В.А., к.т.н., доц.; Сыроваткин С.В., Колесникова Е.Б.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ

ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ

В ОБЛАСТИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА

В работе рассмотрена возможность использования доступных на данный момент

технологий виртуальной реальности VR (Virtual reality) для подготовки специалистов в

области автомобильного транспорта.

Несмотря на стремительное развитие новых технологий, профессия преподавателя

будет востребована как и раньше. Так как по прежнему необходимо будет обеспечивать

учебный процесс, нужны будут специалисты для составления и наполнения методических

материалов, разработки учебных планов и программ. Особенно это актуально для

привлечения специалистов обладающих новыми знаниями, успевающими следить за

актуальными и перспективными разработками. Ведь не секрет, что автомобильная отрасль

самая прогрессивная питающая экономики практически всех стран. Создание и последующее

обслуживание автомобилей вбирает в себя новинки науки и техники.

Предыдущие наработки [1-20], позволили включать в учебный процесс различные

инновационные технологии касающиеся применения знаний в области компьютерных

технологий.

Первые прототипы технологий виртуальной реальности (VR) появились еще в 90-х.

годах, [21] хотя и будучи достаточно примитивными, эти технологии вызвали большой

интерес в связи с возможностью использования во многих сферах (в том числе и в

обучении). Однако из-за ограниченных возможностей тогдашних компьютеров эта

технология нашла применение лишь в военной и некоторых гражданских (обучение пилотов,

космонавтов) отраслях. И только в 2016 году, с выходом на рынок Oculus Rift (и многих

других подобных ему проектов), у бытового потребителя появилась возможность

использования данной технологии.

В работе [22] были опубликованы результаты, в которых подчёркивается

целесообразность использования обучающих программ в виртуальной реальности. В

результате этих исследований было прослежено влияние VR - обучающих программ на

мышление, познавательные процессы и некоторые личностные особенности человека.

Однакодо сих пор не было ни одного серьёзного научного исследования о влиянии на

здоровье пользователей данной технологии. В сети интернет можно найти небольшие статьи,

в которых описываются возможные проблемы, связанные с использованием данных

устройств. Так например в статья [23] лишь указывает на то, что негативные последствия от

использования шлема виртуальной реальности наблюдаются у каждого человека по разному

и зависят от индивидуальных особенностей организма. В публикации [24] также

описываются побочные эффекты длительного пребывания в «виртуальной реальности».

Для начала стоит определиться, что такое VR устройства. Существует масса

устройств, однако принцип работы большинства из них одинаков - на лицо надевается маска,

в которой встроен один или два экрана, перед которыми находятся две линзы,

обеспечивающие увеличение поле зрения за счет корректировки геометрии изображения. В

устройство встроены всевозможные сенсоры (гироскопы, акселерометры и т.п.) для

отслеживания движений головы. Изображение подаётся с компьютера (в случае Oculus и

Vive) или смартфона (Google cardboard, Samsung Gear VR, и т.д).

Как говорилось ранее, существует масса различных устройств, однако большую часть

можно разделить на две категории - со встроенным экраном и такие, которые как экран

используют смартфоны (в таких устройствах также нет гироскопа и акселерометра, т.к они

19

уже присутствуют в смартфоне). Стоит лишь отметить то, что для обучающих целей более

приемлемо использование устройств со встроенным экраном - более качественные экраны с

большим разрешением и частотой обновления снижают вероятность возникновения

побочных эффектов (таких как рябь в глазах, тошнота и т.д.). Также стоит отметить, что

данные устройства позволяют отслеживать лишь движения головой в виртуальной среде,

однако перемещение пока возможно только с помощью геймпада или клавиатуры, что

безусловно сложно для неподготовленного пользователя (ведь данное устройство закрывает

полностью глаза и вы не можете видеть клавиатуру или геймпад).

Применение устройств VR в обучении специалистов в автомобильной отрасли может

предоставить большие возможности, ведь в теории возможно осматривать любые узлы

автомобиля, с любого расстояния, заглядывать внутрь работающего двигателя и таким

образом наблюдать работу любого узла или механизма непосредственно во время его

работы. Будет возможно изучать абсолютно любые автомобили, что несомненно повлияет на

качество образования специалистов. Такие устройства решают проблему наглядных

пособий. Также возможно использование данной технологии во время практических работ

(сборка-разборка узлов и агрегатов, изучение особенностей работы механизмов, возможных

неисправностей и т.п.).

Стоит отметить, что младшее поколение легко осваивает компьютерные технологии.

Так, например, на территории СШ № г. Львова 84 имеется автошкола и для учеников

различных классов можно преподавать правила дорожного движения и устройство

автомобилей с использованием технологии виртуальной реальности.

К преимуществам такого вида подачи материала стоит также добавить следующее

[22]:

1. Обучающие программы, созданные в VR, прежде всего, стимулируют мышление

человека. VR способствует прогрессивному формированию как процессуальных, так и

операционных характеристик мышления, а также развивает формы мыслительной

активности. Данное влияние в конечном итоге сказывается на более успешном решении

задач.

2. Образы VR, когда они включены в качестве содержания, компонента задачи,

существенно сказываются на повышении креативности, стимулируют процессуальные

характеристики мышления.

3. Робота в VR программах улучшает традиционные показатели образной

кратковременной памяти, наблюдательности, устойчивости, концентрации внимания,

способности к обобщению и классификации, способствует повышению поленезависимости

(когнитивный стиль).

4. Работа в VR программах формирует специфически познавательную мотивацию,

интерес к обучению.

5. Развивающий эффект дидактических программ в VR определяется трехмерным

изображением познаваемых объектов, широкой возможностью осуществления действий с

предметами (анимацией), эффектом присутствия, интерактивностью ситуации.

6. VR в образовании выступает в качестве метода, средства и технологии обучения.

7. В обучении за счет использования информационных систем VR резко

увеличивается субъектность как учителя, так и учащегося, расширяются границы реализации

принципов наглядности и доступности, включенного обучения, связи обучения с жизнью,

ресурса эмоционального воздействия на ученика.

Использование VR в обучении также имеет недостатки: [22]

1. Обучающая виртуальная среда способствует снижению традиционных показателей

переключения внимания.

2. Обучающие виртуальные программы не могут полностью заменить преподавание в

учебных заведениях (потому что в итоге представляют собой имитацию реальных действий и

объектов в информационном пространстве), их целесообразно широко использовать при

изучении наиболее сложных тем, а также для тренинга профессиональных навыков.

20

Однако существует и ряд других недостатков. Например цена на VR устройство

Oculus Rift [25] в официальном магазине составляет 600$, что несомненно большая сумма

для бюджетных организаций. Также не стоит забывать, что для работы данной системы

необходим мощный персональный компьютер (примерная цена может составлять 1000-

2000$). Существует также аналогичное устройство HTC Vive, [26] однако цена на него

составляет около 800$. Оба устройства возможно заказать только за пределами Украины, т.к

официальных представительств этих фирм в нашей стране нет.

Существует также ряд устройств, которые используют как аппаратную часть

смартфонов. Такие устройства состоят из корпуса с линзами, куда вставляется смартфон, что

делает их дешевыми (по сравнению с перечисленными выше Oculus и Vive). Таких устройств

существует огромное количество, для примера можно привести Google Cardboard, [27] цена

на который начинается от 15$. Однако стоит учитывать, что для такого типа устройств

необходимы достаточно мощные смартфоны с большим и качественным дисплеем, цена на

которые начинается от 300$. Но существенным недостатком данного типа устройств

является то, что сами смартфоны могут запускать лишь слабые развлекательные приложения

и видео, которые не смогут запустить приложения, которые возможно применить при

подготовке специалистов в отрасли автомобильного транспорта.

Важно также учитывать, что для подготовки специалистов в отрасли автомобильного

транспорта необходимо создавать специальные программы с высоко-детализированными 3D

моделями автомобилей (необходимо создавать каждый узел и деталь в точном соответствии

с реальными деталями автомобилей), что является очень трудоёмким занятием, которое под

силу только специалистам в отрасли 3D моделирования и создания специальных программ.

К недостаткам данной технологии стоит также отнести то, что у части пользователей

наблюдается негативная реакция на использование данных устройств (возможно

головокружение, тошнота, рябь в глазах и т.д), [23, 24] однако эти эффекты можно сгладить

используя более совершенные (Oculus Rift, HTC Vive) устройства с качественными экранами

(высокое разрешение и частота обновления данных экранов) и используя мощный

портативный компьютер (более мощная аппаратная часть позволяет выводить на экраны

большее количество кадров в секунду), но все равно даже при использовании самых

хороших устройств возможна негативная реакция организма на данные устройства.

Выводы. Технология VR может предоставить огромные возможности в сфере

подготовки специалистов в отрасли автомобильного транспорта, может решить проблему

отсутствия необходимых наглядных пособий в большинстве вузов. Однако на сегодняшний

день данная технология имеет слишком много недостатков. Главным из них является цена на

качественные устройства, что является решающим фактором для большинства вузов.

Негативные эффекты, которые возникают у части пользователей данных устройств

также являются огромным минусом, ведь не каждый студент сможет использовать их в

своем обучении, однако при использовании более совершенных устройств данный

недостаток сводиться к минимуму.

В будующем данные устройства, как и любая новая технология станут более

дешевыми и совершенными, что несомненно может привести к её массовому использованию

при подготовке специалистов как в отрасли автомобильного транспорта, так и в системе

обучения в целом. Но на сегодняшний день данная технология мало применима при

подготовке специалистов в отрасли автомобильного транспорта.

Список использованых источников

1. Колесников В.А. Использование ресурсов Internet и программ компас 3D и Компас

– График при изложении курса дисциплин «Инженерная и компьютерная графика» // Збірник

праць Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля вид-во СНУ

ім. В.Даля, 2007. – № _. – С.163-165.

2. Колесников В.А., Харий И.С, Макухин А.Г., Девяткин Ю.С., Бова А.Р.,Малков И.В.

Изложение курсов дисциплин «инженерная и компьютерная графика» с применением

21

ресурсов internet и программ компас 3D и Компас – График // ПРОГРЕСИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ

В НАУЦІ, ОСВІТІ ТА ЕКОНОМІЦІ. Збірник студентських наукових робіт. – Луганськ: ИТС,

2008. – 35 –38 с. http://its.lnpu.edu.ua/kaf1/sc_work/Student.html.

3. Колесников В.А. Развитие новых компьютерных технологий в Германии // Вісник

Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля //Вид-во СНУ ім.

В.Даля, 2008. – № _6(124). Частина 2.– С.170-175.

4. Колесников В.А., Девяткин Ю.С., Косогова Я.А. Перспективы развития

виртуальной инженерии в нашем регионе // Матеріали III Міжнародної науково-практичної

конференції “Економічні, екологічні та соціальні проблеми вугільних регіонів СНД 12-13

травня 2009 р ”. Краснодон, 2009 С. 10 12.

5. Колесников В.А., Ковалев С.Н., Манченко М.В., Пестров С.И. Инженерия

поверхности: современное состояние и перспективы развития. // Матеріали III Міжнародної

науково-практичної конференції “Економічні, екологічні та соціальні проблеми вугільних

регіонів СНД 12-13 травня 2009 р ”. Краснодон, 2009. С. 168 171.

6. Колесніков В.О., Дев’яткін Ю. С., Дев’яткін Д. С. Комп’ютерне моделювання сплавів з

урахуванням впливу водню / ХХI відкрита науково-технічна конференція молодих науковців

і спеціалістів КМН – 2009 // Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України. –

Львів. – 2009. – С. 258 – 261.

7. Колесников В.А., Верительник Е.А., Манченко М.В., Колесникова Е.Б.

Перспективы использования новых пакетов компьютерных программ при изложении курсов

инженерных дисциплин // XV Науково-практична конференція «Університет і регіон:

Проблеми сучасної освіти» 11-12 листопада 2009 // Зб. Наук. Праць СНУ.-Частина II.-

Луганськ.- 2009.– С. 259 -261.

8. Колесников В.А., Верительник Е.А., Калинин А.В., Пестров С.И. Новый научный

софт для изложения инженерных дисциплин // Збірник наукових праць Східноукраїнського

національного університету імені Володимира Даля (на підставі матеріалів XVI Науково-

практичної конференції “Університет і регіон: проблеми сучасної освіти” 27-28 жовтня 2010

року).- Луганськ: вид-во СНУ ім. В. Даля, 2010.– С. 256 -258.

9. Колесников В.А. Студенческая наука трамплин в будущее // Збірник наукових

праць за матеріалами студентської конференції "Промисловість, економіка, екологія та

соціологія південно – східного регіону Луганської області" м. Краснодон. С. 18 – 23.

10. Верительник Е.А., Колесников В.А., Колесникова Е.Б. Новые компьютерные

программы для расчета прочностных свойств материалов и конструкций. ЧАСТЬ 1. // Вісник


В.Даля, 2010. – № 9(151). – Частина 2. – с.11 - 15.

11. Тупельняк О. Л., Колесников В.А., Савченко Е. А., Курылёв В. О. Краткий обзор

возможностей компьютерного атомно-кристаллического моделирования материалов // тези

доповідей Міжнародної науково-практичної конференціїї "Комп’ютерні науки для

інформаційного суспільства", 22-23 грудня 2010 року, м. Луганськ. – С. 78. – 80.

12. Колесников В.А. Краткий обзор новых достижений в области водородного

материаловедения. Современные представления об атоме водорода

// Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля //

Вид-во СНУ ім. В.Даля, 2011. – № 2(156) Частина 2. – с. 192 - 199.

13. Колесников В.А. Наноструктурированные стали и сплавы. часть 1. общие сведения

// Наукові вісті Далівського університету електронний журнал Східноукраїнського

національного університету імені Володимира Даля // Вид-во СНУ ім. В.Даля, 2011. – № 2

(фахова) Режим доступу: http://www.nbuv.gov.ua/e-journals/Nvdu/2011_2/11kvasis.pdf.

14. Панков А. А., Щеглов А.В., Колесников В.А. Применение новых информационных

технологий в земледелии // Наукові вісті Далівського університету. - 2012. № 5.

15. Аптекарь М.Д. проф.. к. х.н., Колесников В.А., Кузнецов В.В. ас Краткий обзор

нових достижений в области вычислительной химии и материаловедения, как инструмента

экологической безопасности // Вісник СНУ ім. В. Даля № 2 (173) 2012 – с. 279 – 284.

http://its.lnpu.edu.ua/kaf1/sc_work/Student.html

http://www.nbuv.gov.ua/e-journals/Nvdu/2011_2/11kvasis.pdf

22

16. В.А. Колесников, А.И. Балицкий, О.А. Погорелов, В.В. Кузнецов, А.В. Калинин

Краткий обзор новых достижений в области вычислительного материаловедения //

Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля № 9

(180) Ч.2. 2012. – С. 58 – 63.

17. Панайотов К.К., Колесников В.А., Подинский Е.С. Алгоритм имитационного

моделирования управления обслуживанием технологического маршрута // Матеріали V

Міжнародної науково-практичної конференції “Економічні, екологічні та соціальні проблеми

вугільних регіонів СНД 20 квітня 2012 р. C. 32-35.

18. Аптекар М.Д, Колесніков В.О., Кузнецов В.В. Аналіз нових досягнень в області

обчислювальної хімії і матеріалознавства, як інструменту екологічної безпеки // Матеріали V



19. Матвеев Б.В., Колесников В.А. Инновации в автомоблестроении// Матеріали VІ



20. Коротков В.И, Колесников В.А., Балицкий А.И. Методология инженерной и

изобретательской деятельности: Учебн. пособ. – К.: Краснодон. ВНУ им. В. Даля, 2013. – 110

с. Номер электронного сертификата 2917.

21. Jon Barrilleaux. Experiences and Observations in Applying Augmented Reality to Live

Training. – Режим доступа: http://jmbaai.com/vwsim99/vwsim99.html

22. Селиванов В.В., Селиванова Л.Н. Эффективность использования виртуальной

реальности при обучении в юношеском и зрелом возрасте. – Научный электронный

ежеквартальный журнал Непрерывное образование: XXI век.: Выпуск 1, 2015.

23. Коллесник Ф. Oculus Rift: почему женщин тошнит от виртуальной реальности.:

Режим доступа: https://daily.afisha.ru/archive/vozduh/technology/oculus-rift-pochemu-

zhenshchin-toshnit-ot-virtualnoy-realnosti/

24. Рыбалка Д. Шесть причин, почему шлем виртуальной реальности не твой бро.:

Режим доступа: http://4pda.ru/2015/03/19/209492/

25. Официальный магазин Oculus rift.: Режим доступа: https://shop.oculus.com/en-

us/cart/

26. Официальный магазин HTC Vive.; Режим доступа:

https://store.htcvivecart.com/store/htcus/en_US/quickcart/ThemeID.40533800/OfferID.4838305550

1?_ga=1.116855301.227459070.1459758063

27. Официальный магазин Google cardboard.: Режим доступа:

https://www.google.com/get/cardboard/

Колесников Валерий Александрович – к.т.н., доцент кафедры технологий

производства и профессионального обучения ГУ "Луганский национальный университет

им. Тараса Шевченка", г. Старобельск.

Сыроваткин Сергей Витальевич – магистрант кафедры технологий производства и

профессионального обучения ГУ "Луганский национальный университет им. Тараса

Шевченка", г. Северодонецк.

Колесникова Елизавета Борисовна – магистр, социальный педагог средней школы

№ 84, г. Львов.

http://jmbaai.com/vwsim99/vwsim99.html

https://daily.afisha.ru/archive/vozduh/technology/oculus-rift-pochemu-zhenshchin-toshnit-ot-virtualnoy-realnosti/

https://daily.afisha.ru/archive/vozduh/technology/oculus-rift-pochemu-zhenshchin-toshnit-ot-virtualnoy-realnosti/

http://4pda.ru/2015/03/19/209492/

https://shop.oculus.com/en-us/cart/

https://shop.oculus.com/en-us/cart/

https://store.htcvivecart.com/store/htcus/en_US/quickcart/ThemeID.40533800/OfferID.48383055501?_ga=1.116855301.227459070.1459758063

https://store.htcvivecart.com/store/htcus/en_US/quickcart/ThemeID.40533800/OfferID.48383055501?_ga=1.116855301.227459070.1459758063

https://www.google.com/get/cardboard/

23

УДК 629.083

Біліченко В.В., д.т.н., проф.; Романюк С.О., к.т.н.; Тодорашко Г.Ю.

ОСОБЛИВОСТІ ДІАГНОСТУВАННЯ ТА ОБСЛУГОВУВАННЯ

ПНЕВМАТИЧНИХ ПІДВІСОК НА ВАНТАЖНИХ АВТОМОБІЛЯХ

Розглянуті основні елементи пневмопідвіски вантажного автомобіля, а також

запропоновано та обґрунтовано етапи діагностики пневмопідвіски і окремих її елементів

Враховуючи особливості автомобільних доріг України та постійні перенавантаження

при роботі вантажних автомобілів, найбільший відсоток несправностей та ремонтних робіт

припадає на ходову частину автомобіля. Разом з тим, ремонт ходової частини, а саме

пневматичної підвіски сідельних тягачів, ускладнюється відсутністю спеціалізованих та

сертифікованих станцій технічного обслуговування, що збільшує позапланові простої

автопоїздів до 30% і більше [1]. Аналіз експлуатації сідельних тягачів марок DAF, Volvo,

Scania в процесі перевезення вантажів по Україні показав досить низьку ефективність їх

використання [2]. Враховуючи той факт, що такі марки вантажних автомобілів досить часто

використовують при здійсненні міжнародних перевезень і протікаючі інтеграційні процеси

України в Європу, то важливого значення набуває прискорення інтеграції українських вимог

щодо надійності та експлуатації автомобілів до основних вимог міжнародних перевезень, що

в свою чергу зумовлює необхідність з’ясування особливостей діагностування та технічного

обслуговування щодо підтримки надійного рівня технічного стану автомобілів.

Пневмопідвіска – це ряд пристроїв, здатних автоматично регулювати кліренс

автомобіля і тиск в пневмобалонах, котрі виступають в ролі пружин і амортизаторів, тим

самим покращуючи плавність руху автомобіля і роблячи знаходження в автомобілі більш

комфортним. Крім того, такий тип підвіски здатний значно покращити їздові якості

автомобіля, збільшивши його кліренс.

Перевагами пневмопідвіски є те, що вона значно м’якша, ніж ресорна підвіска. Для

комфортної їзди на ресорній підвісці необхідно регулярно проводити її налаштування та

регулювання, чого не можна сказати про ремонт стандартної пневмопідвіски, який

потребується значно рідше.

Пневмопідвіска складається з декількох стандартних елементів: пневмоелементи

(представляють собою балони, що виконують роль пружин і амортизаторів); ресивер

(пристрій, який подає стиснуте повітря в пневмобалони); компресор (пристрій, що нагнітає

стиснуте повітря в ресивер); клапани та датчики (дозволяють аналізувати стан дорожнього

покриття і регулювати підвіску автомобіля).

Принцип роботи пневмопідвіски полягає в нагнітанні і відводі повітря з

пневмобалонів. В залежності від кількості повітря в балоні змінюється жорсткість підвіски,

чим і регулюється плавність ходу автомобіля в тій чи іншій ситуації [3].

Будь який ремонт пневмопідвіски повинен і зобов’язаний починатися з діагностики.

Навіть, якщо здається, що проблема очевидна, у вигляді пошкодженого балона.

Нерідко пневмоелемент виходить з ладу не тільки через природнє старіння, але також

через несправності компонентів пневмосистеми, наприклад: датчика положення кузова,

компресора, різних клапанів. Практично будь-який несправний елемент може слугувати

причиною виходу з ладу кінцевого виконавчого механізму – пневмобалона. Просто заміна

пошкодженого пневмоелементу дуже часто недостатня. Проблема не вирішилась, якщо не

знайти причину, а просто відстрочилася. При цьому велика вірогідність повторного виходу з

ладу коштовного пневматичного елементу.

Необхідно провести діагностику, яка дасть можливість виявити проблему та причину

несправності.

По-перше, візуальний огляд ходової частини. Оскільки пневмоелемент – це

невід’ємний елемент ходової частини. Це єдине ціле. Наприклад, нерідко до виходу з ладу

пневмоелемнтів, передумовою служить раніше виконаний неякісний ремонт ходової

24

частини. Проблеми з пневмопідвісками починаються на автомобілях, які вже мають певний

пробіг, як правило, більше 100 тис. км, і мають свою «історію» ремонту, що при експлуатації

в подальшому буде впливати на роботу пневмопідвіски та її елементів.

По-друге обов’язкове підключення сканера. Сканер дилерського рівня. Тільки такі

сканери можуть «дістатися» до електронної пам’яті і коректно відобразити коди

несправностей. Тільки сканери дилерського рівня можуть досконально провести діагностику

пневмосистеми по елементах. Інші мельтимарочні сканери в потрібному об’ємі цього

виконати не можуть. Мало того, вони можуть нашкодити, видаючи не правильні, а іноді і

просто не маючи реальних подій, значення [4].

Найчастіше у пневмопідвісці виходить з ладу пневбалони. Заявлений їх ресурс

виробником близько 100 тис. км, але на практиці балони виходять з ладу набагато раніше.

В автомобілях з пневмопідвіскою підресорювання транспорту відбувається за рахунок

пневматичної камери – високого тиску рукава необхідної конфігурації. Цей рукав в процесі

роботи постійно складається і розкладається по направляючій поршня, змінюючи при цьому

лінійну довжину амортизаційної стійки, зменшуючи або збільшуючи відстань між

автомобілем і дорожнім покриттям. В камері і в місці перекочування поступово відбувається

перелом кордового силового каркасу. І через певний час руйнується гумове герметичне

покриття і балон починає «травити» повітря. Результат – дуже швидко опускається

автомобіль. За пневмобалоном виходить з ладу компресор, оскільки постійно повітря

виходить з системи, компресор повинен постійно качати повітря, що призводить до його

перегріву та виходу з ладу [5].

Отже, навіть при очевидних несправностях необхідно проводити повну діагностику

для встановлення причини цих несправностей; необхідно мати спеціальне обладнання, яке

коректно відобразить коди несправностей та дозволить усунути їх причину.


1. Сахно В. П. Аналіз умов забезпечення працездатності автотранспортних засобів на

основі удосконалення системи технічного обслуговування / В. П. Сахно, О. П. Сакно,

О. В. Лисий // Вісник ХНТУСГ ім. П. Василенка. – 2015. – Випуск 158 – С. 144–149.

2. Матеріали сайту Тягачи и Прицепы [Електронний ресурс] / Режим доступу до

сайту: http://eurotruck.at.ua/

3. Матеріали сайту AIRAUTO [Електронний ресурс] / Режим доступу до сайту :

http://airavto.com.ua/

4. Матеріали сайту Автомастерская номер один [Електронний ресурс] / Режим

доступу до сайту : http://2148226.ru/

5. Матеріали сайту Инструкции по ремонту и эксплуатации грузовой техники

[Електронний ресурс] / Режим доступу до сайту : http://remontgruzovik.ru/publ/chto_lomaetsja_

v_pnevmopodveske_chashhe_vsego_i_glavnoe_pochemu_ono_lomaetsja/1-1-0-101

Біліченко Віктор Вікторович – д.т.н., професор, завідувач кафедри автомобілів та

транспортного менеджменту, Вінницький національний технічний університет.

Романюк Світлана Олександрівна – к.т.н., старший викладач кафедри автомобілів та


Тодорашко Григорій Юрійович – студент кафедри автомобілів та транспортного

менеджменту, Вінницький національний технічний університет.

25

УДК 656.072.2

Великодний Д.О., к.т.н.; Вдовиченко В.О., к.т.н., доц.

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВЗАЄМОДІЇ МІСЬКОГО

ПАСАЖИРСЬКОГО ТРАНСПОРТУ В ПЕРЕСАДОЧНОМУ

ТРАНСПОРТНОМУ ВУЗЛІ

Розглянуто процес функціонування і взаємодії видів міського пасажирського

транспорту та розроблена методика взаємодії МПТ в пересадочному транспортному вузлі.

Розвиток усіх видів міського пасажирського транспорту (МПТ), координація

планування, єдина організація руху і комплексне управління рухом робить значний вплив на

покращення якості обслуговування пасажирів, підвищення ефективності використання

транспортних засобів, скорочення матеріальних і трудових витрат [1]. Підвищення якості

обслуговування пасажирів та соціальна користь транспортних послуг є важливою

соціальною і економічною проблемою для кожного міста, так, як необхідно задовольнити

вимоги всіх груп населення [2,3]. Успішна реалізація питань підвищення мобільності

населення можлива тільки при умові стійкого та ефективного функціонування транспортної

галузі, як особливої складової виробничої структури країни, що суттєво підвищує рівень

життя населення [4]. Саме тому, дослідження (МПТ) міста Кривого Рогу в умовах

сьогодення не втрачає актуальності та вимагає комплексного підходу.

На сьогоднішній момент у місті Кривого Розі існує неефективна організація взаємодії

пасажирського міського транспорту в пересадочному транспортному вузлі. Насамперед існує

проблема взаємодії швидкісного трамваю з наземними видами міського транспорту. В

пересадочному транспортному вузлі ст. пр. Металургів неефективність взаємодії викликана

неузгодженням розкладу руху швидкісного трамваю з розкладом руху наземного транспорту,

що сприяє великій концентрації пасажирів в пересадочному вузлі. Це викликано тим, що

інтервали руху транспортних засобів наземного транспорту значно більші ніж інтервали

руху швидкісного трамваю. Також, одною із складових цієї проблеми є те, що на

зупиночному пункті прибуває рухомий склад, який не відповідає попиту населення на

перевезення. Тому підвищення ефективності взаємодії (МПТ) та швидкісного трамваю в

пересадочному вузлі можливо досягнути за рахунок коректування розкладів руху наземного

(МПТ) на підставі існуючого розкладу руху швидкісного трамваю та раціонального вибору

рухомого складу для роботи на маршруті. При рішенні цих задач необхідно враховувати

можливість отримання вихідної інформації, тобто дані про попит населення на перевезення,

пасажиропотоки, існуючі маршрути (МПТ), зупиночні пункти які знаходяться біля виходів з

швидкісного трамваю, розклад руху цих маршрутів і дані про рухомий склад, який працює на

маршрутах, тобто дані про його кількість та місткість [5,6]. А також потрібно враховувати

фактор напливу пасажирів на місця зупинок наземного міського транспорту в залежності від

години доби та напрямку руху пасажирів [7].

Скоротити витрати часу на пересування можливо при скороченні витрат часу на

пересадку пасажирів з одного виду транспорту на іншій. Організація роботи транспортного

пересадочного вузла повинна враховувати виконання комплексу заходів, які забезпечують не

тільки найменші транспортні витрати автотранспортних підприємств, але і найменші витрати

часу на пересадку і максимальні зручності при пересадці з обов’язковим дотриманням вимог

безпеки. Витрати часу на пересадку залежать від рангу пересадочного вузла – кількості

рівнів транспортної системи, яку він пов’язує. Чим вище ранг пересадочного вузла, тим

більше його пасажирське навантаження і значення в комплексній транспортній системі міста.

Кожен пасажир обирає для себе маршрут, при якому витрачається як можна менше

часу на пересування. В багатьох випадках, для того, щоб дістатися місця призначення,

пасажири пересаджуються з швидкісного трамваю на наземний міський пасажирський

транспорт. Час пересадки пасажирів є одним з головних критеріїв, за допомогою якого

можна скоротити час пересування. Ефективність взаємодії різних видів МПТ полягає в

26

скороченні часу пересадки пасажирів з швидкісного трамваю на наземний міський

пасажирський транспорт.

minперТ . (1)

Економічний ефект буде досягнуто при зменшенні загальних транспортних витрат в

процесі експлуатації різних видів транспорту.

minзагС . (2)

Скорочення витрат часу на пересадку пасажирів з швидкісного трамваю на наземний

МПТ можливо досягти за рахунок зменшення часу очікування пасажирами транспортного

засобу на зупиночному пункті наземного МПТ. Для цього потрібно зменшувати інтервали

руху рухомого складу на маршруті. Але потрібно знайти такий інтервал руху транспортних

засобів, який би забезпечував мінімальні загальні транспортні витрати та мінімальні витрати

часу пасажирів на пересадку. В цьому випадку оптимальним може бути такий інтервал руху

транспортних засобів, при якому салон рухомого складу не завжди буде заповненим, тоді до

ефекту від роботи МПТ слід віднести ще втрачені підприємством доходи, які також повинні

бути мінімальними.

minВД . (3)

Таким чином ефект від роботи МПТ за годину «пік» буде визначатися за формулою:

ВДСУЕ загперТМПТ . (4)

Визначення часу, зв’язаного зі скороченням витрат часу на пересадку, має свою

специфіку. Вартісна оцінка витрат часу на пересадку розраховуються за формулою:

перчперТ ТСУ . (5)

Для визначення вартісної оцінки однієї години витрат часу на пересадку було

проведено опитування населення міста, за результатами якого було виявлено, на скільки в

середньому в грошовому виразі оцінюють одну годину витраченого часу на пересування

транспортом різні прошарки населення.

Під час дослідження процесу пересадки пасажирів з швидкісного трамваю на

маршрут наземного МПТ в пересадочному транспортному вузлі ст. пр. Металургів було

виявлено, що такі вхідні параметри об’єкту, як номінальна пасажиромісткість автобусу та

інтервали руху швидкісного трамваю є постійними величинами, тобто вони не носять

випадковий характер. Проте пасажиропотоки на маршруті наземного МПТ змінюється

протягом часу нерівномірно та інтервали руху транспортних засобів не завжди однакові

протягом години, значить найбільш придатною для прогнозування є імітаційна модель

об’єкту. Тому потрібно визначити поводження об’єкту при різних значеннях вхідних

параметрів, а саме пасажиропотоку на маршруті та інтервалах руху транспортних засобів.

Побудова імітаційної моделі є дослідження закономірності зміни загального часу

пересадки пасажирів в пересадочному транспортному вузлі при зміні вхідних параметрів

пасажиропотоку на маршруті та інтервалу руху транспортних засобів наземного МПТ. Тому

потрібно визначити як розрахувати загальний час пересадки пасажирів.

27

До витрат часу пасажирів на пересадку входить декілька параметрів, при яких можна

найбільш точно розрахувати витрати часу за формулою:

очпідхпідвпер ТТТТТ . (6)

За допомогою імітаційної моделі було визначено загальні витрати часу пасажирів на

пересадку з швидкісного трамваю на маршрут 208. Також, за допомогою імітаційної моделі

було визначено, що зі зменшенням інтервалу руху витрати часу пасажирів на пересадку

зменшуються, а годинні експлуатаційні витрати збільшуються. Таким чином потрібно знайти

оптимальний інтервал руху транспортних засобів на маршруті, який буде забезпечувати

мінімальні витрати часу на пересадку, а також мінімальні експлуатаційні витрати.

Для порівняння результатів було запропоновано обрати для роботи на маршруті

рухомий склад марки БАЗ Еталон А081.11. За допомогою побудови графіків залежності

годинних експлуатаційних витрат та вартісної оцінки витрат часу пасажирів на пересадку від

інтервалу руху транспортних засобів на маршруті при роботі на маршруті було визначено,

що оптимальний інтервал руху автобусів БАЗ Еталон А081.11 потрібно скоротити.

Для підвищення ефективності взаємодії швидкісного трамваю та наземного маршруту

208 «Соцмісто – кільце 129 кв.» потрібно скоректувати розклад руху на маршруті, тобто

зменшити інтервали руху транспортних засобів на маршруті, що призведе до зменшення

часу очікування пасажирами транспортного засобу на зупиночному пункті та зникнення

черги, що позитивно відобразиться на якості обслуговування пасажирів, які пересаджуються

зі швидкісного трамвая на наземні види МПТ.


1. Н.В. Правдин, В.Я. Негрей. Взаимодействие различных видов транспорта в узлах –

Мн.: Высш. школа, 1983. – 247 с.

2. Орловский П.Н., Скворцов Г.П. Системный анализ проблем транспортных узлов. –

К.:Основа, 2007. – 596 с.

3. Володин Е.П., Громов Н.И. Организация и планирование перевозок автомобильным

транспортом. – М.: Транспорт, 1982. - 224 с.

4. Спирин И.В. Организация и управление пассажирскими автомобильными

перевозками. – М.: Академия, 2003. – 400 с.

5. Варелопуло Г.А. Организация движения и перевозок на городском пассажирском

транспорте. – М.: Транспорт, 1990, 208 с.

6. Ефремов И.С., Кобозев В.М., Юдин В.А. Теория городских пассажирских

перевозок: Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 1980. – 535 с.

7. Горбачев П.Ф. Рациональное размещение автобусных транспортно-пересадочных

узлов в городах / П.Ф. Горбачев, В.Ф. Далека, I.Г. Гузненков // Восточно-европейский

журнал передовых технологий. – 2011. – №3 (52). – С.4-6.

Великодний Денис Олександрович – к.т.н., Автотранспортний коледж ДВНЗ

«Криворізький національний університет».

Вдовиченко Володимир Олексійович – к.т.н., доцент, доцент кафедри транспортних

технологій, Харківський національний автомобільно-дорожній університет.

28

УДК 620.197.5:669.788

Балицький О.І., д.т.н., проф.; Еліаш Я., д.т.н., проф.;

Колесніков В.О., к.т.н., доц.; Іваськевич Л.М., к.т.н.; Мочульський В.М.,

Гребенюк С.О., Глюзицький О.О.

ДОСЛІДЖЕННЯ МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ РОЗРОБКИ ГІБРИДНИХ

АВТОМОБІЛІВ

В роботі наведені результати досліджень водневої стійкості аустенітної

дисперсійно твердкої 10Х15Н27Т3В2МР (ЕП-33) та мартенситної 15Х12Н2МФАВ (ЕП-517)

сталей, як кандидатних матеріалів для виготовлення деталей, що працюють у контакті з

воднем та воденьвмісними середовищами. Зроблено висновок, що дані сталі можуть бути

використані у гібридних автомобілях із водневоим паливом.

Постановка проблеми. Сьогодні близько 70% всієї видобутої нафти йде на

виробництво палива транспорту [1]. Але це створює всім відомі екологічні проблеми. Тому

в світі давно триває тенденція до переходу на альтернативні джерела енергії. Одним з

виходів для поліпшення екологічного стану є розробка гібридних автомобілів, тобто тих, що

можуть одночасно працювати на кількох видах палива. Тобто сучасний автомобіль, може

мати двигун внутрішнього згоряння, який працює на бензині, в нього може додаватись

водень. Також можливі варіанти до одночасного застосування як електрики та водню.

За підрахунками сайту Hybrid Cars.com, кількість проданих в усьому світі

електромобілів ( враховуючи гібриди) вперше за станом на вересень 2015 року досягла

мільйона одиниць. Цю планку електричні автомобілі взяли всього за 5 років. Найбільшим

ринком для електрокарів і гібридів залишаються США: понад 360 000 авто. На другому місці

йде Китай з показником 157 000 машин, на третьому – Японія з показником 121 000

електрокарів.

Розробкою автомобілів, що працюють на електриці, вже зацікавилися провідні світові

компанії. Наприклад, Apple планує представити свій концепт до 2019 року, заявляючи, що їх

автомобіль буде прямим конкурентом Tesla. Також компанія Google веде розробку свого

електромобіля.

Видання Nature Communications повідомляє, що вчені з Технічного університету

Ільменау (Німеччина) впритул наблизилися до ефективного виробництва нового виду палива

шляхом штучного фотосинтезу, який дозволить виділяти з води водень і використовувати

його в якості палива.

Німецька Siemens анонсувала відкриття найбільшого в світі заводу з генерації водню з

надлишкової енергії, яка буде надходити переважно з вітряних електростанцій Завод

Siemens, який може обробляти до 6 МВт електроенергії, став найбільшою установкою в світі

по виробництву водню. У Siemens сказали, що він зможе постійно забезпечувати паливом до

2000 водневих автомобілів і ефективно реагувати на коливання у виробництві енергії

вітру [2].

Ізраїльські фахівці з Університету Бен Гуріону міста Беер-Шева заявляють, що також

придумали альтернативу нафти. Розроблений ними процес передбачає використання води і

вуглекислого газу. Технологія така: з води витягується водень, який потім змішують з

діоксидом вуглецю, одержуваного з повітря. Потім суміш поміщають в спеціальний реактор,

і в справу вступає міститься в ньому твердий нанокаталізатор. На виході виходять два види

палива: органічна рідина і газ [3]. Ізраїльські вчені планують на основі сучасних та

майбутніх досягнень створити енергетичну революцію.

Далі все буде залежати від того наскільки вдасться збільшити коефіцієнти

перетворення енергії, в тому числі, при отриманні водню. Якщо, наприклад, холодний

термоядерний синтез вдасться реалізувати, тоді може бути серйозний прорив, в тому числі, і

в автомобілебудуванні.

29

Серед відомих автомобілів на водневому паливі, можна навести BMW Hydrogen 7

Двигун внутрішнього згоряння BMW Hydrogen 7 може працювати на бензині, або водні. На

Hydrogen 7 виявлено бензобак 74 літра, і балон для зберігання 8 кг водню. Автомобіль може

проїхати 200-300 км на водні і 480 км на бензині. Перемикання з одного виду палива на інше

відбувається автоматично, але перевага віддається водню. 31 березня 2008 BMW

представила монопаливну версію BMW Hydrogen 7, що працює тільки на водні [4].

Наприкінці 2014 року в Японії почалися продажі першого в світі серійного автомобіля

з водневим двигуном - седана Mirai ("Майбутнє") виробництва компанії Toyota Motor Corp.

Інший великий японський автовиробник Honda Motor Co. в наступному році також планує

почати продажі аналогічного з Mirai за характеристиками автомобіля з водневим двигуном.

Компанія Nissan Motor Co. представить свою модель на паливних елементах через три

роки [5].

Автомобілі на водневому паливі умовно можна розділити на три класи:

1. Зі звичайним двигуном, що працює на водні або водневій суміші. Такі моделі

можуть працювати на чистому водні, або коли 5-10 % додають до основного палива. В обох

випадках КПД двигуна збільшується та вихлоп стає чистішим. Такі випробування були

успішно зроблені в 70-х роках. Але враховуючі конструкційні складності це може бути лише

проміжним етапом на шляху до перехідного типу.

2. З двома носіями так звані гібридні. Його колеса приводить до руху електропривод

енергію якого постачає акумулятор, в свою чергу енергію який отримує від високо

економічного двигуна внутрішнього згоряння працюючого на водні, або суміші водні з

бензином. Це дуже вигідно, так як КПД двигуна досягає 90 - 95 %, на відміну від

бензинового 35 %, або дизельного 50 %. І навіть якщо до підзарядки акумулятора

використовується бензин об'єм, шкідливих викидів дозволяє вкластись в норми ЕВРО 4 з 10

ти кратним запасом.

3. З використанням чистомого водню, що дозволяє отримати чистий вихлоп. Машина

живиться від паливного елементу який розташований на борту автомобіля. Теоретично ККД,

що працює на суміші водень, повітря може бути більше 85 %. Зараз вдалося отримати

двигуни з ККД 75 %. Це в 2 рази вище ніж у звичайних двигунів. В умовах міста такі

автомобілі отримують 5-6 кратну перевагу. Але в середньому такі автомобілі будуть

коштувати на 20 % дорожче.

Одна з головних переваг водневих автомобілів, це їх екологічність - на виході замість

вихлопів буде водяна пара. У даний час існує проблема який треба застосовувати сплав для

зберігання водню.

Двигун внутрішнього згоряння на водні. Двигуни цього типу сильно схожі на широко

застосовуються в даний момент двигуни на пропані. Так як у них дуже схожі принципи

роботи, то для переходу з пропану на водень досить просто переналаштувати двигун. І вже

існує досить велика кількість наукових зразків подібних двигунів на водні. Але ККД цього

методу нижче, ніж у паливних елементів.

Двигун на основі паливних елементів. Водневі двигуни цього типу мають дуже велику

вартість по причині змісту у їх конструкції таких дорогих і рідкісних металів, як паладій і

платина. Принцип роботи цієї технології, що в процесі фізико-хімічних реакцій в паливному

елементі відбувається розщеплення водню і виробляється електроенергія.

Разом з виробництвом дешевого водню в великих масштабах, серйозною проблемою

залишається відсутність інфраструктури розподілу водню, яка в кінцевому рахунку повинна

замінити газові та дизельні АЗС. Міжміські перевезення водню, навіть в стислому стані, не

вважаються економічно доцільними сьогодні. Інноваційні техніки зберігання водню на

кшталт органічних носіїв рідини, які не зажадає стиснутого збереження, можуть незабаром

знизити вартість перевезень далекого прямування, а також знизити ризики, пов'язані зі

зберіганням і можливим витоком газу [6].

Так, наприклад, в сусідній з нами Польщі незабаром з'являться водневі заправки.

Кілька заправок будуть побудовані на основних магістралях в Польщі, йдеться в доповіді

30

Автотранспортного Інституту (ITS) і Польському прес-агентстві (PAP). Проект буде

здійснений в рамках програми ЄС з будівництва водневої інфраструктури для транспорту і

профінансований за рахунок бюджету ЄС. Водневі заправні станції в Польщі поліпшать

мобільність транзитних шляхів для водневих автомобілів і простимулюють розвиток

водневих технологій в сусідніх країнах, де ще немає подібної інфраструктури [7]. Це також

стосується й нашої держави.

Передчасний вихід з ладу багатьох відповідальних конструкцій спричинений

водневою деградацією матеріалів (в т.ч. в у водневому автомобілебудуванні) потребує

всебічного вивчення причин цього явища. Дослідженням впливу водню на конструкційні

властивості матеріалів саме займаються у Лабораторії водневої стійкості конструкційних

сплавів відділу фізичних основ руйнування та міцності матеріалів в агресивних середовищах

Фізико-механічного інституту ім. Г.В. Карпенка Національної академії наук України.

Серед наукових напрямків в Україні особливе місце займає школа механіки

руйнування. Меха́ніка руйнува́ння — розділ фізики твердого тіла, що вивчає закономірності

зародження і розвитку неоднорідностей і дефектів структури матеріалу типу тріщин,

дислокацій, пор, включень тощо при статичних і динамічних навантаженнях [8]. Тобто саме

таких навантаженнях, які відбуваються з деталями в автомобілі.

Попередні дослідження проведені у галузі прикладного матеріалознавства та механіки

руйнування [9-18] дозволяють прийти до висновку необхідності продовження проведення

експериментів, по визначенню тріщиностійкості матеріалів, що працюють під дією водню.

Враховуючі вищеописане у роботі проаналізовано літературні, а також

експериментальні власні дані стосовно водневої стійкості матеріалів, які можуть

застосовуватись для виготовлення двигунів та деталей, які працюють в контакті з воднем, а

також з воденьвмісними середовищами.

Матеріали та методика досліджень.

Традиційно у автомобілебудуванні найбільш широко використовуюся сталі різних

структурних складів, зокрема в якості одночасно як водневостійких, так і тріщиностійких та

корозійностійких матеріалів можна виділити високоазотні сталі [9-18].

Є дані стосовно того, що дисперсні складнолеговані нікелеві сплави [19-22] також

можуть успішно використовуватись в якості жароміцного та водневостійкого матеріалу, але

враховуючі вартість нікелю, цілком виготовити двигун з цього сплаву було би дуже дорого,

тобто економічно не доцільно. Корозійнотривкі і жароміцні нікелеві сплави широко

застосовуються для виготовлення поршневих автомобільних двигунів серед деталей яких

входять: турбокомпресори, випускні клапани, сідла клапанів, свічки запалювання [19-22].

Досліджували корозійнотривкі сталі різних структурних класів: аустенітну

дисперсійно твердку 10Х15Н27Т3В2МР та мартенситну 15Х12Н2МФАВ та (табл. 1).

Легування аустенітної сталі алюмінієм, титаном, та бором призводить до утворення

інтерметалідів Ni3(Al,Ti), карбідів ТіС та боридів Ме3В2, що складає у сумарну кількість

8…10%. Це дозволяє підвищити жароміцність 23, 24 і має суттєвий вплив на чутливість до

дії водню 25, 26. Оптимальна термічна обробка мартенситної сталі дозволяє отримати біля

10% залишкового аустеніту, що розташований у вигляді тонких прошарків між пластинами

мартенситу та межами колишніх аустенітних зерен, інтерметаліди (Fe2W, Fe2Mo і Fe2Ті),

карбонітриди Nb(С,N) і Ме2(С,N) та дрібнодисперсні карбіди (Ме2С, Ме23С6 та Ме6С,).

Короткочасний розтяг п’ятикратних циліндричних зразків із діаметром робочої

частини 5 мм здійснювали за швидкості 0,1 мм/хв. Малоциклову витривалість за жорсткого

чистого віднульового згину визначали за амплітуди та частоти навантаження, відповідно,

1,6% та 0,5 Гц на шліфованих плоских зразках із робочою частиною 3×6×20 мм.

Коефіцієнт інтенсивності напружень за статичного навантаження Kс розраховували

згідно зі стандартом 27 за максимальним зусиллям Fс для лінійної діаграми F–V або за

зусиллям FQ, визначеним з використанням 5%-ої січної, для нелінійних діаграм. В інтервалі

тисків 0,4...30 МПа випробовували на позацентровий розтяг зі швидкістю 0,1 mm/min

прямокутні компактні зразки розмірами 506020 mm. Значення Kс обчислювали за

31

формулою Сроулі-Гросса 28. Кінетичні діаграми втомного руйнування (КДВР) будували за

триточкового згину балкових зразків 160×40×20 mm за частоти навантаження 20 Гц і

коефіцієнта асиметрії циклу R = 0,22 29. Для фрактографічних досліджень використовували

сканівний електронний мікроскоп ЕVO- 40XUP із системою мікроаналізу INCA Energy 350.

Вміст водню в металі визначали приладом Leсo TCH 600.

Таблиця 1 – Режими термічної обробки та механічні властивості сталей за кімнатної

температури на повітрі (чисельник) та у водні під тиском 35 MPa після попереднього

наводнювання до вмісту водню 5 млн-1

(сталь 15Х12Н2МФАВ) (знаменник) і 15 млн-1

(сталь

10Х15Н27Т3В2МР)

Сталь

Термічна обробка Механічні властивості

старіння,

відпуск гартування

0,2 В Kc,

MПa·м1/2

N циклів

до руй-

нування,

= 1,6% MПa %

15Х12Н2МФАВ: 0,15%C;

0,5Si; 12Cr; 1,9Ni;

1,52Mo; 0,72W; 0,18V;

0,5Mn; 0,02N; 0,25%Nb

953 K,

2 h 1373 K, 1 год

870

880

1080

1060

62

10

17

10

98

52

1029

43

10Х15Н27Т3В2МР:

0,09%C; 0,6Si; 15Cr;

27,11Ni; 1,41Mo; 1,92W;

2,85Ti; 0,29Al; 0,02B;

0,1%Co

1023 K,

16 h +

+ 923 K,

10 h

1393 K, 1 год 940

950

1270

1240

23

10

16

4

154

51

2277

501

Робочі камери установок для визначення всіх вказаних механічних характеристик у

водні попередньо вакуумували, продували воднем, повторно вакуумували і заповнювали

воднем до тиску 35 МПа. За високих температур зразки витримували в умовах випробувань

30 хвилин, щоб встановити теплову рівновагу. Виявлено 25, 26, 30, що за певних, залежних

від хімічного складу і структури матеріалів, значень тиску водню та швидкостей

деформування досягається максимальний вплив водню на пластичність, малоциклову довго-

вічність та статичну тріщиностійкість мартенситних сталей і нікелевих сплавів. За

короткочасного розтягу водень суттєво окрихчує аустенітні дисперсно твердкі сталі після

попереднього наводнювання за підвищених температур і досягнення його вмісту понад 12

млн-1 , а властивості наводнених зразків за кімнатної температури на повітрі та у водні

однакові 25, 26, 30. Тому частину зразків заздалегідь витримували впродовж 10 годин у

водні за 623 K і тиску 35 MPa. Такий режим забезпечує насичення зразків до концентрацій

водню 5 (сталь 15Х12Н2МФАВ) та 15 млн-1 (сталь 10Х15Н27Т3В2МР). Чутливість сталей до

водневої деградації оцінювали за коефіцієнтом , який визначали як співвідношення значень

відповідних характеристик у водні та нейтральному середовищі (наприклад, коефіцієнт впливу

водню на малоциклову довговічність N = NН/NНе ).

Результати досліджень. Деталі автомобіля можуть зазнавати дії різних температур, в

т.ч. і підвищених, також вплив водню в різному діапазоні температур має різний вплив, тому

було вирішено розділити результати експериментів на кілька температурних інтервалів.

Спочатку проаналізовано експериментальні дані, що стосуються статичної

тріщиностійкості, а потім циклічної, так як на деталі в автомобілі водень може оказувати

вплив в різних умовах (як за статичних умов так і циклічних, тобто коли автомобіль працює).

Отримані результати також можуть дати можливість для їх порівняння та співвідношення.

Розрізняють три види хемосорбції водню на металах – А, В і С [31].

Адсорбція С з незначною теплотою (21...63 kJ/mol) спостерігається при Т < 173 K. За

кімнатних температур маємо сильну із значною теплотою А-адсорбцію. При Т > 400 K

зафіксовано менш сильну адсорбцію В. Хемосорбція на відміну від фізичної адсорбції тільки

вибіркова і протікає на ювенільних реагентно активних центрах. Теплота адсорбції водню на

32

матеріалах із α- та γ-ґратками основних фаз різна, адсорбційні процеси активніші на α-залізі,

що обумовлено енергетичними властивостями приповерхневого шару металу [32].

а) б)

Рис. 1 – Залежність адсорбції (a) та розчинності (б) водню у залізі від температури [31]

Іншим важливим чинником є деформаційна здатність - та γ-ґраток. Під час пластичної

деформації у г.ц.к. ґратці активується більша кількість систем ковзання за менших приведених

напружень зсуву, що веде до більшої (порівняно з о.ц.к. ґраткою) деформаційної здатності і

деформаційного зміцнення [33]. Менша здатність о.ц.к. ґратки до деформаційного зміцнення

свідчить про утворення більшої кількості ювенільних поверхонь типу екструзій та інтрузій,

дислокаційних сходинок, а відтак, більшої кількості активних центрів хемосорбції водню.

На повітрі Кс мартенситна сталь 15Х12Н2МФАВ (рис. 2 а, крива 1) дорівнює

відповідно 155 MПa·м1/2

. У водні зі збільшенням тиску до 7,5 MПa Кс поступово

зменшується до мінімуму і від 7,5 до 35 MПa практично не міняється. Статична

тріщиностійкість Кс зразків із аустенітної сталі 10Х15Н27Т3В2МР (рис. 2 б, крива 1)

повільно понижувалась на всьому діапазоні тисків водню.

Невеликий додатковий вплив попередньо розчиненого водню на в’язкість руйнування

сталі 15Х12Н2МФАВ (рис. 3, криві 3, 4) виявлено лише за тисків менших 7,5 МПа. Як і у

попередніх випадках, під час випробовувань на статичну тріщиностійкість сталь

15Х12Н2МФАВ є більш чутливою до дії зовнішнього, ніж внутрішнього водню.

Залежності βКс від тиску водню свідчать про відмінність дії зовнішнього та зовнішнього

+ внутрішнього водню на властивості мартенситних та аустенітних сталей із інтерметалідним

зміцненням. Порівнюючи результати досліджень короткочасної та малоциклової міцності у

водні з даними за статичної тріщиностійкості мартенситних і аустенітної сталей можна говорити

про якісну подібність впливу водню на статичну тріщиностійкість Кс, статичну пластичніcть (δ і

ψ ) та малоциклову довговічність (N ).









Залежності βКс від тиску водню свідчать про відмінність дії зовнішнього та зовнішнього

+ внутрішнього водню на властивості мартенситних та аустенітних сталей із інтерметалідним

зміцненням. Порівнюючи результати досліджень короткочасної та малоциклової міцності у водні

з даними за статичної тріщиностійкості мартенситних і аустенітної сталей можна говорити про

33

якісну подібність впливу водню на статичну тріщиностійкість Кс, статичну пластичніcть (δ і ψ ) та

малоциклову довговічність (N ).

а) б)

Рис. 2 – Вплив тиску водню Р на в’язкість руйнування Кс сталей 15Х12Н2МФАВ (а) та

10Х15Н27Т3В2МР (б) при 293 К: 1 – ненаводнені зразки; 2, 3 – наводнені (623 К;10 МПа;

10 год. і 673 К;35 МПа; 10 год. відповідно) зразки

Рис. 3 – Залежності коефіцієнта впливу водню Кс на статичну тріщиностійкість зразків зі

сталей 10Х15Н27Т3В2МР (1,5) і 15Х12Н2МФАВ (6-ТО1) у вихідному стані (1, 2, 4, 6) та

попереднього наводнених (673 К, 10 MПa Н2, 10 год) (3, 5) від тиску водню при 293 К

Таким чином, за 293 К статична тріщиностійкість мартенситних сталей у зовнішньому водні

понижується у широкому інтервалі тисків; додатковий вплив попередньо розчиненого водню

незначно проявляється лише за Рн < 7,5 МПа. Ненаводнена аустенітна сталь не реагує на зміну тиску

зовнішньої атмосфери, а інтенсивно деградує лише за спільного впливу зовнішнього та

внутрішнього водню.

Через відмінності у характері адсорбції водню, кількість активних центрів хемосорбції

та деформаційну здатність - та γ-ґраток приймає різну воднетривкість мартенситних та

аустенітних сталей за кімнатної температури: на мартенситній з карбідним зміцненням

(15Х12Н2МФАВ) трикратне падіння статичних характеристик ψ та Kс та 1,5-; 2- і 10-кратний

34

спад показників втомного навантаження Kfc, ΔKth та N; на аустенітній з інтерметалідним

зміцненням (10Х15Н27Т3В2МР) – незначне зменшення службових характеристик (рис. 4).

Рис.4 – Температурні залежності відносного звуження ψ (a), малоциклової довговічності

N (б), границі міцності σB (в), порогового (г) та критичного (д) КІН за циклічного наванта-

ження та в’язкості руйнування (e): γ+γ׳– сталь 10Х15Н27Т3В2МР; – сталь 15Х12Н2МФАВ;

Н – водень під тиском 35 MPa; Н+Н – під тиском 35 MPa після наводнювання

(673 K, 10 MPa Н2, 10 h).

Попереднє високотемпературне наводнювання викликає додаткове 2-3-кратне

погіршення механічних властивостей аустенітної сталі і мало впливає на роботоздатність

мартенситної сталі у водні високого тиску. У структурі аустенітної сталі після старіння

зафіксовано 8...10% дисперсних гранично- та внутрішньозеренних інтерметалідів типу А3В

розміром 300…400 А. Межі інтерметаліди–матриця слугують колекторами водню та

осередками локальних мікроструктурних пошкод.

35

На рис. 5, 6 наведено фотографії руйнування досліджуваних сталей за статичних та

циклічних умов навантаження.

В інертному середовищі (тобто гелії) мартенситна сталь 15Х12Н2МФАВ

розтріскується по границях мартенситних пакетів і острівкового аустеніту (рис. 5 а). Водень

сприяє утворенню та коалесценції мікропор на ділянках залишкового аустеніту та ініціює

руйнування сколом по міжфазних границях (рис. 5 б).

а) б)

Рис. 5 – Злам сталі 15Х12Н2МФАВ в околі фронту вихідної втомної тріщини після

статичного руйнування при 293 K у гелії (a,) та водні (б) під тиском 10 MПa

Сталь 15Х12Н2МФАВ руйнується сколом, у зламі присутні гребінці відриву і язички,

зародження яких відбувається на частинках других фаз. Значне місце у будові рельєфу

займають елементи міжфазного та міжзеренного руйнування. Водень сприяє збільшенню

кількості осередків ініціації руйнування та зменшенню відстаней між ділянками інтенсивної

міжзеренної деструкції та квазісколу. За Т > 400…500К вплив водню на Кс мінімальний і

відмінності у морфології зламів в обох середовищах незначні.

Присутність водню в аустенітній сталі 10Х15Н27Т3В2МР спричиняє відмінності у

будові зламу за всіх температур (293...723 K) порівняно з інертним середовищем. У гелії

відбувається транскристалітне руйнування з властивим пластичним матеріалам ямковим

мікрорельєфом, виділеннями по дну ямок та невеликою кількістю міжзеренних мікротріщин.

Злами наводнених та ненаводнених зразків на нижній ділянці КДВР відрізняються

несуттєво, їм властива специфічна борозенчаста структура із дещо більшою за наводнювання

кількістю фасеток відколу (рис. 6 a, б). Крім того, на зламах наводнених зразків епізодично

зустрічаються мікросколи, розшарування площинами ковзання та двійникові розриви (язики)

на фасетках відколу. На верхній ділянці КДВР водень сприяє переходу від характерного для

втоми борозенчастого та стільникового рельєфу зламу (рис. 6в) до внутрішньозеренного та

міжзеренного відколу із плоскими фасетками (рис. 6 г). Найсуттєвішими є відмінності у

характері руйнування наводнених і ненаводнених зразків на етапі долому, коли на повітрі

переважає ямковий відрив із ділянками міжзеренного руйнування (рис. 6д), а у водні –

мережа міжзеренних тріщин із окремими траковими слідами (рис. 6 е).

За кімнатної температури газоподібний водень максимально погіршує механічні

характеристики (відносне видовження та поперечне звуження, малоциклову довговічність,

статичну та циклічну тріщиностійкості) МС сталі і мало впливає на властивості аустенітної з

інтерметалідним зміцненням. Екстремум окрихчення першої займає температурний діапазон

300…500 K, другої – 470…800 K. За попереднього наводнювання аустеніту, зміцненого

36

інтерметалідами, цей інтервал поширюється і на область кімнатних температур.

Найчутливіші до дії водню характеристики МС сталей за 293…573 K і аустенітних

дисперсійно твердких сталей за всіх температур – малоциклова довговічність (зменшується у

20 та 5 разів відповідно) та відносне поперечне звуження (зменшується у 5–6 та 2 рази

відповідно). При Т ≥ 600 K водень найбільше впливає на критичний коефіцієнт інтенсивності

напружень за циклічної тріщиностійкості мартенситної сталі Kfc (зменшується у 1,5 рази).

За кімнатної температури впливу водню на мікромеханізм руйнування сталей

спричиняє подрібнення ямок, збільшення кількості площин гладкого розшарування (втомне

навантаження) або розчеплення (статичне) та ділянок міжзеренного руйнування. В інтервалі

400… 600 K, за умов послаблення адсорбції та активації абсорбції водню дефектами, у зламі

зростає кількість площин гладкого розшарування та розчеплення. За Т > 600 K, коли водень

починає мігрувати з дефектів у ґратку, кількість ділянок міжзеренного руйнування стає

незначною, утворюються терасові відколи, що свідчить про інтенсифікацію середовищем

відриву кристалографічними площинами спайності.

Рис. 6 – Характер руйнування сталі 10Х15Н27Т3В2МР за циклічного навантаження при

293 K на нижній (a, б) і верхній (в, г) ділянках КДВР та ділянці закритичного (д, е) руйну-

вання у гелії (a, c, e) та водні під тиском 10 MПa після попереднього наводнювання за

режимом 1 (б, г, е) × 3000

Таким чином отримані та проаналізовані результати можуть бути корисними при

розробці та застосуванні нових сталей (у т.ч. і для автомобілебудування), що працюють в

контакті з воднем та воденьвмісними середовищами.


1. Есть ли жизнь после нефти: когда закончится черное золото и что её заменит.

[Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://www.segodnya.ua/economics/enews/est-li-

zhizn-posle-nefti-kogda-zakonchitsya-chernoe-zoloto-i-chto-ego-zamenit-696376.html.

2. Siemens открыла крупнейший в мире завод по генерации водорода

[Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://tesiaes.ru/?p=13088.

3. Израильские ученые из воздуха и воды создали альтернативу нефти

[Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://podrobnosti.ua/956641-izrailskie-uchenye-iz-

vozduha-i-vody-sozdali-alternativu-nefti.html.

d

e

f

f

37

4. BMW Hydrogen 7 [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

https://ru.wikipedia.org/wiki/BMW_Hydrogen_7.

5. Toyota выпустила на рынок первый в мире автомобиль с водородным двигателем

[Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.unian.net/science/1021880-toyota-

vyipustila-na-ryinok-pervyiy-v-mire-avtomobil-s-vodorodnyim-dvigatelem.html.

6. 10 технологий, которыми может запомниться 2015 год. [Електронний ресурс]. –

Режим доступу: http://hi-news.ru/technology/10-texnologij-kotorymi-dolzhen-zapomnitsya-2015-

god.html.

7. Польша построит первые водородные заправки. [Електронний ресурс]. – Режим

доступу: http://uahe.net.ua/ru/articles-ru/348-polsha-postroit-pervye-vodorodnye-zapravki.html.

8. Механіка руйнування. [Електронний ресурс]. – Режим доступу :

https://uk.wikipedia.org.

9. Valerii Коlesnikov, Alexsandr Balitskii, Jacek Eliasz Tribological properties of high

nitrogen steels after hydrogenation // Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa Volume

XС/2010. Commission of Motorization and Power Industry in Agriculture – OLPAN, 2010, 116 -

121 p.

10. Коlesnikov V.O. Investigation of the wear products of high-nitrogen steel after

hydrogenation // Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa XA/2010.

Commission of Motorization and Power Industry in Agriculture – OLPAN, 2010, 10A,271 -275 p.

http://www.pan-ol.lublin.pl/wydawnictwa/TMot10a/Kolesnikov.pdf.

11. Study of the wear resistance of high-nitrogen steels under dry sliding friction // O. I.

Balyts’kyi, V. O. Kolesnikov, and J. Eliasz // Materials Science, Vol. 48, No. 5, March, 2013 P.

642 – 646. (Ukrainian Original Vol. 48, No. 5, September–October, 2012 C. 78 - 82.

12. Balitskii A.I., Kolesnikov V.O., Eliasz J., Hawriljuk M.R. Fracture of hydrogenated high

nitrogen mangan steels at slide wear // Materials Science. - 2014. – N 4. – P. 110 – 116.

13. О. І. Балицький, В. І. Витвицький, Л. М. Іваськевич, В. М. Мочульський, С. О.

Гребенюк. Високотемпературна воднетривкість нержавних сталей // Фіз.-хім. механіка

матеріалів. – 2010. – № 2. – С. 83 – 94.

14. О. І. Балицький, Л. М. Іваськевич, В. М. Мочульський, О. М. Голіян Вплив водню

на трищиностійксть сталі 10Х15Н27Т3В2МР // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2009. – № 2. –

С. 102 – 110.

15. О. І. Балицький, Л. М. Іваськевич, В. М. Мочульський Механічні властивості

мартенситних сталей у гозоподібному водні // Проблемы прочности. – 2012. – № 1. – С. 89 –

99.

16. Balitskii A., Vytvytskyii V., Ivaskevich L., Eliasz J. The high- and low-cycle fatigue

behaviour of Ni-contain steels and Ni-alloys in high pressure hydrogen / International Journal of

Fatigue. - 2012 vol.39. - P. 32–37.

17. Hembara O. V., L. M. Ivas’kevych, V. M. Mochul’s’kyi, O. Ya. Chepil’. Prediction of

the kinetics of crack propagation and the residual durability of vessels in gaseous hydrogen//

Materials Science (Springer).– 2013, No 5. – P.671-679.

18. Balitskii A., Ivaskevich L., Mochulskyi V., Eliasz J., Skolozdra O. Influence of high

pressure and high temperature hydrogen on fracture toughness of Ni-containing steels and alloys //

Archive of Mechanical Engineering. - 2014. – N 1, vol. LXI. - P. 129-138.

19. Dobrzański L. A. Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo. WNT: Gliwice-

Warszawa. – 2002. – 1500 s.

20. Шаповалов Л.И. Легирование водородом // Журфонд. – Днепропетровск, 2013. –

385 с.

21. Darius Tytko, Pyuck-Pa Choi, Jutta Klower, Aleksander Kostka, Gerhard Inden, D.

Raabe. Microstructural evolution of a Ni-based superalloy (617B) at 700oC studied by electron

microscopy and atom probe tomography // Acta Materials. – 2012. – Vol. 60, I. 4. – P. 1731-1740.

http://www.pan-ol.lublin.pl/wydawnictwa/TMot10a/Kolesnikov.pdf

38

22. Galliano F., E.Abdrieu, C.Blanc, J.-M.Cloue, D.Connetable, G.Odemer. Effect of

trapping and temperature on the hydrogen embrittlement susceptibility of alloy 718 // Materials

Science & Engineering A. – 2014. – 611. – P. 370-382.

23. Симс Ч., Хагель В. Жаропрочные сплавы / Пер. с англ. – М.: Металлургия, 1967. –

798 с.

24. Химушин Ф. Ф. Жаропрочные стали и сплавы. – М.: Металлургия, 1978. – 860 с.

25. Tkachov V. I., Ivas’kevych L. M., and Mochul’s’kyi V. M. Temperature Dependences

of the Mechanical Properties ofAustenitic and Martensitic Steels in Hydrogen // Materials Science. –

2007. – 43, № 5. – P. 654–666.

26. Balyts’kyi O. I., Ivas’kevych V. M., Mochul’s’kyi V. M., and Holiyan O. M., Influence

of Hydrogen on the Crac Resistance of 10Х15Н27Т3В2МР Steel // Materials Science. – 2009.

– 45, № 2. – P. 258–268.

27. ГОСТ 25506-85. Методы механических испытаний металлов. Определение харак-

теристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении – М.: Изд-

во стандартов, 1985. – 61 с.

28. Браун У., Сроули Дж. Испытания высокопрочных металлических материалов на

вязкость разрушения при плоской деформации. – М.: Мир, 1972. – 246 с.

29. Фізико-механічний інститут: Поступ і здобутки / Під ред. В. В. Панасюка. – Львів,

Фіз.-мех. ін-т ім. Г. В. Карпенка НАН України, 2001. – 432 с.

30. Ткачёв В. И., Иваськевич Л. М., Витвицкий В. И. Особенности определения

чувствительности сталей к водородной деградации // Альтернативная энергетика. – 2005.

– № 12(32). – С. 46–51.

31. Швед М. М. Изменение эксплуатационных свойств железа и стали под влиянием

водорода. – К.: Наук. думка, 1985. – 120 с.

32. Похмурський В. І., Федоров В. В. Вплив водню на дифузійні процеси в металах.

– Львів: Фіз.-мех. ін-т НАН України, 1998. – 206 с.

33. Гольдштейн Р. А. Металлофизика высокопрочных сплавов. – М.: Металлургия, 1982. –

350 с.

Балицький Олександр Іванович – д.т.н., професор, завідувач лабораторії водневої



академії наук України.

Еліяш Яцек – д.т.н., проф. зав. каф. експлуатації та ремонту автомобілів,

Західнопоморський технологічний університет, Щецін, Польща.

Колесніков Валерій Олександрович – к.т.н., м.н.с. сумісник лабораторії водневої




"Луганский національний університетет ім. Тараса Шевченка", м. Старобільськ.

Іваськевич Любомир Михайлович – к.т.н., ст. наук. спів. лабораторії водневої


агресивних середовищах Фізико-механічного інституту ім. Г.В. Карпенка НАНУ.

Мочульський Володимир Михайлович – наук. спів. лабораторії водневої стійкості

конструкційних сплавів відділу фізичних основ руйнування та міцності матеріалів в


Гребенюк Станіслав Олексійович – наук. спів. лабораторії водневої стійкості



Глюзицький Олександр Олександрович – магістрант кафедри технологій



39

УДК 629.3.01

Сітовський О.П., к.т.н., доц.; Кашуба А.М.

ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ ДЛЯ

ЕЛЕКТРОМОБІЛІВ

Розглянуто різні типи тягових накопичувачів енергії для руху КТЗ з електричним

приводом. Виконаний порівняльний аналіз різних типів літієвих батарей, як існуючих так і

перспективних, та суперконденсаторів

З кожним роком у світі зростає кількість колісних транспортних засобів (КТЗ).

Особливо швидкими темпами розвивається виробництво і продаж електромобілів.

Розширюється продаж таких автомобілів і в межах України.[1]. Одним з основних факторів,

який впливає на продажі електричних транспортних засобів є величина запасу ходу на одній

зарядці тягових АКБ, так, пробіг електромобіля Smart декларується на рівні 145 км, але в

найближчому майбутньому буде подвоєний. По мірі розвитку парку електромобілів зростає і

кількість накопичувачів енергії (тягових батарей), які знаходяться в експлуатації.

Але по проблемах заряду та збереження енергії для КТЗ з електричним приводом

продовжуються дискусії. На сьогоднішній день найбільшої популярності набувають літій

залізо-фосфатні батареї. Вони мають від 1000 до 2000 циклів заряду-розряду при 6-7 роках

працездатності [2].

Наступним кроком у забезпеченні енергією електромобілів є випуск літій-титанових

батарей [3]. Вони мають збільшену кількість циклів – до 10000 і збільшений струм заряду-

розряду, що дає можливість більш інтенсивного використання таких батарей на КТЗ.

Перспективними є сірковмісні акумуляторні батареї. Так, дослідники з Національної

лабораторії Оаr-Рідж (ORNL) із США розробили нову конструкцію літій-сірчаних батарей з

твердим електролітом. Застосування твердого електроліту підвищує стабільність показників

батареї під час експлуатації порівняно із батареями із рідким електролітом, що дозволяє

підвищити число циклів заряд-розряд. Ці АКБ є перспективними з огляду на застосування в

КТЗ тому, що при значному здешевленні виробництва можуть накопичувати більшу енергію

ніж традиційні літій-іонні батареї. Так уже розроблені дослідні зразки Li-S акумуляторів, які

після 300 циклів мають питому ємність 1,2 А·год/г, що набагато більше ніж у літій-іонних

(0,15 А·год/г).

Одним із наступних кроків у розробці джерел енергії для електромобілів є

налагодження виробництва і здешевлення суперконденсаторів. Вони забезпечують швидкий

заряд-розряд, але мають високу вартість і низьку питому ємність. В повній мірі

застосовувати суперконденсатори в «чистому» вигляді найближчим часом не буде

можливості. Але при оптимальному поєднанні суперконденсаторів з акумуляторними

батареями можна буде суттєво покращити експлуатаційні характеристики силових

енергетичних установок.

Так при застосуванні такої комбінації можна буде при зменшенні загальної тягової

ємності батареї збільшити миттєву потужність, яка необхідна для динамічного руху

КТЗ (розгін, гальмування, рух з короткочасними збільшеними навантаженнями). Також

можна підвищити швидкість заряду батарей, покращити режими роботи батарей при

рекуперації енергії під час гальмування КТЗ.

Але при своїх гарних енергетичних характеристиках, батареї даного типу є досить

делікатними до режимів заряду і напруги заряду. Такі властивості батарей вимагають

безумовного встановлення в коло заряду спеціальних приладів - балансирів для контролю

режимів заряду, розряду літієвих батарей.

Порівняльні характеристики наведених джерел електричної енергії представлені в

таблиці 1.

40

Таблиця 1 – Характеристики джерел електричної енергії для електромобілів

Функція LiFePO4 Li-Ti Li-S Суперконденсатор

Час заряду 60 хв. 10 хв. 1-10сек.

Число циклів 1000-2000 10 000 Більше

500

1000 000

Напруга, V 3,6-3,7 2,5 2,0 2,7

Питома ємність, W·h/kg 80-150 60-105 860 5

Питома потужність, W/kg 1000-3000 10 000

Вартість, $/W·h 0,5-1,00 1,2 - 20

Тривалість роботи на КТЗ,

років

6 7-10 - 10-15

Робоча температура -20 +60 -40 +60

У даному дослідженні було виявлено, що оптимальним на сьогоднішній день є

LiFePO4 батареї, які при достатній питомій ємності мають відносно низьку вартість.

Велика кількість циклів заряд-розряд LiTi батарей дає суттєве зниження вартості

перенесеної енергії. Але надзвичайно велика кількість циклів може призвести до того, що

ресурс батареї буде не в повній мірі використовуватись протягом заявленого терміну

експлуатації.

Наявної інформації, щодо LiS батарей ще не є достатньою для об’єктивної оцінки їх

якостей.

Подальші дослідження та розробки виробників АКБ можуть суттєво знизити вартість

батарей та конденсаторів, що в загальному призведе до зниження вартості КТЗ.


1. В Украине появится новый электрический Smart [Електронний ресурс] URL:

http://drive-news.net/v-ukraine-poyavitsya-novyj-elektricheskij-smart/ (Дата звернення:

18.03.2016).

2. Jeff Kerns What’s the Difference Between Batteries and Capacitors? Machine Design

[Електронний ресурс] URL:http://machinedesign.com/batteriespower-supplies/what-s-difference-

between-batteries-and-capacitors (Дата звернення: 19.03.2016).

3. Lithium–titanate battery [Електронний ресурс] URL:

https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium%E2%80%93titanate_battery (Дата звернення: 18.10.2015).

4. The Lithium Ion Battery Market. Supply and Demand ARPA E RANGE. Conference

January 28, 2014. Sam Jaffe Senior Research Analyst [Електронний ресурс] //http://www.arpa-

e.energy.gov/sites/default/files/documents/files/Jaffe_RANGE_Kickoff_2014.pdf. (Дата

звернення: 18.10.2015).

Сітовський Олег Пилипович – к.т.н., доцент, доцент кафедри «Автомобілі і

транспортні технології», Луцький національний технічний університет.

Кашуба Андрій – асистент кафедри «Автомобілі і транспортні технології», Луцький

національний технічний університет.

http://drive-news.net/v-ukraine-poyavitsya-novyj-elektricheskij-smart/

http://machinedesign.com/author/jeff-kerns

http://machinedesign.com/batteriespower-supplies/what-s-difference-between-batteries-and-capacitors

http://machinedesign.com/batteriespower-supplies/what-s-difference-between-batteries-and-capacitors

https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium%E2%80%93titanate_battery

41

УДК 629:330.34 (477)

Жук А. О., Когут В. І., Салавор О. М., к.т.н., доц.

ЗАХОДИ, СПРЯМОВАНІ НА РОЗВИТОК АВТОТРАНСПОРТНОЇ

СИСТЕМИ УКРАЇНИ

Розглянуто заходи та методи, що сприятимуть розвитку автотранспортної

системи України, перелічено передумови євроінтеграції транспортної системи України

Для розвитку економіки України важливим є підвищення ролі транспорту, що

забезпечує життєдіяльність населення, розвиток економіки держави, збереження

обороноздатності та можливість досягнення високих зовнішньоекономічних відносин.

Значна роль належить автомобільному транспорту. Економічно розвинуті країни мають

значні успіхи в напрямку удосконалення традиційних і створенні нових видів транспорту,

зростання швидкості перевезень, розширення географії транспорту. Починаючи з 1990 року

обсяги перевезень вантажів та пасажирів на всіх видах транспорту (без трубопровідного)

зменшились у 3-5 разів. Це пов’язано з глибокою економічною кризою в усіх країнах СНД та

безпосередньо в Україні. Темпи скорочення внутрішніх перевезень були значно більшими.

Зменшення обсягів перевезень призвело до значного скорочення доходів та відповідного

занепаду інфраструктури транспортної галузі. Більшу частині інфраструктурних об’єктів

транспорту необхідно визнати застарілими і такими, що не відповідають сучасним вимогам

щодо виконання своїх основних функцій, вимогам екологічності транспортних засобів.

Насамперед, це стосується залізничного та автомобільного транспорту. Автомобільні дороги,

зокрема, не відповідають європейським стандартам щодо багатьох показників.

Питаннями дослідження стратегії та перспективи розвитку автомобільного

транспорту та транспортних засобів займалися П. І. Чуваєв, А. В. Круць та інші.

Ціллю статті є пошук напрямів реструктуризації автомобільного транспорту та

перспективи розвитку автомобільного транспорту України.

На даному етапі стан транспортної системи України не можна вважати задовільним.

Більшу частину транспортних засобів України необхідно визнати транспортом не належної

якості.

Основними завданнями розвитку автомобільного транспорту та автотранспортної

системи України є:

створення правових основ подальшого розвитку транспортних перевезень;

поетапний перехід на принципи міжнародної транспортної і митної політики в

галузі міжнародних перевезень вантажів;

приведення основних транспортних фондів у належний технічний стан;

введення нових технологій організації перевезень вантажів та пасажирів;

проведення виваженої тарифно-цінової політики, яка б сприяла підвищенню

конкурентоспроможності транспортних послуг в Україні;

розвиток міжнародної співпраці в галузі перевезень.

В Україні існують необхідні стартові умови для формування сучасної системи

транспортних комунікацій, що відповідала б європейським стандартам. До них насамперед

відносяться:

необхідність корінного технічного переоснащення галузі й істотних організаційних

змін у всіх видах транспорту;

42

достатня ресурсна база і рівень розвитку техніки і технологій;

наявність кваліфікованого трудового потенціалу і передових науково-технічних

розробок;

вигідні природо-кліматичні характеристики території;

наявність конкурентоздатних науково-технічних проектів, що пройшли відповідну

експертизу і готові до реалізації;

зацікавленість закордонних інвесторів у розміщенні капіталів в Україні;

наявність затвердженої концепції створення і функціонування в Україні

національної мережі міжнародних транспортних коридорів.

Крім того, є ще одна проблема, вирішення якої потрібно здійснити у найближчий

період - це можливість входу до європейської транспортної системи [4]. Це потребує, перш

за все, створення швидкісних автомагістралей та головних залізничних ходів, розвинутої

шляхової інфраструктури, приведення рухомого складу у відповідність до екологічних умов.

Якщо брати до уваги лише географічне положення України, то обсяги транзитних

перевезень мали б постійно зростати, але цього не відбувається. Можна виділити декілька

проблем, які перешкоджають розширенню розмірів транзиту: не задовільний стан

автомобільних доріг в Україні, недостатньо розвинена митна інфраструктура, тарифна

політика, транспортні термінали. Тим не менш, транзит територіями Білорусії та країн Балтії

зростає, тобто відбувається перерозподіл транзитних автотранспортних потоків не на

користь України. У державі має реалізуватися єдина державна транспортна політика,

координуватися дії учасників перевезення, розвиватися інфраструктура транзиту.

В Україні наявний достатньо розвинутий ринок автотранспортних послуг, які надають

підприємства різних форм власності. Автотранспортні підприємства споживчої кооперації

займають своє місце на ринку. Та транспортне обслуговування підприємств здійснює

здебільшого залізничний і автомобільний транспорт, частину перевезень виконує також

річковий, морський і повітряний транспорт. Близько 67% перевезень здійснюють автомобілі,

які належать транспортним організаціям споживчої кооперації. Економічна криза останніх

років негативно вплинула на розвиток усіх галузей споживчої кооперації: зменшився

товарообіг підприємств торгівлі та громадського харчування, випуск продукції на

промислових підприємствах. Це негативно позначилося на розвитку автомобільного

транспорту.

На сьогодні в галузі існує велика кількість проблем, які потребують негайного та

першочергового вирішення. Насамперед, наявність великого рівня зношеності основних

засобів інфраструктурних об’єктів становить загрозу для виникнення аварійних ситуацій, а в

кінцевому результаті - до нестабільного функціонування економіки та національної безпеки

країни. Поганий стан інфраструктурного сектору зумовлює низьку якість інфраструктурних

послуг. Низька якість транспортної інфраструктури призводить до додаткових

непродуктивних витрат, які фактично гальмують ріст реального ВВП. При цьому

інфраструктура як галузь економічної діяльності посідає досить важливе місце в економіці

України, забезпечуючи приблизно 15 % ВВП [1].

Протягом останніх років спостерігається велике скорочення кількості транспортних

засобів у споживчій кооперації. Найбільш скорочена кількість вантажних автомобілів, це

призвело до зменшення вантажних перевезень. Простежується також тенденція до

скорочення кількості пікапів, автобусів, спеціальних автомобілів.

43

В умовах роботи споживчої кооперації найбільш доцільним є використання

автомобілів малої та середньої вантажопідйомності, оскільки саме вони забезпечують

оптимальні розміри перевезень для невеликих торгівельних, заготівельних, промислових

підприємств споживчої кооперації. Але брак таких автомобілів змушує виконувати дрібно

гуртові перевезення на автомобілях завищеної вантажопідйомності. Лише третя частина

припадає на автомобілі малої та середньої вантажопідйомності [3].

Дослідивши розвиток автомобільного транспорту та його значення у споживчій

кооперації, слід зазначити, що:

1) автомобільний транспорт – порівняно молода галузь діяльності, яка

характеризується різноманітністю послуг у перевезеннях, які вона надає підприємствам та

організаціям;

2) для забезпечення виконання завдань транспортного обслуговування підприємств-

замовників автомобільний транспорт споживчої кооперації має різноманітний рухомий

склад, який потребує оновлення;

3) автомобільний транспорт споживчої кооперації є перспективною галуззю, яка має

значні резерви для розвитку, надає послуги як підприємствам та організації споживчої

кооперації, так і іншим суб’єктам підприємницької діяльності та фізичним особам щодо

перевезень в Україні та за її межами.

Розвиток потенціалу автотранспортного сервісу буде сприяти захисту довгострокових

інтересів України на міжнародному ринку. Основними напрямами розвитку потенціалу

автотранспортних послуг України на міжнародному ринку мають бути такі:

пріоритетні напрями в освоєнні транспортних коридорів, обсягів транзитних,

місцевих та експортно-імпортних перевезень, іноземного туризму, прискорення просування

транспортних засобів на прикордонних переходах;

створення законодавчої та нормативної бази, яка регламентує умови роботи служб

міжнародних автомобільних перевезень, пунктів автомобільного сервісу, їхню взаємодію з

підприємствами галузей інфраструктури країни в процесі транспортного забезпечення

зовнішньоекономічних зв’язків;

перехід на міжнародні стандарти і правила, що застосовуються при будівництві

об’єктів автомобільного сервісу, транспортних комунікацій, при виробництві транспортних

засобів;

виконання вимог щодо екологічності транспортних засобів;

розробка нових правил надання сервісу для транспортних засобів і їхніх екіпажів за

умов транспортно-експедиторського обслуговування ними вантажовласників;

забезпечення безпечної роботи на транспорті всередині і за межами країни [2].

Реалізуючи дані напрями, можна покращити транспортні послуги в Україні.

Аналіз вищевикладеного дозволяє стверджувати, що рівень розвитку автомобільно-

дорожньої інфраструктури - один із найважливіших показників його технологічного

прогресу і цивілізованості. При інтеграції в європейську економіку потреба у

високорозвинутій транспортній системі дедалі посилюється, вона стає базисом для

ефективного входження України у європейське співтовариство та зайняття в ньому місця,

яке відповідає рівню високорозвинутої держави [5]. Отже, ми бачимо, що автомобільний

транспорт відіграє дуже важливу роль в господарстві, в зовнішньоекономічних зв’язках

України, в зв’язках між містом і селом, між окремими районами країни. Сьогодні без

транспорту неможливо уявити виробництво, розподіл, обмін та споживання матеріальних

44

благ та послуг населення. Автомобільний транспорт є необхідною умовою спеціалізації і

комплексного розвитку регіонів, формування територіально-виробничого комплексу

локального та районоутворюючого значення. Він сприяє суспільному територіальному

поділу праці. Без автомобільного транспорту неможлива інтеграція України у

загальносвітову економічну систему, але він потребує значного технічного оновлення.

Необхідно підкреслити, що в Україні є необхідні стартові умови для формування сучасної

системи автотранспортних комунікацій, яка відповідала б європейським стандартам.

В Україні автомобільний транспорт, як і інші види транспорту, потребує

інноваційного розвитку. Транспортні засоби потребують технічного переоснащення та

вдосконалення з метою приведення до Європейських вимог екологічності. Також необхідно

виконувати вимоги до будування сучасних доріг та своєчасного їх відновлення у разі

пошкодження, що буде впливати на тривалість експлуатації автівок. Це допоможе нашій

державі стати ближчою до світової транспортної системи і вплине на її економічне

становище. Розвиток автомобільного транспорту України має значення не лише для України,

тому можна розраховувати на підтримку світових фінансових структур, але все ще

виникають питання державного рівня. В Україні є об’єктивні передумови раціонального

вирішення питань щодо якісних автомобілів та умов їх експлуатації. Справа лишається за

тим, хто зможе нарешті звільнити і почати реалізовувати цей прихований потенціал.


1. Гудима Р.Р. Проблемні аспекти розвитку транспортної інфраструктури України /

Р.Р. Гудима // Проблеми і перспективи розвитку національної економіки в умовах

євроінтеграції та світової фінансово-економічної кризи: міжнародна науково-практична

конференція, 2009 р. - Чернівці.: БДФУ, 2009. – С. 238 – 239.

2. Карпінський, Б.І. Транспортна система України в контексті європейської інтеграції

/ Б.І. Карпінський // Економіка України. – 1998. – № 7. – С. 17–23.

3. Кутах Ю.В. Транзитні зв’язки України та міжнародні транспортні коридори / Ю.В.

Кутах // Економіст. – 2002. – № 1. – С. 50–57.

4. Мягких І.М. Роль і місце автомобільного транспорту в системі споживчої

кооперації та напрями покращення транспортних послуг в Україні / Мягких І.М. // Актуальні

проблеми економіки. – 2009. – № 7. – с. 71 – 75.

5. Харсун Л.Г. Інтеграція України в Європейську транспортну систему / Л.Г.Харсун //

Вісник Київського національного університету ім. Т.Шевченка. – 2004. – № 72. – С. 50–52.

Жук Артем Олегович – студент автомеханічного факультету, Національний

Транспортний Університет.

Когут Вікторія Ігорівна – студентка факультету бродильних, консервних

виробництв та екологічного контролю, Національний Університет харчових технологій.

Салавор Оксана Мирославівна – к.т.н, доцент кафедри біохімії та екологічного

контролю, Національний університет харчових технологій.

http://vk.com/club28200707

45

УДК 656.084 Кашканов А. А., к.т.н., доц.

НЕВИЗНАЧЕНІСТЬ ЗНАЧЕНЬ УСТАЛЕНОГО СПОВІЛЬНЕННЯ ТА

ГАЛЬМІВНОГО ШЛЯХУ В РОЗСЛІДУВАННІ ДОРОЖНЬО-

ТРАНСПОРТНИХ ПРИГОД

Розглянуті питання невизначеності значень усталеного сповільнення та гальмівного

шляху при проведенні експертиз дорожньо-транспортних пригод, та її вплив на

інтерпретацію аналітичних результатів досліджень і розрахунків.

ДСТУ 3649:2010 «Колісні транспортні засоби. Вимоги щодо безпечності технічного

стану та методи контролювання» встановлює показники ефективності гальмування:

сповільнення sj та гальмівний шлях gS . На відміну від інших параметрів, вказаних у

стандарті, усталене сповільнення та гальмівний шлях – це нормативи, які повинна

задовольняти гальмівна система автомобіля під час його випробувань в заданих умовах. За

методикою стандарту випробування проводяться на горизонтальній ділянці дороги з рівним,

сухим, чистим цементобетонним чи асфальтобетонним покриттям, початкова швидкість

гальмування має бути в межах від 35 км/год до 45 км/год. Стандартом передбачений також

розрахунковий метод визначення показників.

У відповідності до вимог ДСТУ 3649:2010 гальмівна система в таких дорожніх умовах

повинна забезпечити нормативні значення сповільнення (табл. 1) та гальмівного шляху

(табл. 2).

Таблиця 1 – Показники sj за методом дорожніх випробувань

Категорія КТЗ Усталене сповільнення sj

м/с2, не менше ніж

Тривалість спрацьовування ГС, с,

не більше ніж 6)

M1, M1G 5,0

0,8 5)

M2, M2G, M3,

M3G 5,0

1)

N1, N1G 5,0 2)

N2, N2G, N3, N3G 4,5 3)

О2, О3, О4 4,3 4)

1)

Для КТЗ, не обладнаних антиблокувальною ГС, sj ≥ 4,8 м/с2.

2) Для КТЗ, випуску до 1988 р., sj ≥ 4,5 м/с

2.


2.


2.

5) Для КТЗ та автопоїздів із гідравлічним приводом - не більше ніж 0,5 с.

6) Для КТЗ, випуску до 1988р., можливе збільшення нормативу тривалості

спрацьовування на 10 %.

Під час випробувань в дорожніх умовах усталене сповільнення або вимірюється

безпосередньо при гальмуванні за допомогою відповідного приладу (пряме вимірювання),

або розраховується за результатами вимірювання інших величин (непряме вимірювання). В

обох випадках результат вимірювання сповільнення повинен містити оцінку похибки,

виконану особою, що проводила випробування. Пункт 7.4.7 стандарту встановлює, що

похибка визначення усталеного сповільнення (тобто похибка його вимірювання j ) не

46

повинна перевищувати ± 4,0 %. Таким чином, з врахуванням гранично допустимої похибки,

виміряне значення сповільнення автомобіля може знаходитись в інтервалі j j .

Наприклад, для легкового автомобіля зі справною гальмівною системою у відповідності до

табл. 1 мінімальне значення 4,75 5,25j м/с2 або (5 0,25 ) м/с

2. Це означає, що легковий

автомобіль, у якого виміряне значення сповільнення складає не 5,0 м/с2, а 4,75 м/с

2 і більше,

слід вважати таким, що витримав випробування за параметром «усталене сповільнення». Але

ці нормативні показники величини усталеного сповільнення тільки встановлюють межу між

справною та несправною гальмівною системою ТЗ і не дають повної інформації про процес

гальмування автомобіля під час ДТП. Якщо оцінка похибки вимірювання сповільнення

виконана, але похибка перевищує допустимі стандартом границі, то результати випробувань

вважаються такими, що не відповідають метрологічним вимогам стандарту.

Таблиця 2 – Показники за методом дорожніх випробувань

Тип КТЗ Категорія КТЗ

(тягача)

Гальмівний шлях ( gS ) для початкової швидкості

гальмування ( 0V ), не більше ніж, м 1)

0V = 40 км/год 0V ≠ 40 км/год

Одиночні

М1 14,7 0V × (0,10 + 0V / 150)

M2, M3, N1, N2 18,3 0V × (0,15 + 0V / 130)

N3 19,5 0V × (0,18 + 0V / 130)

Автопоїзди M1 16,6 0V × (0,15 + 0V / 150)

N1, N2, N3 19,5 0V × (0,18 + 0V / 130) 1)

Для КТЗ, випуску до 1988 р., допускають збільшення нормативу гальмівного шляху на

10 %.

Примітка. За потреби, значення гальмівного шляху обчислюють за параметрами гальмівної

діаграми відповідно до додатка Б ДСТУ 3649:2010.

Оцінку невизначеності можна виконати для норми гальмівного шляху. У пункті 7.4.7

ДСТУ 3649:2010 вказано, що похибка вимірювання гальмівного шляху не повинна

перевищувати ± 5,0 %. А отже стандарт вважає таку похибку визначення гальмівного шляху

допустимою. Тоді, з врахуванням допустимої похибки, гальмівний шлях автомобіля g gS S

під час випробувань у вказаних вище умовах повинен бути не більше:

□ для категорії М1 – (14,7 ± 0,7) м;

□ для категорій M2, M3, N1, N2 – (18,3 ± 0,9) м;

□ для категорії N3 – (19,5 ± 1,0) м.

Загальним недоліком розрахункового методу визначення показників ефективності

гальмування є використовування параметрів, величина кожного з яких знаходиться в

деякому діапазоні. За даними проф. Іларіонова В.А., значення усталеного сповільнення

автомобіля, що буде розраховане двома різними експертами, може відрізнятися за

величиною на 30 %. Тому, починаючи з 80-х років, щоб уникнути значних розбіжностей у

розрахунках, експертам пропонується керуватися систематизованими середньостатистич-

ними даними при визначенні усталеного сповільнення ТЗ на горизонтальній поверхні дороги

[1-7].

47

Значення параметрів гальмівної ефективності автомобіля можна визначити в процесі

експериментального випробування з використанням спеціального устаткування. Для

дослідження гальмівної динаміки автомобіля в дорожніх умовах широко використовуються

три основні способи вимірювання: за допомогою приладу «п’яте колесо»; з використанням

оптичного датчика; з використанням деселерометра (датчика прискорення).

Головна перевага вимірювальної системи з «п’ятим колесом» її невисока вартість і

точність виміру. Прилад «п’яте колесо» служить для вимірювання пройденого шляху з

подальшим розрахунком швидкості, сповільнення й гальмового шляху автомобіля. Істотний

недолік такого способу виміру полягає в утрудненні кріплення до автомобіля приладу «п’яте

колесо» і великих габаритах та маси цього приладу в порівнянні з пристроями, що

використовують інші способи вимірювання [1]. Відносні похибки вимірювання системи

«п’яте колесо» такі [8]:

□ швидкості – ± 0,5%;

□ пройденого шляху – ± 0,5%;

□ прискорення – ± 1,5%.

Використання оптичного датчика, який на кронштейнах з присосками кріпиться до

кузова автомобіля, вигідно відрізняється тим, що він передбачає безпосередню обробку

одержаної інформації в цифровому вигляді на комп’ютері. Датчик може виконувати

вимірювання пройденого шляху з точністю до 0,1 %. Найважливішою перевагою цього

способу вимірювання є можливість швидкого монтажу приладів системи на автомобілі будь-

якого виду та класу. Одна з проблем, яка розв’язується розробниками цієї системи, полягає в

необхідності зменшення похибки вимірювання при низьких і високих швидкостях руху.

Визначення параметрів руху автомобіля вимірювальними системами з оптичними датчиками

швидкості чи GPS-приймачем здійснюється безконтактно, але в першому випадку велика

ймовірність збоїв під час роботи на деяких видах покриттів, наприклад на льоду в сонячну

погоду, а також на мокрих поверхнях, під час проїзду над калюжами тощо, а в другому

випадку може не забезпечуватися необхідна точність вимірювання.

Третій спосіб вимірювання динамічних властивостей гальмуючого автомобіля

передбачає використання деселерометра (датчика прискорення), який дозволяє отримати

гальмівні діаграми, виміряти силу натискання на педаль гальма. Сучасні деселерометри

мають похибку вимірювання сповільнення ± (1÷4)% [9-11].

Під час визначення гальмівного шляху розрахунковим методом найбільший вклад у

невизначеність значень гальмівного шляху вносять похибки вимірювання початкової

швидкості (3,75%), усталеного сповільнення (3,2%), часу зростання сповільнення (1,64%),

часу спрацьовування гальм (1,02%) [12].

У разі використання систематизованих середньостатистичних даних під час

визначення усталеного сповільнення ТЗ на горизонтальній поверхні дороги [1-7], слід

враховувати, що вони отримані при випробуваннях застарілих конструкцій автомобілів

радянського виробництва і на даний час вимагають доповнення й подальшого методичного

розвитку з урахуванням вдосконалення гальмівної системи автомобіля. Це підвищить

точність експертних розрахунків та обґрунтованість висновків у цілому.

Існуюча методика випробувань із визначення ефективності робочої гальмівної

системи по суті створює оптимальні умови для оцінки ефективності гальмування автомобіля.

Тому в перспективі є необхідність у розробці методики слідчого експерименту з визначення

48

гальмівної ефективності автомобіля, що буде пристосована до умов, максимально

наближених до будь яких обставин ДТП.


1. Туренко А. М. Автотехнічна експертиза. Дослідження обставин ДТП : підручник

для вищих навчальних закладів / А. М. Туренко, В. І. Клименко, О. В. Сараєв, С. В. Данець. –

Харків : ХНАДУ, 2013. – 320 с.

2. Суворов Ю. Б. Судебная дорожно-транспортная экспертиза. Судебно-экспертная

оценка действий водителей и других лиц, ответственных за обеспечение безопасности

дорожного движения, на участках ДТП: Учеб. пособие / Ю. Б. Суворов. – М. : Экзамен, 2003.

– 208 с.

3. Тартаковский Д. Ф. Проблемы неопределенности данных при экспертизе

дорожно-транспортных происшествий / Д. Ф. Тартаковский. – СПб. : Юридический центр

Пресс, 2006. – 268 с. – ISBN 5-94201-409-4.

4. Сумець О. М. Основи експертизи дорожньо-транспортних пригод: автотеxнiчна

експертиза : Навчальний посібник / О. М. Сумець, В. Ф. Голодиий. – К.: Хай-Тек Прес, 2008.

– 160 с. – ISBN 978-966-2143-18-8.

5. Экспертиза ДТП: методы и технологии / С. А. Евтюков, Я. В. Васильев. – С.-

Петербург: СПбГАСУ, 2012. – 310 с.

6. Иларионов, В.А. Экспертиза дорожно-транспортных происшествий [Текст]:

учебник для вузов / В.А. Иларионов. – М.: Транспорт, 1989. – 255 с.

7. Експертний аналіз дорожньо-транспортних пригод. / Галаса П. В., Кисельов В. Б.,

Куйбіда А. С. [та інші]; за заг. ред. П. В. Галаси – К. : Експерт-сервіс, 1995. – 192 с.

8. Peiseler test systems DB-PRINT with additional operating features – [Електронний

ресурс]. Режим доступу: http://www.peiseler-gmbh.de/download/DBP%20V2.02_prosp_eng.pdf

(дата звернення 20.03.2016). – Назва з екрана.

9. Кашканов В.А. Інтелектуальна технологія ідентифікації коефіцієнта зчеплення

при автотехнічній експертизі ДТП : монографія / В.А. Кашканов, В.М. Ребедайло, А.А.

Кашканов, В.П. Кужель – Вінниця : ВНТУ, 2011. – 128 с.

10. Спинов, А.Р. Учебные дорожные испытания автомобиля: методические указания

к лабораторным работам по курсу «Теория наземных транспортно-технологических средств»

/ А.Р. Спинов, С.Р. Кристальный, Н.В. Попов. – М.: МАДИ, 2015. – 48 с.

11. Сараев А. В. Информационное и метрологическое обеспечение аналогово-

цифрового измерительного комплекса для исследования эксплуатационных свойств

автомобиля / А. В. Сараев // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. – Х.: Національний

аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, 2014. –

№2(66). – С. 155-162.

12. Жарко Ю.Г. Оценивание неопределенности измерений тормозного пути при

испытаниях автотранспортных средств / Ю.Г. Жарко, И.П. Захаров, С.Н. Сакало // Системи

обробки інформації: збірник наукових праць. – Х.: Харківський університет Повітряних Сил

імені Івана Кожедуба, 2012. – Вип. 1 (99). – С. 70-73.

Кашканов Андрій Альбертович – к.т.н., доцент, доцент кафедри автомобілів та


http://publish.vntu.edu.ua/txt/Kashkanov_IntelekTehnolIdentKoefZchepl_AvtotehekspDTP424.pdf

http://publish.vntu.edu.ua/txt/Kashkanov_IntelekTehnolIdentKoefZchepl_AvtotehekspDTP424.pdf

49

УДК 539.2:541.1:620.1

Колесніков В.О., к.т.н., доц.; Глюзицький О.О.

ЗАСТОСУВАННЯ МОЖЛИВОСТЕЙ НОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТА

ПРИКЛАДНОГО МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА ДЛЯ ВПРОВАДЖЕННЯ

АВТОМОБІЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

В роботі в стислій формі на основі аналізу доступних даних, намагались провести

зв'язок між сучасними тенденціями, щодо розвитку в автомобілебудуванні, IT технологіями

та впровадженням нових матеріалів

Розвиток автомобілебудування тісно пов'язаний з прикладним матеріалознавством.

Особливо це стосується запровадження нових матеріалів та технологій. Протягом останніх

десятиліть відбувається всіляке застосування IT технологій в автомобільній промисловості.

Починаючи від проектування автомобіля до його експлуатації. Комп'ютерне моделювання

дозволяє зімітувати багато різних варіантів застосування матеріалів, які застосовуються в

автомобільній галузі.

Симбіоз застосування положень механіки руйнування, експериментальних даних та

можливостей IT розробок (комп'ютерних пакетів програм, віртуальної інженерії, 3D

моделювання пов'язаного з адитивними технологіями (3D принтери, до речі напрямок який

почав активно розвиватись на кафедрі)) повинен стати фундаментом для закладень підвалин

та розвитку наукової школи на кафедрі умовна назва якої - "Цифровий автомобіль".

Метою роботи було зробити аналіз існуючих даних, стосовно можливостей сучасних

нових технологій для застосування в автомобілебудуванні.

При розробці сучасних автомобілів, широкого впровадження набувають IT технології.

Це стосується всіх етапів, від створення до всього експлуатаційного (життєвого) циклу

автомобіля.

В такому випадку для розробки можемо ввести поняття "віртуальний автомобіль".

Нові комп'ютерні технології дозволяють: створювати повномасштабну комп'ютерну модель з

урахуванням всіх конструктивних елементів; проводити повний цикл розрахункових

досліджень з аналізу безпеки конструкції у різних умовах експлуатації; проводити віртуальні

експерименти.

Так в автомобільній промисловості суперкомпьютерні технології застосовують:

модель Volvo S60 - зниження витрат на випробування в 25 разів; Модель Chevrolet Tahoe -

зниження витрат на інжиніринг 40%, зниження термінів розробки в 2,5 рази; модель Toyota

Camry - зниження термінів розробки в 3,6 рази.

В якості прикладу наведемо такі дані: для розрахунку аеродинамічних характеристик

автомобіля наведеного на рисунку 1, необхідно створити розрахункову сітку в 20 мільйонів

комірок та задіяти 200 процесорів, а також затратити 10 годин робочого часу. Такий

розрахунок за допомогою звичайного комп'ютеру не можливий.

Впродовж розвитку теми звернемо увагу на повідомлення, що надійшло з

Женевського автосалону. Директор з цифрових технологій компанії Volkswagen (Chief

Digital Officer) Джохан Юнгвірз (Johann Jungwirth), що прийшов в листопаді минулого року з

компанії Apple, вперше виступив з публічною доповіддю. Тема презентації стосувалася

майбутнього становлення Volkswagen в якості софтверного розробника і творця сервісів. У

своєму виступі Юнгвірт анонсував створення трьох «Центрів майбутнього» - по одному в

Європі, Азії та США (зі штаб-квартирою в Каліфорнії). У цих центрах дизайнери

автомобілів, розробники ПЗ і фахівці з цифрових технологій спільно працюватимуть над

створенням автомобіля майбутнього. Європейський центр розмістився в Потсдамі і вже є

чинним, а два інших поки ще перебувають на стадії формування. Що стосується досягнень

Volkswagen, то асортимент компанії вже включає дев'ять електромобілів і гібридних авто. У

найближчі чотири роки буде запущено серійне виробництво ще двадцяти моделей, анонсував

генеральний директор компанії Матіас Мюллер (Matthias Muller). При цьому очікується, що

50

дальність подорожей таких автомобілів на одній зарядці акумулятора перевищить 500 км,

тоді як час зарядки скоротиться до десятка хвилин [2].

Рис. 1 – Комп'ютерне зображення віртуального автомобіля для розрахунку аеродинамічних

характеристик [1]

У самий найближчий час нанотехнології гратимуть одну з основних ролей в

автомобільній промисловості. Останнім часом активно розробляються наноструктуровані

сталі. Наноструктурована сталь – це сталь, властивості якої значною мірою залежать від

наявності в структурі нанорозмірних компонентів - блокової полігонізірованної структури,

яка призводить до суттєвого підвищення міцності без помітної втрати пластичності і

в'язкості металу, нанорозмірних дисперсних виділень, які дозволяють використовувати не

змішуючі матеріали разом і т.д. Наноструктуровані сталі володіють підвищеними фізико-

механічними властивостями. Міцність такої сталі зростає в 3-4 рази, а твердість – на

порядок, при поліпшенні холодостійкості і багаторазовому збільшенні корозійної стійкості

[3-11].

Також перспективними конструкційними матеріалами для автомобільної

промисловості можуть стати високоазотисті нержавіючі сталі, які також можуть бути

наноструктуровані [4, 10, 11]. Сьогодні нержавіюча сталь є, надзвичайно затребуваним

матеріалом. Наявність тонкої пасивуючої самовідновлювальної плівки на поверхні (завдяки

вмісту хрому в кількості 12-20%). Розміри цієї плівки близько 1-5 нанометрів [12]. Ця

суцільна плівка хімічно стабільна навіть при умовах, коли поверхневі шари абсорбували

значну кількість кисню. Якщо кількість кисню достатньо, то захисний шар може

самовідновлюватися, тобто якщо на поверхні сталі є подряпини або вибоїни, то в результаті

взаємодії атмосферного кисню і хрому захисний шар відновлюється [13, 14]. Сталі такого

класу, крім високих експлуатаційних властивостей, можуть нести ще й естетичне

навантаження, наприклад, наявність хромованих деталей, для деяких моделей автомобіля,

робить його досить привабливим для деяких категорій автолюбителів. У 2004 році в

Німеччині, через Федеральне міністерство освіти і наукових досліджень (BMBF) створили

спеціальну програму (NanoMobil). Вона передбачає окреме фінансування галузі

нанотехнологій. Це необхідно для того, щоб підвищити конкурентоспроможність німецької

автомобільної промисловості. Багаточисельні науково-дослідні інститути і автомобільні

компанії приймають участь у розвитку різних міждисциплінарних нано-проектів [7].

Конкуренція в автомобільній промисловості, дуже висока, тому використання

наноматеріалів і розробок в галузі нанотехнологій, відбувається, як для підвищення

експлуатаційних характеристик вузлів і деталей механізмів, так і з естетичних і

51

функціональних міркувань. Не секрет, що високоякісні матеріали: роблять інтер'єр

автомобіля другою домівкою. А якщо ці матеріали, завдяки нанотехнологіям мають ще й

додаткові властивості, то зручність від користування таким автомобілем буде тільки

зростати. Наприклад, область застосування нанотехнологій та наноматеріалів коливається

від вже існуючих: якість фарби, паливні елементи, акумулятори, зносостійкі шини, легкі і

більш міцні матеріали, ультратонкі противідблискуючі нанопокриття для скла та дзеркал, до

футуристичних: збір енергії кузова, саморемонт, мінливий колір і форма покриттів [7, 15].

Найбільша сталеливарна компанія ArcelorMittal анонсувала нову технологію, яка

дозволить знизити вагу автомобілів. Нова сталь, виготовлена з використанням

нанотехнологій, дещо легше і набагато міцніше звичайної. Завдяки використанню інновацій

тільки вага кузова автомобіля може бути знижена приблизно на 85 кг (читай – зниження

витрати палива). А втрата ваги транспортного засобу в цілому – за рахунок двигуна,

трансмісії, гальм і т.д. – може бути ще більше. Сама по собі нова сталь набагато легше

звичайної. Її перевага полягає в більшій міцності. Деталі з неї можна робити тонше без

втрати споживчих якостей, за рахунок цього-то і відбувається основна економія ваги. Інша

складова цієї економії полягає у відмові від допоміжного кріплення і деталей для зміцнення

структури того ж кузова. На виході, наприклад, передні стійки при збереженні вимог безпеки

можуть стати тонше і менше впливати на оглядовість. Хоча алюміній, магній і композити

складають конкурентну загрозу для сталі, вони значно дорожче, їх важче ремонтувати, крім

того, їх переробка вимагає значно більше енергії. Саме тому нова розробка видається куди

більш перспективною [16].

Основні області застосування нанотехнологій в автоіндустрії [7]:

1. Легковагі, але міцні матеріали (для зменшення розходу палива і підвищення

безпеки).

2. Підвищення ефективності двигуна і витрати палива для автомобілів з бензиновим

двигуном (каталізатори, паливні добавки, нано присадки, мастильні матеріали).

3. Зменшення шкідливого впливу автомобілів на навколишнє середовище (водневі

батареї, електромобілі).

4. Поліпшення і мініатюризація електронних систем.

5. Значна економія (термін служби, низький рівень поломок механізмів; "розумні"

матеріали для самостійного ремонту).

Рис. 2 – Фотографії нового наноструктурованого матеріалу для автомобілів Ford [20]

Технологія MuCell, розроблена інженерами Ford, допомагає вирішити проблему

скорочення ваги автомобіля без втрати якості і функціональності конструкційних матеріалів.

Якщо раніше все робили з металу, то тепер настала черга автопластика. Як запевняють

представники компанії, новий вид пластику не поступається колишнім аналогам по міцності

і вартості, хоча важить на 20% менше. Це забезпечується за рахунок заповнених повітрям

52

порожнин діаметром близько 25 мкм кожна. Більш того, для лиття нового матеріалу потрібно

менший тиск, а сам техпроцес здійснюється на третину швидше. У найближчі кілька років

матеріал замінить звичайний пластик в кришках двигуна таких моделей, як Focus, C-MAX,

S-MAX, Mondeo і Galaxy. Розробка є частиною даної компанією обіцянки знизити вагу своїх

транспортних засобів до 2020 року на 100 кг для мікролітражок і на 300 кг для звичайних

легкових машин. Це в свою чергу сприятиме скороченню витрати палива - а значить, і

шкідливих викидів [19, 20].

Підвищення ефективності двигуна і витрати палива для автомобілів з бензиновим

двигуном (каталізатори, паливні добавки, нано присадки, змащувальні матеріали).

Розроблений в Університеті Райс каталізатор на основі наночасток допоможе автомобільним

двигунам стати ще потужнішим. Дослідники з групи Майкла Вонга (Michael Wong)

повідомляють, що субнаноразмерні кластери оксиду вольфраму, нанесені на підкладку з

оксиду цирконію, є ефективними каталізаторами ізомеризації н-пентану, що приводить до

утворення розгалужених ізомерів C5. Хоча каталітичні здатності оксиду вольфраму відомі

давно, Вонг вважає, що наночастинки на основі цієї речовини можуть істотно збільшити

каталітичну активність WO3. У дослідницькій групі Вонга кілька років працювали над

найбільш ефективним складом каталізатора, що складається з каталітично активного оксиду

вольфраму та каталітично інертного оксиду цирконію. Ключем до продуктивності нового

каталізатора було правильний розподіл наночастинок оксиду вольфраму на поверхні оксиду

цирконію. Вонг зазначає, що при цьому треба було дотримуватися принципу «золотої

середини» - кількість оксиду вольфраму не повинно було бути не великим, не маленьким -

дослідники прагнули розмістити наночастинки на підкладці так, щоб вони не торкалися одне

одного, вважаючи, що при такому підході їм вдасться збільшити ефективність каталізатора

десь в п'ять разів. Дослідникам вдалося домогтися такого розміщення наночасток оксиду

вольфраму на підкладці і отримати каталізатор ізомеризації н-пентану в п'ять разів

ефективніший, ніж існуючі [21 - 24].

Поліпшення і мініатюризація електронних систем. Мікроелектроніка є одним з

найбільш динамічно розвиваючих напрямків науки. Зараз близько 90% всіх інновацій в

фізиці твердого тіла в тій чи іншій мірі виходять від мікроелектронної галузі. Одне з

найвідоміших наукових завдань в мікроелектроніці, полягає в тому, що, використовуючи

випромінювання видимого діапазону, не можна досягти мінімального розміру транзистора.

Літографія (тобто процес виготовлення чіпа) повинна проводитися за допомогою

рентгенівського, синхротронного випромінювання, іонних пучків, що істотно збільшить

вартість виробництва. "Страшилка" полягала в тому, що довжина хвилі випромінювання не

може бути більше топологічних розмірів транзистора. Дослідження по використанню інших

видів випромінювання (більш короткохвильового і високого по енергії) для літографії

ведуться, проте мікроелектроніка оптичного діапазону не зайшла в глухий кут: з допомогою

нових технологій робляються транзистори лінійного розміру в 22 нм за допомогою

випромінювання довжиною 193 нм, тобто майже на порядок більше. Є плани по створенню

транзисторів в 16 нм і 14 нм на тому ж випромінюванні. Паралельно йдуть дослідження для

використання інших видів випромінювання, зокрема так званого екстремального УФ-

випромінювання з довжиною хвилі в 13,5 нм, і навіть 5 нм, але поки вони не

використовуються. Інша проблема - підготовка діелектриків. Страшилка полягає в тому, що

зі зменшенням топологічних розмірів транзистора діелектрики перестануть справлятися зі

своєю функцією і "гарячі" електрони будуть проходити крізь них. Зараз ця проблема

вирішена: розроблені нові типи діелектриків, які функціонують навіть при настільки малих

топологічних розмірах. Наукові завдання пов'язані, як і раніше, з особливостями поведінки

матеріалів при зменшенні топологічного розміру транзистора. Наприклад, використовувана

нами мідь має особливість: матеріал неоднорідний, утворює зерна, а від розміру зерен

залежить провідність. Зі зменшенням розмірів транзистора при фіксованому розмірі зерен

значно зростає опір, тому, щоб рухатися вперед і продовжувати зменшення розмірів

транзистора, потрібно зменшити розміри зерен, інакше опір стає занадто великим. Інша

53

проблема - збереження високої діелектричної проникності діелектриків при зменшенні

товщини їх шару. Сучасні транзистори містять по 10-12 шарів діелектрика товщиною вже в

ангстремах - десяті частки нанометра. Щоб зберігати діелектричні властивості, створюються

нові матеріали, з гафнію наприклад. Ще одне завдання - зростаюча необхідність врахування

квантових ефектів при зниженні топологічних розмірів. Фактично всі завдання переднього

краю фізики твердого тіла і плазмохімії встають перед мікроелектронікою. Однак по ним є і

розуміння, і плани щодо вирішення. Незважаючи на те що за відкриття графену була

присуджена Нобелівська премія і йому пророкують велике майбутнє, є думка, що він зможе

повністю замінити кремній. Швидше за все, для графена знайдеться ніша у виробництві

певного роду пристроїв при загальному збереженні панування кремнію [25].

Фахівці по виготовленню мікродатчиків з компанії Northrop Grumman почали роботу

над проектом оборонного наукового агентства DARPA по створенню мініатюрного гіроскопа

для «розумних» судів, автомобілів, літаків. Основна мета програми MRIG полягає в розробці

вібраційного гіроскопа, який буде в змозі безпосередньо виміряти кут повороту, що усуне

необхідність в інтеграції цих даних з інформацією про кутову швидкість і накопичення

помилок [26].

Швидко зростаючий сектор гібридних автомобілів використовує батареї для

зберігання енергії, яка потрібна для їзди авто. Під час руху за допомогою генератора енергія

перетворюється в електричний струм і, після зупинки автомобіля, зберігається в

акумуляторах, або супер-конденсаторах. Як очікується, нанотехнології внесуть великий

внесок в галузь розробки ультралегких, гнучких, тонких батарей і конденсаторів, товщиною

не більше звичайної газети. Мікроструктурованні сонячні елементи вже можуть

встановлюватися в люки і пропонуватися в якості опції на деяких автомобілях.

Використання гнучких наноструктурних пластикових сонячних елементів з товщиною

менше 1 мкм, дасть можливість покрити зовнішню поверхню автомобіля

енергопоглинаючою плівкою [7].

Зменшення тертя. У сучасних автомобілях 10-15% витрат палива доводиться на

тертя в двигуні (втрати при терті рухомих механічних частин: поршень, колінчастий привід,

привід клапана). Нанопокриття для механічних вузлів і агрегатів, і наноструктурні мастильні

матеріали зменшують тертя і знос, тим самим зменшуючи витрати палива [6, 27].

Групою дослідників з відділення хімії університету Куїнс під керівництвом професора

Гуоюн Лю був відкритий метод використання нанотехнологій для скорочення тертя в

двигунах автомобілів і інших механізмах. Нанотехнологічна присадка для створення

кращого змащування в основі своїй має надмалі полімерні частинки, величина яких кілька

десятків нанометрів. В результаті тестових випробувань дані частинки поміщали в масло для

автомобільного двигуна [28].

При деструкції (руйнування) масла виділяється атомарний водень, який проникає в

поверхневий і підповерхневий шари металу. Атомарний водень вступає в хімічну реакцію з

металом, утворюючи між кристалами металу тендітні сполуки (гідриди), що призводить до

зниження міцності кристалічної решітки металу. Накопичуючись в мікропорожнинах металу

(мікропори, дефекти лиття, зародкові мікротріщини), атоми водню з'єднуються в молекули,

утворюючи газ (Н2), що створює усередині мікропорожнин надлишковий тиск. В результаті,

метал, що втратив міцність, під впливом тиску водню зсередини і сил тертя зовні легко

руйнується, тобто верхній шар металу поступово відривається від його поверхні. При цьому

збільшуються технологічні зазори, що призводить до зносу агрегату. Більшість розробників

протизносних складів не враховують процесу водневого зношування. Саме тому спроба

запобігти зносу металу, захищаючи його тільки від тертя, а саме так працюють більшість

присадок, дає лише тимчасовий ефект, незначно збільшуючи моторесурс [29].

Розроблені і запатентовані і сертифіковані покриття, які мають властивість

саморегуляції. Потрапляючи в масло двигуна, під впливом сил тертя і тиску ЗВК «Реагент

2000» з фази рідкого стану перетворюється в дуже тверде, еластичне покриття, здатне

витримувати тривале навантаження, практично не руйнуючись. Одночасно з величезною

54

міцністю покриття має ще й наднизький коефіцієнт тертя. Покриття має властивість

саморегуляції. Його товщина не рівномірна. Вона товще в місцях найбільшого зношування

[30, 31].

"Розумні" матеріали для самостійного ремонту. Сьогодні в асортимент

лакофарбової продукції всіх провідних брендів входять нанофарби (емалі і лаки),

нанокосметика і інші нанопокриття, які відрізняються, в порівнянні з іншими видами

лакофарбової продукції, стійкістю до механічних, теплових і світловим руйнівним факторам,

надійним зчепленням з поверхнею, довговічністю і зручністю в експлуатації. Наноматеріали

володіють особливістю, яка визначає всі їх феноменальні властивості - наночастинки, що

входять до їх складу, мають розміри близько однієї мільярдної метра, що в 50 тисяч разів

менше товщини людського волосу, в сотні разів менше бактерії і представляють собою

щільноупаковані глобули, до складу яких входять від десяти до тисячі атомів хімічного

елемента. В результаті, наночастинки мають величезну питому поверхню і можуть на

атомному і субмолекулярному рівні взаємодіяти з різними матеріалами, утворюючи тонкі

плівки, що відрізняються надзвичайною хімічною стійкістю і механічною міцністю. Інша

корисна властивість наночастинок полягає в їх здатності ідеально заповнювати пори і

дефекти поверхні, при цьому формуючи структуру, що в точності повторює структуру

підкладки. Сьогодні автофарби на основі нанотехнологій - нанокосметика - включають

покриття практично для всіх вузлів і агрегатів автомобіля: кузова, дисків, автоскла, шкіри,

кераміки і т.п. Нанопокриття, не призначені, як правило, для виконання функції традиційних

автофарб, а наносяться як дуже тонкий захисний шар поверх пофарбованої поверхні у

вигляді лаку. Такий шар має низку цікавих захисних характеристик:

- формування ідеально гладкої глянсовою поверхні, здатної захищати основне

лакофарбове покриття від знебарвлення, розтріскування і відколів в разі контакту з дрібними

каменями і піском, а також при автомийці і парового очищення;

- захист від дії їдких хімічних сполук, зокрема, від кислот, лугів, розчинників і сніжно-

сольової суміші;

- брудовідразливі властивості - дрібні частинки (комахи, бруд, краплі бітуму) легко

видаляються вологою серветкою;

- нанопокриття проявляє властивість "самозатягування" в разі незначних дефектів

(неглибокі невеликі подряпини, каверни від ударів дрібних камінчиків і піску). Провідними

виробниками таких фарб вважаються Nissan Motor (Scratch Guard Coat), CeramiClear, ХАДО і

деякі інші.

Процес нанесення нанокосметики проводять, як правило, на відповідних профільних

СТО, хоча, в зв'язку з відносною простотою процесу, нанопокриття із балончика наносять і

самостійно. Один набір професійної автокосметики в середній ціновій категорії

розрахований на 2 - 3 автомобілі і стоїть в районі 100 - 150 доларів [32].

Перехід до водневого палива. Сьогодні вже майже всі автоконцерни заявили про те,

що мають намір випускати електромобілі. Здебільше мотори електрокарів використовують

електроенергію акумулятора, зарядженого від мережі, а також струм, що виник в результаті

рекуперації. Однак є ще одне джерело електроенергії - паливні комірки. Про їх використання

частіше пишуть в майбутньому часі. Насправді робота над запуском таких агрегатів в

серійне виробництво йде повним ходом. Наприклад, в концерні Daimler. Паливні елементи -

це складні і дорогі пристрої, в яких кисень, одержуваний з повітря, з'єднується з воднем, що

знаходиться в балоні. При неконтрольованому з'єднанні цих двох газів відбувається вибух, а

в керованих паливних комірках виникає електрика. Керує ними електроніка, для розміщення

якої достатньо місця під сидінням водія. Балони з воднем в перспективній моделі від

Mercedes-Benz умістили під задніми сидіннями. Батарея, де відбувається з'єднання газів і

виробляється струм, розташована в багажнику, електромотор - на передній осі. Однієї

заправки водню вистачає автомобілю Mercedes-Benz B-Klasse F-Cell на 400 км пробігу.

Більш того, як пояснив Петер Фрёшле (Peter Froeschle), що відповідає в концерні Daimler за

розробку паливнихелемнтів, якщо взяти інші балони або розташувати їх інакше, то дальність

55

ходу можна ще збільшити [32]. Компанія Hyundai має намір виправити цю ситуацію,

оголосивши про розробку нового автомобіля третього покоління на паливних елементах,

майже закінчився назва Tucson ix FCEV. Як очікується, це найсучасніше транспортний засіб

пройде етап прискореного тестування за 2011 рік, а великомасштабне його виробництво буде

розгорнуто до 2016 року. У надрах Tucson ix Fuel Cell Electric Vehicles (FCEV) знаходиться

абсолютно нова високоефективна енергетична система на водневих паливних елементах,

потужністю 100 КВт. Два водневих резервуара містять водень, на якому автомобіль зможе

пройти відстань в 650 кілометрів. Для порівняння, автомобіль другого покоління Tucson

FCEV був здатний пройти на тій же кількості водню відстань в 370 кілометрів [34].

Своє рішення задачі по переводу автомобілів на альтернативне водневе паливо

запропонувала починаюча компанія QuantumSphere. Вона розробила технологію створення

нанопокриттів з нікель-кобальтового, залізно-кобальтового, залізо-нікелевого або срібно-

мідного сплавів шляхом вакуумного осадження парів цих матеріалів. При цьому на

оброблюваної поверхні утворюється шар сферичних утворень з діаметром 16-25 нм, у багато

разів збільшують площу електрода, що бере участь в реакції. Для ілюстрації можливостей

технології компанія наводить таке порівняння: якщо вихідний матеріал, який

використовується для створення покриття, має площу аркуша формату А4, то сумарна

поверхні наносфер дорівнює за площею футбольному полю. В "цифровій формі" можна

говорити про досягнення виробництва процесу електролізу на рівні 85%. Нанопокриття,

розроблені QuantumSphere, можуть знайти застосування не тільки для ефективного

електролітичного отримання водню, але і для інших додатків, заснованих на використанні

електрохімічних процесів. Наприклад, за даними компанії щільність енергії в лужній

батарейці з катодом, що має нанопокриття, збільшується в п'ять разів, а потужність - на

320%. Значних поліпшень застосування нової технології дозволяє домогтися також і в разі

нікель-металогідридних акумуляторів, потенціально менш небезпечних для навколишнього

середовища, ніж популярні сьогодні літій-іонні акумуляторні батареї [35].

Фахівці в області інновацій «Тойота Мотор Корпорейшн» розробили унікальну

технологію спостереження за процесом деградації каталізатора, що входить до складу

водневих паливних елементів. Завдяки винайденому дослідниками Тойота методу

спостереження за наночастинками з'явилася можливість стежити за їх зміною в режимі

реального часу. Відкриття може в найближчому майбутньому привести до появи більш

ефективних і довговічних блоків паливних елементів нового покоління для автомобільних

силових установок [36].

Висновки. Нанотехнології дозволяють значно поліпшити експлуатаційні

характеристики існуючих і розроблюваних автомобілів. Застосування нових

наноструктурованих сталей і сплавів дозволяє зменшити вагу автомобіля і підвищена сить

міцності ін. фізико-механічні властивості деталей.


1. Дерюгин Ю.Н. Суперкомпьютерные технологии в промышленности. Опыт

применения и актуальные задачи. [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://www.ospcon.ru/files/media/Deryugin.pdf.

2. Volkswagen займется разработкой цифровых сервисов [Електронний ресурс]. –

Режим доступу: http://toneto.net/news/tehnologii/Volkswagen-zaymyotsya-razrabotkoy-tsifrovih-

servisov.

3. Колесников В.А. Наноструктрированные сплавы и наноматериалы в автомобильной

промышленности // Наукові вісті Далівського університету // Електроний журнал СНУ ім.

В.Даля, 2011. – № 3. Режим доступу: http://www.nbuv.gov.ua/e-

journals/Nvdu/2011_3/Tehno/11kvavap.pdf.

4. В.А. Колесников Новые наноструктурированные высокоазотистые марганцевые

56

сталі // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля //

Електронне наукове фахове видання , 2009. – № _5. Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/e-

journals/Vsunud/2009-5E/09kvavms.htm.

5. Колесников В.А., Балицкий А.И. Новые наноструктурированные сплавы –

очередной шаг к экологической безопасности планеты // Збірник наук. праць сну ім. в. даля,

№ 1 (2). Прикладна екологія. - Луганськ: вид-во СНУ ім. В. Даля, 2010.– с. 137 - 142.

6 .Предлагаются наноструктурированные сталі. [Електронний ресурс]. – Режим

доступу: http://www.nanonewsnet.ru/blog/nikst/predlagayutsya-nanostrukturirovannye-stali.

7. Нанотехнологии в автомобильной промышленности.[Електронний ресурс]. – Режим

доступу: http://www.nanostore.com.ua/nanotehnologii-v-avtomobilnoj-promyshlennosti-a-80.html.

8. Сверхпрочная наностуктурировання сталь. [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://www.nanometer.ru/2008/09/17/new_materials_53969.html.

9. Наносталь для автопрома. [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://www.nanonewsnet.ru.

10. Balyts’kyi O.I., Kolesnikov V.A. Tribotechnical properties of high nitrogen steels the

dry friction circumstances // Materials Science (Springer). – 2009, vol. 45, N 4.- P. 576 - 581.

11. Коlesnikov V.O. Investigation of the wear products of high-nitrogen steel after

hydrogenation // Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa XA/2010.

Commission of Motorization and Power Industry in Agriculture – OLPAN, 2010, 10A,271 -275 p.

http://www.pan-ol.lublin.pl/wydawnictwa/TMot10a/Kolesnikov.pdf.

12. Карлсон Л. Нержавеющая сталь – прошлое, настоящее и будущее //

Suvirinimas.Сварка – журнал о сварочных технологиях и материалах. 2004. – № 1 (4) . – С. 17

– 20.

13. Stainless steels, Editors P. Lacobe et al, Les Éditions de Physique Les Ulls, 1993.

14. Introduction of stanless steels. J. Beddoes and J. Gordon Parr, ASM International, 1999.

15. Тенденции в современном машиностроении . [Електронний ресурс]. – Режим

доступу: http://www.avtoprices.com/article/420.

16. Степанов Н. Нанотехнологии снизят все автомобилей. [Електронний ресурс]. –

Режим доступу: http://www.nanonewsnet.ru/blog/nikst/nanotekhnologii-snizyat-ves-avtomobilei.

17. Нанотехнологии и наноматериалы идут в нанопромышленность.

[Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://nano-portal.ru/post/1695.

18. Удмуртия будет поставлять “вечные“ нанопружины. [Електронний ресурс]. –

Режим доступу: http://www.nanonewsnet.ru/blog/nikst/udmurtiya-budet-postavlyat-vechnye-

nanopruzhiny.

19. Компания Ford представила микроячеистый автомобильный пластик

[Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/kompaniya-

ford-predstavila-mikroyacheistyi-avtomobilnyi-plastik.

20. Ford's new chocolate-inspired plastic, made with air bubbles [Електронний ресурс]. –

Режим доступу: physorg.com.

21. Новый катализатор на благо работы двигателей автомобилей.

[Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.nanonewsnet.ru/.

22. Разработанный в университете Райс катализатор на основе наночастиц поможет

автомобильным двигателям стать еще мощнее. [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://www.chemport.ru/datenews.php?news=2230.

23. N. Soultanidis, W. Zhou, A. C. Psarras, A. J. Gonzalez, E. F. Iliopoulou, C. J. Kiely, I.

E. Wachs, and M. S. Wong, "Relating n-Pentane Isomerization Activity to the Tungsten Surface

http://nbuv.gov.ua/e-journals/Vsunud/2009-5E/09kvavms.htm

http://nbuv.gov.ua/e-journals/Vsunud/2009-5E/09kvavms.htm

http://www.nanonewsnet.ru/blog/nikst/predlagayutsya-nanostrukturirovannye-stali

http://www.nanostore.com.ua/nanotehnologii-v-avtomobilnoj-promyshlennosti-a-80.html

http://www.nanometer.ru/2008/09/17/new_materials_53969.html

http://www.pan-ol.lublin.pl/wydawnictwa/TMot10a/Kolesnikov.pdf

http://www.nanonewsnet.ru/blog/nikst/nanotekhnologii-snizyat-ves-avtomobilei

http://nano-portal.ru/post/1695

http://www.nanonewsnet.ru/blog/nikst/udmurtiya-budet-postavlyat-vechnye-nanopruzhiny

http://www.nanonewsnet.ru/blog/nikst/udmurtiya-budet-postavlyat-vechnye-nanopruzhiny

http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/kompaniya-ford-predstavila-mikroyacheistyi-avtomobilnyi-plastik

http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/kompaniya-ford-predstavila-mikroyacheistyi-avtomobilnyi-plastik

http://www.physorg.com/news/2011-04-ford-chocolate-inspired-plastic-air.html

57

Density of WOx/ZrO2," J. Am. Chem. Soc., 132(38), 13462-13471 (2010). DOI: 10.1021/ja105519y.

24. Catalysis and nanomaterials laboratory. [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://www.ruf.rice.edu/~wonglab/publication.html.

25. «Это уже наноэлектроника» Директор «Микрона» академик Геннадий Красников о

микроэлектронике. [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://www.gazeta.ru/science/2011/02/25_a_3538765.shtml.

26. DARPA заменит GPS микрогироскопом. [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://rnd.cnews.ru/army/news/line/index_science.shtml?2011/04/04/434894.

27. Нано (nano) добавки, присадки, средства по уходу за двигателем.

[Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.nanostore.com.ua/dobavki/c/242.html.

28. Нанотехнологии в автомобилестроении. [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://www.promvest.info/news/index.php?ELEMENT_ID=31544.

29. Принцип действия Реагент 2000. [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://www.reagent2000.ru/action.html.

30. Патент на изобретение № 20066708 Способ формирования сервовитной пленки на

контактируемых трущихся поверхностях / Яковлев Г.М. / Российская Федерация. Роспатент.

Заявлено 22.12.1992. Опубликовано 30.01.1994.

31. Физико-химическая картина процесса. Трение на примере пары металл – металл.

[Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.argo-shop.com.ua/article-428.html.

32. Автомобильная нанокосметика – идеальная защита [Електронний ресурс]. – Режим

доступу: http://kraski.org/page/55.html.

33. Mersedes ездит на водороде. [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://www.dw-world.de/dw/article/0,,6361347,00.html .

34. Hyundai представляет Tucson ix FCEV, автомобиль третьего поколения на

водородных топливных элементах [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/hyundai-predstavlyaet-tucson-ix-fcev-avtomobil-tretego-

pokoleniya-na-vodorodnykh-toplivnyk.

35. Нанотехнологии и водород в качестве топлива для автомобилей.

[Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.nanonewsnet.ru/blog/nikst/

nanotekhnologii-i-vodorod-v-kachestve-topliva-dlya-avtomobilei.

36. Тойота готовится к созданию водородных топливных элементов нового поколения

[Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://www.toyota.ru/news_and_events/2015/

technological-research.json.






Глюзицький Олександр Олександрович – магістрант кафедри технологій



http://rnd.cnews.ru/army/news/line/index_science.shtml?2011/04/04/434894

http://www.nanostore.com.ua/dobavki/c/242.html

http://www.promvest.info/news/index.php?ELEMENT_ID=31544

http://www.reagent2000.ru/action.html

http://kraski.org/page/55.html

http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/hyundai-predstavlyaet-tucson-ix-fcev-avtomobil-tretego-pokoleniya-na-vodorodnykh-toplivnyk

http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/hyundai-predstavlyaet-tucson-ix-fcev-avtomobil-tretego-pokoleniya-na-vodorodnykh-toplivnyk

58

УДК 629.113.004

Кривошапов С.И., к.т.н., доц.

О НЕОБХОДИМОСТИ РАЗРАБОТКИ НОРМ ЧАСОВОГО РАСХОДА

ТОПЛИВА ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

Изложены недостатки действующей системы нормирования горюче-смазочных

материалов на автомобильном транспорте. На примерах доказано, что нормативные

значения расхода топлива не всегда соответствует действительности, а надбавки не

всегда учитывает условия эксплуатации. Предложено совершенствовать систему

нормирования расхода топлива путем применения часового расхода в сложных условиях

эксплуатации

Автомобиль не может выполнять свои функции по перевозке грузов и пассажиров без

топлива. Расход горюче-смазочных материалов на Украине регламентируется приказом

Министерства транспорта Украины № 43 от 10 февраля 1998 года [1]. Данный нормативный

документ устанавливает 7 видов норм: базовую линейную норму, а также нормы на

выполнение транспортной работы, на изменение снаряженной массы на одну тонну, на

выполнение одной ездки с грузом, на пробег и работу специализированного оборудования,

на работу автономного обогревателя. Базовая норма расхода топлива является основной

нормой, которая устанавливается для всех типов и марок автомобилей в л/100 км. Норма

расхода топлива за время работы (часовой расход) в л/ч предусмотрена только для

специализированного подвижного состава в период выполнения соответствующей работы

(автономные обогреватель также можно считать спецоборудованием).

В период эксплуатации автомобиль работает при разных скоростных и нагрузочных

режимах: разгон, замедление, движение с постоянной скорости и др. Некоторое время

двигатель автомобиля может работать и без движения транспортного средства. Например,

при прогреве двигателя, остановки для посадки и высадки пассажиров, ожидания сигналов

регулирования дорожного движения. В этом случаи топливо расходуется, но автомобиль не

перемещается. Доля времени работы двигателя на холостом режиме зависит от дорожных и

транспортных условий эксплуатации. Чем хуже условия эксплуатации, тем больше чаще

водитель включает пониженные передачи, тем меньше средняя техническая скорость.

В методике [1] предусмотрено, что в случае вынужденных простоев автомобилей под

погрузкой и разгрузкой в пунктах, где по условиям пожарной безопасности запрещено

выключать двигатель дополнительно потребление топлива до 5 % от базовой линейной

нормы на один час простоя. Рассчитаем часовую норму расхода топлива на примере

автомобиля ВАЗ-21102, для которого базовая норма расхода топлива составит 7.2 л/100 км.

Тогда за час простоя этого автомобиля планируется выделить 7.25/100=0.36 л. Однако

фактически данный автомобиль потребляет топлива на режиме холостого хода без нагрузки

0.8 л/ч. Отклонение составляет 120 %.

В методике [1] предусмотрено дополнительное потребление жидкого топлива для

автомобилей, работающих на СПГ или СНГ от 0.5 до 5.0 % от базовой нормы расхода

топлива на каждый календарный день эксплуатации в зависимости от фактической

температуры воздуха окружающей среды. Например, при температуре воздуха +15 С, для

автомобиля ВАЗ-21102 предусмотрено следующий расход топлива на запуск и прогрев

двигателя: 7.21/100=0.072 л. В соответствии с экспериментальными исследованиями данный

автомобиль прогревался от температуры +15 С до температуры перехода на газообразное

топлива (30…40 С) за 160 с или 0,045 ч. В процессе прогрева система управления

увеличивает подачу топлива до 3 л/ч с последующими постепенным снижением до 1 л/ч.

При + 40 С часовой расход топлива составит 1.4 л/ч. Примем среднее значение расхода

топлива при прогреве двигателя – 2.0 л/ч. Тогда на один запуск и прогрев двигателя будет

израсходовано 20.045=0,09 л. Это значение на 25 % больше нормативного.

При длительном простое автомобиля с неработающим двигателем температура

59

охлаждающей жидкости постепенно снижается до температуры окружающей среды.

Следующий запуск двигателя требует новый цикл прогрева, на который затрачивается

дополнительное топливо. Количество таких циклов будет зависеть от продолжительности и

количества смен, температуры воздуха, режима работы автомобиля. Среднее значение может

доходить до 5-10 циклов в сутки и более. При 5 запусках и прогревов двигателя расход

топлива автомобиля ВАЗ-21102 уже будет составлять 50.09=0.45 л. Система управления

газобаллонного двигателя 3-го и 4-го поколения всегда заводит автомобиль на жидком

топливе. Даже если температура охлаждающей жидкости двигателя свыше 40 С, то

двигатель около 3 с работает на жидком топливе. Поэтому реальный расход топлива на

запуск и прогрев двигателя с ГБА значительно выше того, что нормируется в приказе [1].

Эксплуатация автомобиля с нарушением теплового режима приводит к снижению

безотказности и долговечности, поэтому заводы-изготовители не рекомендуют начинать

движение, пока температура охлаждающей жидкости не будет выше 60-70 С. Если для

автомобилей с установленной ГБА топливо на запуск и прогрев двигателя выделяется, то для

остальных машин, которые работают только на бензине или дизтопливе, это не

предусмотрено.

В методике [1] при движении автомобиля в черте города устанавливается надбавка к

расходу топлива до 15 % в зависимости от населенного пункта (для Винницы – 10 %). Тогда

для автомобиля ВАЗ-21102 в городе Винница дополнительно нормируется

7.210/100=0.72 л/100 км. Данный норматив может быть и соответствует состоянию

транспортной системы 1998 года, но за 18 лет количество автомобилей возросло в несколько

раз. Средняя скорость движения автомобиля в городе составляет 30 км/ч, т.е. за час

автомобиль проедет 30 км. Если принять, что в рабочее время (с 8 до 18 часов) при движении

по городу водитель проезжая 500 м без остановки на перекрестках, а время переключения

светофора – 20 с., то автомобиль остановится 30/0.5=60 раз, потратив 2060=1200 с (0.33 ч).

Тогда автомобиль ВАЗ-21102 израсходует в простоях под светофорами 0.330.8=0.246 л

топлива. А по методике [1] за 30 км автомобиль должен расходовать только

0.7230/100=0,216 л, что на 13 % менее того, что было рассчитано через часовой расход

топлива. Если же плотность транспортного потока возрастет, а как следствие снизится

средняя скорость движения, например до 25 км/ч, то за час автомобиль затратит

25/0.520/36000.8=0,22 л, в то время как расход топлива по приказу составит

0.7225/100=0,18 л, что составит отклонение уже 22 %.

Путевой расход топлива в л/100 км зависит от скорости движения. Действительно,

чем меньше скорость автомобиля, тем больше времени необходимо для преодоления 100 км.

На дороге 5-й категории со средней технической скоростью 23…25 км/ч реальный расход

топлива возрастает в 1.7 раза [2] по сравнению с дорогой 1-й категории. Тогда как по

методике [1] надбавка к расходу топлива в 10 % предусмотрена только для скоростей менее

20 км/ч. При более низких скоростях движения целесообразно отказываться от путевого

расхода топлива и переходить на нормирование топлива за единицу времени.

Необходимо совершенствовать действующую систему нормирования ГСМ. Следует

устанавливать часовой расход топлива на каждую марку автомобиля, а для учета времени

работы двигателя без движения использовать бортовые регистраторы или системы

спутникового мониторинга.


1. Нормы расхода топлива и смазочных материалов на автомобильном транспорте

[электронный ресурс] // Налоги и бухгалтерский учет : Информационно-аналитическая

газета. — Режим доступа : http://www.nibu.factor.ua/info/Zak_basa/NormiGSM/.

2. Говорущенко Н.Я. Системотехника автомобильного транспорта (расчетные методы

исследования) : монография / Н.Я. Говорущенко. – Харьков: ХНАДУ, 2011. – 292 с.

Кривошапов Сергей Иванович – к.т.н., доцент, доцент кафедры «Технической

эксплуатации и сервиса автомобилей им. проф. Говорущенко Н.Я.», Харьковский

национальный автомобильно-дорожный университет.

http://www.nibu.factor.ua/info/Zak_basa/NormiGSM/

60

УДК 531.43 (075.8)

Балицький О.І., д.т.н., проф.; Колесніков В.О., к.т.н., доц.; Хмель Я., д.т.н.;

Лопаткін І.О., Черняхов П. І.

ДОСЛІДЖЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ

ТРАНСПОРТУ

Проаналізовані експериментальні данні стосовно зносостійкості сталей (в умовах

тертя кочення), що можуть застосовуватись в автомобільній промисловості. Виявлено

здатність в діапазоні до 50 кг адаптуватись до умов тертя без інтенсивного теплового

схоплення, що свідчить про структурну адаптацію матеріалів

Постанока проблеми. В процесі експлуатації автомобіля виникають різні дефекти

(несправності) внаслідок зносу і пошкоджень деталей, дії теплоти і корозії. Всі дефекти

автомобільних деталей можна розділити на три групи: конструктивні, виробничі і

експлуатаційні. До конструктивних дефектів відносяться ті, які є наслідком помилок,

допущених на етапі конструювання автомобіля. Виробничі дефекти - це дефекти, що

виникли в результаті помилок при виготовленні або ремонті транспортного засобу. Що

стосується експлуатаційних дефектів, то вони виникають або через неналежне

обслуговування, або через природного зносу [1].

Більша частина автопарку України складають автомобілі, які мають більше 10 років,

отже більша частина деталей в них зношена. І вони в тому чи іншому виді потребують

ремонту. На ремонт автомобіля в період експлуатації витрачається в 2-3 рази більше коштів,

ніж на його виготовлення. Більша частина цих витрат викликана передчасним зношуванням

деталей циліндро-поршневої групи, а також підшипників ковзання двигуна внутрішнього

згоряння. Знос є причиною виходу з ладу 80 % деталей машин та механізмів.

Знос - зміна розмірів, форми, маси твердих тіл і стану їх поверхонь внаслідок

залишкової деформації від постійно діючих навантажень, або руйнування поверхневого

шару при терті [2].

Відповідно до ГОСТ 27674-88 зношування класифікується як процес відділення

матеріалу з поверхні твердого тіла і збільшення його залишкової деформації.

Зношування деталей в автомобілі тісно пов'язано з безпекою, яка в свою чергу

залежить від надійності та довговічності.

На сайті автоекспертизи і оцінки «ІНАВЕКС» можна скористатися зручним сервісом -

калькулятором зносу комплектуючих виробів (деталей, вузлів і агрегатів), які підлягають

заміні при відновному ремонті транспортного засобу, яке постраждало внаслідок дорожньо -

транспортної пригоди, винних дій третіх осіб або пошкоджень автомобіля, отриманих при

інших умовах [3].

Автомобіль, як правильно, розраховується на тривалу роботу. Різна за часом стійкість

сполучень агрегатів автомобіля вимагає періодичних зупинок для його обслуговування і

заміни найменш стійких деталей. Надійність є комплексною властивістю, яке в залежності

від призначення автомобіля та умов його експлуатації може включати безвідмовність,

довговічність, ремонтопридатність і збереженість окремо або певне поєднання цих

властивостей як для автомобіля, так і для його агрегатів (систем, вузлів і деталей),

спрямованим на виконання автомобілем робочих функцій з встановленими показниками

протягом ресурсу до капітального ремонту [4].

Тому комплексний підхід до проблем зношування, надійності та довговічності з

застосуванням останніх досягнень сучасного матеріалознавства, механіки руйнування,

натурних випробувань та ІТ технологій дозволить сприяти їх вирішенню [5 - 12].

Матеріали та методика проведення експериментів. Нові можливості відкриваються

при використанні високоазотних марганцевих сталей, які завдяки підвищеним фізико-

механічним властивостям (в = 1000…1300 МPа, т = 400…1000 МPа, KIC = 600 MPa m )

знаходять широке використання в атомній енергетиці, медицині, будівництві, у морській

61

техніці, залізниці, де вони використовуються як триботехнічні матеріали. Хімічний склад

досліджуваних сталей наведено в таблиці1. Сплав № 1, то є високоазотна сталь. Сплав № 2 є

сталь № 45 . Хімічний склад сталі 45 регламентується згідно ГОСТ 1050-88.

Таблиця 1 – Хімічний склад досліджуваних сталей

Марка C Si Mn Cr Ni Mo V N

Сплав № 1 0,06 0,52 19,4 17,5 0,13 2,08 0,14 0,97

Сплав № 2* 0,42 - 0,5 0,17 - 0,37 0,5 - 0,8 До 0,25 До 0,25 – – –

*S до 0,04%, P до 0,035, C до 0,25, Cu до 0,25, As до 0,08

Для сталі 45 є замінники сталі: 40Х, 50, 50Г2. Клас сталі: сталь конструкційна

вуглецева якісна. Сталь 45 використовують в промисловості для виготовлення: валів-

шестерен, колінчатих і розподільних валів, шестерень, шпинделів, бандажів, циліндрів,

кулачків і інших нормалізованих, покращуваних, що піддаються поверхневій термообробці

деталей, від яких потрібна підвищена міцність, тобто цю сталь можна застосовувати для

вузлів тертя автомобілів.

У високоазотній сталі в мікроструктурі сплавів зафіксовано аустенітну металеву

матрицю, мікротвердістю 4,2…5,0 GPa.

Виготовлення високо азотних сталей здійснюються з електродів виплавлених в

дуговій печі, які для поліпшення чистоти переплавляються на установці електрошлакового

переплаву або в установці електрошлакового переплаву під тиском. Після обточки заготовок

зразки підвергають дифузійному відпалу, а далі холодному зміцненню. Далі відбувається

відпал для зняття напруг та чистова обробка. Холодна пластична деформація для даних

зразків може здійснюватись до 60%.

Досліджували триботехнічні можливості високо азотних сталей в умовах сухого тертя

(ролик по ролику). Зносотривкість вивчали на машині тертя СМТ – 1 (2070). Швидкість

ковзання нижнього ролика становила 1480 обертів за хвилину, а верхнього 1240

(проковзування складало 15%). Нижній ролик (діаметр 42 мм) виготовлений зі сталі 45 (HRc

= 60 од.), аналог сталі 45. Верхній ролик виготовляли з високоазотних сталей сплав №1

твердість 45…50 HRc (хімічний склад наведено в табл. 1). Лінійна швидкість верхнього

ролика складала 2,27 м/с, а нижнього 3,08 м/с. В умовах сухого тертя навантаження складало

40, 50, 60 кг. Металографічні дослідження (в.р. продуктів зношування) проводили на

мікроскопі Neophot 2, з підключенням ноутбука, та цифрового фотоапарату Canon EOS 30D.

Поверхні тертя знімали на електронному мікроскопі EVO-40XVP із системою мікроаналізу

INCA Energy 350. За допомогою мікроскопу Neophot 2 вдалося встановити мікротвердість

поверхневого шару. Рентгеноструктурний аналіз провлдили на установці ДРОН 2.

Результати досліджень. Експерименти проводили в умовах сухого тертя, так як це

дає змогу швидко оцінити здатність матеріалів до триботехнічних властивостей. Режим

сухого тертя можна розглядати, як "самий крайній випадок" гранічного тертя, тобто коли

зникає змащувальний шар і є необхідність визначити в яких умовах (навантаження,

швидкість) деталь може працювати без початку "катастрофічного" зношування.

Перед дослідженням сплавів робили їх припрацювання, навантаження змінювали від

меншого до більшого. Подальше припрацювання сплавів сприяло зменшенню інтенсивності

зношування сплавів навіть при збільшенні навантаження від 40 кг до 50 кг (рис.1). При

навантаженні 40 кг схоплювання сплавів не спостерігали їх тертя відбувалось у стабільному

режимі без значних коливань коефіцієнта тертя. (рис.1). У період приробітки (припрацювання) нові деталі зношуються інтенсивно, після

підробітки ступінь зносу сповільнюється і наростають величини зносу досить повільно. Йде

так званий нормальний експлуатаційний знос.

62

Рис.1 – Експериментальні результати досліджень в умовах сухого тертя

Допустимим називають знос, при якому можлива нормальна робота деталей до

чергового ремонту.

Після певного періоду роботи знос знову різко наростає, швидко збільшуються

зазори, що призводить до ненормальною роботі деталей, супроводжуваної стукотами. Далі

експлуатувати автомобіль неможливо або економічно не доцільно.

Граничним називається знос, при якому подальша експлуатація механізму веде до

швидкого наростання зносу і руйнування сполучених деталей.

Експлуатація автомобілів з граничним зносом деталей може призвести до аварії.

Величина зносу, а отже, і довговічність деталі залежать від конструкції механізму і

умов роботи деталей (характеру навантаження, величини питомої тиску, температури і т. д.),

матеріалу деталей, точності і чистоти обробки, зазорів і натягів в сполученнях деталей,

якості збірки і регулювання, наявності та якості мастила, своєчасності та ретельності

виконання технічного обслуговування, умов експлуатації і прийомів водіння автомобіля.

Зі збільшенням пробігу автомобіля величина зносу і зазор між сполученими деталями

поступово збільшуються (рис. 1.3). Ділянка OA відповідає періоду обкатки нового або

капітально відремонтованого автомобіля. Протягом цього періоду відбувається підвищений

знос деталі у зв'язку з приработкою (припрацюванням) сполучених поверхонь. Ділянка АВ

відповідає періоду нормальної експлуатації, коли знос збільшується значно повільніше.

Рис. 2 – Графік залежності зносу деталей від пробігу автомобіля [13]

63

Допустимим називається знос деталі, при якому вона може нормально працювати до

чергового ремонту. Граничним називається знос (точка В), при якому порушуються

нормальні умови роботи сполучених деталей і подальша експлуатація стає неможливою або

економічно невиправданою. Якщо деталі схильні до ударних і знакозмінних навантажень, то

значне відхилення від встановленого зазору, наприклад, в підшипниках колінчастого вала

двигуна призводить до різко зростаючим зносам.

В умовах тертя суттєвий вплив відіграють процеси, що відбуваються в при

поверхневих шарах сплавів. Зокрема, здатність сплавів зміцнюватись (збільшувати твердість

при поверхневих шарів) при навантаженні та чинити опір зношуванню.

Аналізуючі отримані нами дані стосовно зношування, як для високоазотних сталей

так і сталі 45, можна прийти до висновку, що для досліджуваних сталей існує період

припрацювання. Тобто, спочатку перехід відбувався період, коли при навантаженні 40 кг,

знос був більшим ніж при 50 кг, це відбувалось, якщо дослідження проводили при

поступовому збільшенні навантаження. Якщо експерименти проводити в інший

послідовності, спочатку провести "адаптивне" зношування при більшому навантаженні,

наприклад при 50 кг, а потім провести при зменшенні навантаження, то інтенсивність

зношування також знижується. Тобто ми можемо констатувати, що відбувається структурна

адаптація матеріалів в умовах тертя. Але інтенсивність зношування при навантаженні 60 кг

різко зростала, відбувалось інтенсивне теплове схоплювання. І перехід до більшого

навантаження до суттєвого зниження інтенсивності зношування не призводив.

Під час проведення експериментів вдалось за допомогою мікроскопу вдалось

проаналізувати мікрофрактографію поверхонь руйнування та зробити аналіз продуктів

зношування, визначили їх розміри Також звернули увагу на природу хромарганцевого

аустеніту, який містить азот та здатність нержавіючих сталей до утримування на поверхні

плівок, які також відіграють значну роль в процесах адаптування поверхневих шарів до

умовах тертя. Відбувається ефект самозаліковування. Серед надважливих властивостей

пасивуючої плівки є відсутність фазових перетворень, які можуть бути причиною утворення

мікроскопічних тріщин, руйнівних захисну плівку [14]. Це дуже важливо, для сплавів які

працюють в умовах тертя, так як змащувальні матеріали значно зменшують зношування

деталей найчастіше при малих деформаціях, коли, у відповідності з ефектом Ребиндера, вони

окисляють та пластифікують метал, але на стадії припрацювання інколи сприяють розвитку

мікротріщин.

Висновки. Дослідили здатність сталей до припрацювання під час прикладення різних

навантажень в умовах тертя ковзання. Виявлені режими та властивості сталей можуть бути

використанні для розробки нових матеріалів для автомобільної галузі.


1. Виды дефектов и износов деталей автомобиля [Електронний ресурс]. – Режим

доступу: https://www.gazu.ru/car/autoservice/10166.

2. Классификация видов износа [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://chiefengineer.ru/tehnicheskie-discipliny/mehanika/klassifikaciya-vidov-iznosa.

3. Автоэкспертиза и оценка [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://inavex.ru/kalkulyator-iznosa.

4. Надежность автомобиля и её основные характеристики [Електронний ресурс]. –

Режим доступу: http://ustroistvo-avtomobilya.ru/bez-rubriki/nadezhnost-avtomobilya-i-ee-

osnovny-e-harakteristiki.

64

5. Balytskyi O.I., Kolesnikov V.O. Investigation of wear products of austenitic manganese

cast-iron // Materials Science.– vol.40.-№ 1.-2004. – p. 78 – 82.

6. Balytskyi O.I., Kolesnikov V.O., Kubicki J. Enhancement of the crack resistance of

manganese cast irons // Materials Science.– Vol.41, № 1.-2005. – p. 67 –73.

7. Balyts’kyi O.I., Kolesnikov V.O., Kawiak P. Tribotechnical properties of austenitic

manganese steels and cast - irons under sliding friction conditions //Materials Science.– Vol.4*, №

5.-2005. – p. 624 –630.

8. Balitskii A., Kolesnikov V., Chmiel J. The influence of microstructure and hydrogen –

containing environments on the intensity of cast iron and steel damage by sliding friction. Part 1.

Construction of a generalized model of surface layer friction of graphitized steel and cast-iron

objects // Problemy eksploatacji.-4 (67)/2007.-s.17-29.

9. Balyts’kyi O.I., Kolesnikov V.O Investigation of wear products of high nitrogen

manganes steels // Materials Science (Springer).– 2009, vol. 45, N 4.- P.576-581.

10. Study of the wear resistance of high-nitrogen steels under dry sliding friction // O. I.

Balyts’kyi, V. O. Kolesnikov, and J. Eliasz // Materials Science, Vol. 48, No. 5, March, 2013 P.

642 – 646. (Ukrainian Original Vol. 48, No. 5, September–October, 2012 C. 78 - 82.

11. Balitskii A.I., Kolesnikov V.O., Eliasz J., Hawriljuk M.R. Fracture of hydrogenated high

nitrogen mangan steels at slide wear // Materials Science. - 2014. – N 4. – P. 110 – 116.

12. Балицький О.І., Колесніков В.О., Еліаш Я., М.Р. Гаврилюк Особливості

руйнування наводнених високо азотних марганцевих сталей в умовах тертя кочення // Фіз.-

хім. механіка матеріалів. – 2014, Том 50. – № 4. – С. 110 – 116.

13. Я знаю автомобиль. [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

http://autology.jimdo.com.

14. Гуслякова Г.П., Корнев А.Б., Гусляков Д.С. Коэффициенты трения и

износоустойчивость металлических материалов с различной способностью к

деформационному упрочнению// http://nic-rt.ru/magazine1.html.










Хмель Ярослав – д.т.н., університет "Академія Морська", Щецін, Польща.

Лопаткін Ілля Олександрович – магістрант кафедри технологій виробництва і

професійної освіти ДЗ "Луганский національний університетет ім. Тараса Шевченка",


Черняхов Павло Ігорович – магістрант кафедри технологій виробництва і професійної

освіти ДЗ "Луганский національний університетет ім. Тараса Шевченка", м. Старобільськ.

http://nic-rt.ru/magazine1.html

65

УДК 656.07

Романюк С. О., к.т.н.; Яновий Д. Г.

ФАКТОРИ ВПЛИВУ НА РОЗВИТОК РИНКУ ВАНТАЖНИХ

ПЕРЕВЕЗЕНЬ В УКРАЇНІ

Розглянуто фактори, що впливають на вантажні перевезення в Україні, з

врахуванням сучасних тенденцій розвитку даного ринку, а також зроблений розподіл цих

факторів згідно технології проведення SWOT-аналізу

На даний час питання розв’язання проблем економічного розвитку України постало як

ніколи гостро. Особливу увагу слід звернути на транспортну інфраструктуру оскільки вона є

вирішальним фактором в економічній еволюції країни [1].

Хоча в Україні наявний достатньо розвинутий ринок автотранспортних послуг, які

надають підприємства різних розмірів та форм власності, проте економічна криза останніх

років негативно вплинула на розвиток усіх галузей в господарстві нашої країни.

Негайного вирішення потребує цілий перелік проблем, що виникли в сфері

транспорту. В першу чергу – великий рівень зношеності основних засобів, оскільки

становлять загрозу для виникнення аварій, а в кінці і для нестабільного функціонування

економіки. По-друге – для підвищення економічної ефективності вантажних перевезень

необхідно забезпечити інформаційну взаємодію різних видів транспорту.

Провівши аналіз літературних джерел та підсумувавши загальні тенденції розвитку

ринку вантажних перевезень в Україні [2-5], всі фактори впливу можна класифікувати як

такі, на які оператори ринку вантажних перевезень не мають впливу – фактори зовнішнього

середовища, а також фактори, на які можна і необхідно впливати перевізникам для

ефективної та продуктивної роботи на обраному сегменті ринку. Розподіл всіх факторів,

згідно такої класифікації, можна представити для наочності у вигляді матриці SWOT-аналізу

(табл. 1) .

Таблиця 1 – Фактори впливу на розвиток ринку вантажних перевезень в Україні

Сильні сторони підприємства Слабкі сторони підприємства

1 2

Оновлення рухомого складу Гостра необхідність у розрахунку технічного

оснащення, вибору технологічних режимів

роботи взаємодіючих видів транспорту, за

допомогою оптимізаційних моделей

перевезень

Резерви для розвитку Недостатня кількість автомобілів малої та

середньої вантажопідйомності вимушує

виконувати дрібно гуртові перевезення на

автомобілях завищеної вантажопідйомності

Технічний розвиток і модернізація

підприємств і служб

Створення власного парку пов’язане з

великими капітальними вкладеннями в

рухомий склад

Міжнародні вантажні перевезення

автомобільним транспортом мають

значні перспективи росту ринку

Висока вартість перевезень автомобільним

транспортом в порівнянні з іншими видами

транспорту

Проведення аналізу діяльності

підприємств

Недосконалість структури парку вантажних

автомобілів

66

Продовження таблиці 1

1 2

Проведення аналізу техніко-експлуатаційних

показників

Відсутність централізованих замовлень

Міжнародні вантажні перевезення

автомобільним транспортом

поступаються часткою ринку

залізничному та трубопровідному

транспорту

Можливості зовнішнього середовища Загрози зовнішнього середовища

Щорічний приріст обсягів перевезень вантажів, в

основному, залежить від інтеграційних процесів

у державах ЄС

Скорочення кількості вантажівок, що

призвело до зменшення вантажних

перевезень

Нормативні акти, спрямовані на вдосконалення

системи організації сервісу експедиторської

діяльності, створення єдиної системи і розвиток

експортно-імпортних перевантажувань вантажів

автомобільним транспортом

Недосконала система організації

міжнародних перевезень вантажів,

зокрема механізми перетинання

державного кордону, розмитнення

вантажу та отримання віз водіями ТЗ

Територією України проходить багато

міжнародних автотранспортних коридорів

Найбільша щільність експортних та імпортних

вантажних перевезень спостерігається на

польській, російській та молдавській ділянках

державного кордону

Розвиток транспортних коридорів, їх

облаштування, реконструкція та входження їх до

міжнародної транспортної

Перехід економіки України на ринкові умови

господарювання і швидка приватизація

підприємств


1. Мягких І. М. Роль і місце автомобільного транспорту в системі споживчої

кооперації та напрями покращення транспортних послуг в Україні / Мягких І. М. //

Актуальні проблеми економіки. – 2009. – № 7. – С. 71 – 75.

2. Козіна К. Г. Аналіз ринку міжнародних автотранспортних вантажних перевезень:

сучасний стан та перспективи розвитку / К. Г. Козіна // Науковий вісник Міжнародного

гуманітарного університету. – 2015. – № 10. – С. 134 – 138.

3. Бойченко К. Розвиток автомобільного транспорту в Україні: економіко-правові

аспекти [Електронний ресурс] / К. Бойченко. – Режим доступу :

http://oldconf.neasmo.org.ua/node/396 (12.03.2016). – Назва з екрана.

4. Ярещенко Н. В. Підвищення ефективності перевезення вантажів / Н. В. Ярещенко,

А. Г. Лихман // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2011. – № 4 (50).

Том 2. – С. 22 – 24.

5. Factors Affecting Freight Demand – Final Report, September 1996 [Електронний

ресурс]. – Режим доступу: http://www.tongji.edu.cn/~yangdy/quick/ch2.htm (22.03.2016). –

Назва з екрана.

Романюк Світлана Олександрівна – к.т.н., старший викладач кафедри автомобілів та


Яновий Димитріан Геннадійович – студент кафедри автомобілів та транспортного


http://www.tongji.edu.cn/~yangdy/quick/ch2.htm

67

УДК 621.91

Балицький О.І., д.т.н., проф.; Колесніков В.О., к.т.н., доц.;

Гаврилюк М.Р., м.н.с.; Ріпей І. В. к.т.н.; Гарда В.М., Нестеров А.О.

ДОСЛІДЖЕННЯ ЗМАЩУВАЛЬНИХ ОХОЛОДЖУЮЧИХ РІДИН ДЛЯ

ОБРОБКИ ДЕТАЛЕЙ ТРАНСПОРТУ

В роботі наведені данні присвячені пошуку альтернатив застосуванню

нафтопродуктів під час виготовлення змащувально-охолоджуючих рідин для полегшення

обробки різанням сталей, які можуть бути використані при виготовленні автомобільних

деталей

Більшість деталей машин виготовляється шляхом обробки різанням. Заготовками

таких деталей являється прокат, виливки, поковки, штампування та ін. Процес обробки

деталей різанням заснований на утворенні нових поверхонь шляхом деформування і

подальшого відділення поверхневих шарів матеріалу з утворенням стружки. Залежно від

характеру виконуваних робіт і виду ріжучого інструменту розрізняють наступні методи

обробки металів різанням: точіння, фрезерування, свердління, зенкування, довбання,

протягання, розгортання і ін.

Змащувально охолоджуючі рідини (ЗОР) призначені для змащення поверхонь тертя,

охолодження ріжучого інструменту і оброблюваної заготовки, полегшення процесу

деформування металу, своєчасне видалення із зони різання стружки та продуктів зносу

інструменту, а також для тимчасового захисту виробів і обладнання від корозії. Завдяки

цьому ЗОР значною мірою визначають економічність і надійність роботи, а саме:

збільшують стійкість різального інструменту, поліпшують якість виробів, знижують силу

різання і потрібну потужність.

В основному мінеральні нафтові оливи є основою рідин для металообробки в

індустріальному секторі глобально. Нафтові оливи, маючи переваги, які відповідають

вимогам індустрії, одночасно мають той недолік, що вони негативно впливають на

працівників та оточуюче середовище в широкому діапазоні, включаючи отруйні аерозолі,

нафтові випари та кіптяву, спричиняючи захворювання шкіри та органів дихання і при

утилізації відходів забруднюють грунт та водойми. Це спонукало наукове співтовариство

всього світу розвивати безпечні біодеградуючі рідини для обробки металів, що привело до

використання рідких сільськогосподарських продуктів, а саме рослинних олій для

трибологічних застосувань [1, 2].

Мета роботи – дослідити вплив екологічної ЗОР на основі поновлюваної

соняшникової або ріпакової олій, які виробляють в Україні, і не містять нафтопродуктів, для

механічної обробки сталей.

Застосування в ЗОР рослинних олій, що швидко розкладаються в природних умовах

багатьма штамами мікроорганізмів, взамін нафтових мінеральних масел дозволить зменшити

забруднення оточуючого середовища.

Визначали ефективність зразків ЗОР для механічної обробки (точінні) нержавіючих

сталей 38ХН3МФА та 35ХН3МФА, які можуть знайти використання для виготовлення

відповідальних деталей в автомобільній галузі. Також паралельно для порівняння були

проведені експерименти зі сталями 20 та 40, які також можуть знаходити широке

застосування в автомобільній галузі.

Механічну обробку сталей проводили на сухо, при поливі водою, ЗОР (3-% водна

рідина.

Вплив ЗОР на процес пластичного деформування металу здійснюється через його

поверхню, шляхом фізичної або хімічної адсорбції. У зв’язку з цим нище приведені

результати дослідження по вивченню поверхні, обробленої точінням (рис. 1) з застосуванням

ЗОР. Різець оснащений не переточеною твердосплавною пластиною ВК-6.

68

Таблиця 1 – Хімічний склад (масові %, Fe – решта) досліджуваної сталі

Марка сталі Хімічні елементи

С Si Mn Cr Ni Mo V Cu

38ХН3МФА 0,34–

0,42

0,17–

0,37

0,25–

0,55

1,20–

1,50

3,00–

3,40

0,35–

0,45

0,10–

0,20 0,25

Так, при точінні середня швидкість деформування металу в зоні різання складає 103–

105 с

-1, що на 5–7 порядків перевищує швидкість деформування при статичному розтягу або

стискання і на порядок – при ударному навантаженні, а температура в зоні деформації

досягає 0,2–0,6 температури плавлення металу [3].

Стійкість ріжучого інструменту являється одним з основних критеріїв при оцінці

технологічних властивостей ЗОР. Показником зношування являються ширина фаски по

задній поверхні та втрата маси інструменту. Контроль, попередній відбір і заточку

інструмента проводили у відповідності до вимог ГОСТ 2034-84, ГОСТ 10902-77.

Рис. 1 – Подача ЗОР при точінні заготовки із сталі

Процес різання (стружкоутворення) є складним фізичним процесом, що

супроводжується великим тепловиділенням, деформацією металу, зносом різального

інструменту і наростоутворенням на різці. Знання закономірностей процесу різання та

супроводжуючих його явищ дозволяє раціонально управляти цим процесом і виготовляти

деталі більш якісно, продуктивно і економічно.

При обробці різанням перетворення зрізаного шару в стружку є однією з різновидів

процесу пластичного деформування матеріалу. Зрізані стружки мають різний вигляд і форму

які залежать від хімічного складу, структурного стану металу, режимів різання та ін.

Основними факторами, що впливають на форму стружки, є глибина різання, подача,

використовувана ЗОР.

При роботі на оптимальних швидкостях різання на сухо стружка довга зливна. При

застосуванні води або ЗОР вигляд стружки кардинально міняється. Вона лишається зливною

але закручується в дрібні спіралі з елементами окрихчення. При підвищенні швидкості

різання одиничні зсуви на стружці стають рідшими і несистемними.

Колір мінливості стружки змінюється в залежності не тільки від температури, але і від

69

тривалості дії тепла. При охолоджені стружки ЗОР кольори мінливості можуть зовсім

зникнути, тим часом як стружка зберігає на поверхні контакту з різцем високу температуру

[4].

Таблиця 2 – Кольори мінливості і відповідні їм температури

№ Кольори мінливості Температура, °

С

1. Світло-жовтий 220

2. Темно-жовтий 240

3. Пурпуровий 270

4. Темно-синій 290

5. Синювато-сірий 350

Рис. 2 – Вигляд стружки після механічної обробки зразка роторної сталі: (а) – на сухо;

(б) – із ЗОР

Застосування води у якості охолоджуючої рідини та ЗОР призводило до зміни

морфології стружки (рис. 2 – 4). По перше, стружка подрібнювалась, що безумовно свідчить

про вплив водневого чинника на процеси руйнування. По друге, відбувалось уникнення

кольорів мінливості. По трете, серед продуктів різання спостерігалась тенденція до появи

переважної більшості таких, що мали бочкообразну форму (рис. 3).

Рис.3 – Вигляд фрагментів стружки після точіння зразка сталі із ЗОР

70

Використання в якості ЗОР рідин на основі рослинних олій забезпечує інгібіторний

захист обладнання, оброблюваних деталей. На рис.4 показано вигляд стружки через 24

години після точіння із застосуванням ЗОР (а) та води (б).

Рис.4 – Вигляд стружки, що утворилась під час механічної обробки: а – із ЗОР, б – з водою

До найбільш важливих показників якості поверхневих шарів оброблених поверхонь

від різного роду інструменту і технологічного оснащення відносяться шорсткість поверхні та

твердість обробленого металу.

Сформована в процесі різання поверхня, в напрямку подачі має закономірний

геометричний рельєф. Випробування проводилися при постійній подачі, так як шорсткість

поверхні практично лінійно зростає із збільшенням подачі. Режим різання: t = 3 мм,

S = 0,1 мм/об, V = 1 м/с; різець оснащений твердосплавною пластиною ВК6.

Дослідження твердості проводили за методом Роквела відповідно п. 2.10.2 шляхом

вдавлювання в зразок індентора у вигляді сталевої кульки діаметром 1,568 мм. На зразку

проводили 3 вимірювання: 1 - біля краю круга, 2 - на середині радіуса круга та 3 - біля

центру зразка по 5 раз (рис. 3). Значення отримували для зразків роторної сталі за шкалою С.

Дані наведені в таблиці 3 за шкалою Роквелу НRC.

Таблиця 3 – Твердість за методом Роквела

Місце вимірювання Сухе різання Вода ЗОР

Біля краю круга 36 39 38

Середина радіуса круга 35 34 36

Біля центру 35 32 35

Як бачимо з таблиці 3 біля краю зразка відбувається (наклеп), зміцнення, а ближче до

центру твердість падає. Особливо велика розбіжність між наклепаним шаром и не

наклепаним спостерігалась на зразку який оброблювався з водою.

Рис. 5 – Зразки після точіння в: а – ЗОР, б – воді, в – на сухо

71

Шорсткість поверхні є однією з основних геометричних характеристик якості

поверхні деталей і впливає на їх експлуатаційні показники. Шорсткість визначали на

профілографі-профілометрі.

Параметри шорсткості поверхні визначаються в результаті обробки профілограм, які

представляють собою збільшений профіль шорсткої поверхні (див. рис.6).

Параметри, які характеризують шорсткість поверхні, наведено в таблиці Класи

шорсткості і значення базових довжин по ГОСТ 2789–73.

Визначали Rz (висота нерівності профілю по 10-и точках), формула для розрахунку

5

1

min

5

1

max5

1

i

i

i

ia HHR , (1)

де Himax і Himin визначаються відносно середньої лінії.

5

1

min

5

1

max5

1

i

i

i

iZ hhR , (2)

де himax і himin визначаються відносно довільної прямої, яка паралельна середній лінії і

не перетинає профіль;

Rz – сума середніх арифметичних відхилень точок 5-и найбільших максимумів і 5-и

найбільших мінімумів, що знаходяться в межах базової довжини.

Відзначимо, що згідно ГОСТ 2789-73, базова довжина для визначення шорсткості Rz

від 320 до 40 мкм повинна складати 8,0 мм, а Rz від 40 до 10 мкм бути складати 2,5 мм.

Згідно [5, 6] плоскі оброблювальні поверхні при торцевому точінні (попередній метод

обробки) Rz може знаходитись від 320 до 40 мкм, Ra взагалі не вираховується. Для чистової

обробки Rz може знаходитись в діапазоні від 80 до 20 мкм

Перед розрахунком Rz на профілограмі проводили середину лінію, потім визначали 5

мінімальних значень та 5 максимальних значень впадин та виступів, які додавали у формулу

(2). Отримані значення занесли у таблицю 4.

Після розрахунків отримано для торцевого точіння (попередній метод обробки)

значення Rz

Таким чином, розрахунки показують, що обробка із ЗОР зменшує параметри

шорсткості

Базова довжина L – довжина базової лінії, що використовується для виділення

нерівностей, які характеризують шорсткість поверхні та для кількісного визначення її

параметрів.

Вибір базової довжини в залежності від висоти нерівності і класу шорсткості вказано

в ГОСТ 2789-73 .

Для визначення бази на зразку від центра наклеювали скотч, поверхня якого була

взята за «нуль». Після цього голка профілометра рухалось від центру заготовки до краю. Теж

саме стосується і інших профілограм.

Таблиця 4 – Значення Rz поверхні після точіння

Зразки Rz, мкм

На сухо 30,55

Вода 3,51

ЗОР 2,85

Аналізуючи експериментальні дані можемо відзначити, що з початку руху різця по

заготовці спостерігали наклеп значення якого становили 36 HRС.

72

Для визначення характеристик мікрогеометрії вибирають кілька ділянок (не менше

п'яти), найбільш характерних для досліджуваної поверхні [6]

Довжина досліджуваного профілю повинна бути не менше базової довжини.

Таким, чином розрахунки показують, що обробка за допомогою ЗОР зменшує

параметри шорсткості.

Рис. 6 – Фрагмент однієї з профілограм поверхні зразка сталі (від центру до краю) в умовах

сухої обробки. Режим різання: t = 3 мм, S = 0,1 мм/об, V = 1 м/с; різець оснащений

твердосплавною пластиною ВК6

Рис. 7 – Фрагмент профілограми поверхні зразка роторної сталі (від центру до краю) при

застосуванні ЗОР

Специфічний вплив ЗОРс пов'язаний з утворенням активних низькомолекулярних

продуктів у зоні обробки і їх взаємодії з деформованим матеріалом. Зміни твердості

поверхневих шарів металів при обробці в ЗОР пояснюємо мікролегуванням, активованою

присутністю водню і гальмуючим рухом дислокацій підвищенням їх щільності, зниженням

граничного напруження пластичної текучості матеріалу [7, 8].

На основі приведених даних випливає, що механічна обробка в ЗОРс покращує

шорсткість поверхні.

73

Висновки. Проведено стендові випробування ЗОР, які підтвердили можливість її

застосування при обробці точінням зразків сталей, що можуть застосовуватись в

автомобільній галузі. Показано, що соняшникова (ріпакова) олії можуть ефективно заміняти

нафтові оливи при виробництві ЗОР і мають перспективу їх впровадження в якості основ

ЗОР для обробки металів.


1. Екологічно чиста змащувально-охолоджуюча рідина для механічної обробки сталі

(Еcologycally clean lubricatnt-cooling liquid for steel machining) 12-й Міжнародний симпозіум

українських інженерів-механіків у Львові. 28-29 травня, 2015 року. С. 80 – 81.

2. Alexander Balitskii, Hawrilyuk M., Eliasz J., Balitska W., Kolesnikow W. Efektywnosc

olejow roslinnych jako cieczy smarujaco-chlodzacych w obrobce skrawaniem stali wirnikowych //

Obrobka skrawaniem – 9.- Obrobka skrawaniem podstawa rozwoju metrologii / Pod redakcja

Edwarda Miko // IX Szkola Obrobki Skrawaniem, Sandomierz Kielce, 2015. – S. 168-176.

3. Грановский Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов: Учебник для машиностр. и

приборостр. спец. вузов.—М.: Высш. шк., 1985,— 304 с, ил.

4. http://works.tarefer.ru/82/100280/index.html

5. Методы исследования и контроля шероховатости поверхности металлов и сплавов /

Ю. Ф. Назаров, А. М. Шкилько, В. В. Тихоненко, И. В. Компанеец // Физическая инженерия

поверхности. – 2007. – Т. 5, № 3-4. – С. 207-216.

6. Измерение параметров шероховатости поверхности детали:

http://mt2.bmstu.ru/books/ish/Roughness%20measurement.pdf.

7. Металлорежущие станки. Под ред. Бушуева В.В. Том 1. М.: Машиностроение, 2011.

– 608 с.

8. Вульф А.М. Резание металлов. Изд. 2-е ,Л.: Машиностроение, 1973. – 496 с.










Гаврилюк Марія Романівна – мол. наук. спів. лабораторії водневої стійкості




Ріпей Ігор Володимирович – к.т.н., провідний інженер Галременерго ПАТ "ДТЕК

Західенерго", м. Львів.

Гарда Василь Михайлович – аспіратнт Фізико-механічного інституту

ім. Г.В. Карпенка Національної академії наук України, м. Львів.

Нестеров Артем Олександрович – магістрант кафедри технологій виробництва і

професійної освіти ДЗ "Луганский національний університетет ім. Тараса Шевченка",


https://www.researchgate.net/publication/282609875_Efektywnosc_olejow_roslinnych_jako_cieczy_smarujaco-chlodzacych_w_obrobce_skrawaniem_stali_wirnikowych__Obrobka_skrawaniem__9.-_Obrobka_skrawaniem_podstawa_rozwoju_metrologii__Pod_redakcja_Edwarda_Miko__IX_Szkola_Obrobki_Skrawaniem_Sandomierz_Kielce_2015.__S._168-176




http://works.tarefer.ru/82/100280/index.html

http://mt2.bmstu.ru/books/ish/Roughness%20measurement.pdf

74

УДК 621.541:629.3

Жук А. О., Когут В. І., Салавор О. М., к.т.н., доц.

ПНЕВМОДВИГУНИ НА СУЧАСНИХ АВТОМОБІЛЯХ

Розглянуто різні види пневматичних двигунів, принципи їх роботи, переваги та

недоліки, наведено сучасні розробки моделей пневмомобілей

Транспортно-дорожний комплекс – одне з найпотужніших джерел забруднення

навколишнього середовища. Газоподібні викиди, які виділяються внаслідок спалювання

палива у двигунах внутрішнього згоряння, містять більше 200 найменувань шкідливих

речовин, у тому числі канцерогени [2]. Шкідливі речовини, що виділяються під час

експлуатації автотранспорту, потрапляють у повітря з вихлопними газами, випарами з

паливних систем, під час миття транспорту, під час заправки транспорту паливом. У наш час

автотранспорт є основним джерелом забруднення повітря у великих містах. Вирішенням цієї

проблеми може стати використання нетрадиційних видів палива.

З кожним роком розробляється все більше автомобілів, що потребують для роботи

альтернативні види палива на заміну бензину, газу чи дизельному паливу. Причому енергію

прагнуть отримати не з горючих рідин чи газу, а «з нічого», як здасться на перший погляд.

Замість традиційних видів палива використовують розповсюджений гелій, воду і навіть

повітря.

Метою статі є аналіз принципів роботи двигунів, що працюють на повітрі.

Пневмоавтомобіль – це транспортний засіб, джерелом енергії в якому є пневмодвигун.

Традиційно пневмодвигун – це машина, в якій енергія стиснутого повітря перетворюється в

механічну роботу [3].

Перший патент на машину, яку приводить в дію стиснуте повітря, було видано в 1799

році – ще до появи першого парового двигуна. В кінці XIX сторіччя вперше було

застосовано пневмодвигун як енергетичну установку для транспортного засобу. У місті Нант

(Франція) курсував трамвай, який приводила в дію енергія стиснутого під високим тиском

повітря. Перший експериментальний легковий «повітряний» автомобіль з’явився в Лос-

Анджелесі в 1932 році. Проте він не витримав конкуренції з бензиновими двигунами, а

питання екологічної безпеки на той час не були актуальними.

З кінця минулого століття до ідеї створення пневмоавтомобіля звертаються вчені

багатьох країн. Сталося так, що певні недоліки, які були на заваді поширення «повітряних»

автомобілів відійшли, а переваги залишились.

По-перше, з'явилися нові матеріали (наприклад,карбон), що дозволяють зберігати

повітря за більшого тиску в балонах меншої ваги.

По-друге, висока ціна на нафту та жорсткі екологічні норми спонукають

конструкторів вишукувати для транспортних засобів «екзотичні» енергоустановки, що свого

часу не набули застосування – такими є і пневмодвигуни.

По-третє, і це найголовніше, змінилися пріоритети. Поступово з’ясувалось, що запас

ходу в 500-1000 кілометрів – не надто потрібна характеристика автомобіля, і денного пробігу

в 50-100 км достатньо для абсолютної більшості користувачів. Те ж стосується розгону до

100 км на годину менш ніж за 8 секунд і максимальної швидкості від 250 кілометрів на

годину. Такі показники дійсно необхідні лише для лічених відсотків автомобілістів.

Повітромобілі обіцяють масу переваг, і в першу чергу це відсутність шкідливих

викидів, якщо не враховувати невеликої кількості оливи, яку необхідно додавати до

стиснутого повітря для змащення деталей двигуна.

В кінці 70-х років XX сторіччя австралійський винахідник Анджело Ді П’єтро створив

принципово новий пневматичний двигун для автомобіля – так званий роторний двигун

(рис.1).

75

Рис. 1 – Пневмодвигун Анджело Ді П'єтро

В корпусі даного двигуна обертається кільце, яке внутрішньою поверхнею спирається

на спеціальні ролики, закріплені на валу. Пластини, які дотикаються до кільця, формують

камери. Спеціальна система розподіляє стиснуте повітря по камерах. Об'єм камер змінюється

– ротор обертається і передає зусилля на колеса [4].

Переваги двигуна Анджело Ді П’єтро: легкий, конструктивно простий і компактний,

тому пневмодвигуни можна встановлювати безпосередньо на колеса. Окрім того, завдяки

його здатності досягати свого максимального крутного моменту на самих низьких частотах

обертання, нема потреби в коробці передач.

Автомобіль з двигуном на стисненому повітрі був створений французьким інженером

Гі Негре. Принцип роботи двигуна полягає у використанні теплоти навколишнього

середовища (за нормальної температури) для нагрівання холодного повітря, що надходить з

резервуару в циліндри двигуна, де розширюється.

Повноцінним серійним пневмомобілем став проект OneCat – п'ятимісний автомобіль з

корпусом із скловолокна і вагою всього в 350 кг. Стиснуте повітряв даному автомобілі

зберігається в баках, вбудованих в ходову частину автомобіля. У легких і безпечних

карбонових балонах під тиском у 300 бар може зберігатися до 300 літрів стисненого повітря.

Принцип роботи двигуна (рис. 2): в малий циліндр 1 надходить повітря, яке поршень

стискає до тиску 18-20 бар і воно нагрівається, підігріте повітря потрапляє в сферичну

камеру 2, куди надходить і холодне повітря. Холодне повітря, яке миттєво нагріваючись і

розширюючись, збільшує тиск на поршень великого циліндра 3, який передає зусилля на

колінчастий вал.

Рис. 2 – Повітряний двигун автомобіля OneCat

76

В двигуні застосовується двоступеневе розширення з проміжним підігріванням

повітря в радіаторі. Наповнення циліндру пневмодвигуна стиснутим повітрям відбувається

істотно повільніше. В результаті крутний момент зменшується. Щоб запобігти цьому,

використано поршневий механізм, що забезпечує притримування поршня поблизу верхньої

мертвої точки впродовж п’ятої частини тривалості циклу. Завдяки цьому забезпечено подачу

достатньої кількості повітря в циліндр, а отже – поліпшення характеристики крутного

моменту. Динамічну незбалансованість усунули зміною компонувальної схеми двигуна – дві

циліндро-поршневі групи розмістили дзеркально.

Електродвигун виконує допоміжну роль – дозаправляє повітряні балони і спрощує

паркування автомобіля.

Застосована на автомобілі рекуперативна система гальмування (пневматична система,

що повертає приблизно 13 % енергії гальмування) підвищує ККД системи [1].

Максимальна розрахована швидкість – 110 км/год. Пробіг без дозаправки 200...300 км.

Максимальний вантаж для перевезення – 500 кг. Можливе заправляння балонів від

бортового компресора (4 години). Заправка на станції високого тиску – 3 хвилини.

Резервуари в перших конструкціях – сталеві, витримували тиск у 200 бар і були дуже

важкими. В кінцевому варіанті балони виготовлено з композиційних матеріалів (вуглецеве

волокно в термопластику), що витримують тиск до 300 бар. Резервуари масою 35 кг містять

100 л повітря і відповідають усім вимогам безпеки.

В кінці вісімдесятих років XX століття головний конструктор Заволзького моторного

заводу Н. Пустинский розробив свій пневматичний двигун для автомобіля. Головна

відмінність його від схожих розробок полягала в тому, що пневмодвигун розроблено на базі

звичайного ДВЗ із збереженням 95% його деталей. Стиснуте до 300 бар повітря надходить в

робочу камеру, де, розширюючись, штовхає поршень і виходить назовні.

Двигун на стиснутому повітрі не знайшов підтримки у автомобілебудівників, але

пневматичну установку застосовують на деяких промислових підприємствах. Електрокари

були замінені дешевими і практичними пневмокарами, оснащеними двигунами Пустинского.

Над створенням пневмодвигунів працюють і у ВНЗ України. Так, в Кременчуцькому

державному політехнічному університеті (КДПУ) зконструйовано експериментальну модель

пневмодвигуна.

В Харківському національному автомобільно-дорожньому університеті (ХНАДУ)

створено поршневий пневмодвигун для гібридної силової установки автомобіля (рис. 3).

Рис 3. – Пневмодвигун з золотниковим повітророзподільником

77

Це чотирициліндровий V-подібний пневмодвигун (D=76 мм, S=66 мм) з

золотниковою системою повітророзподілення. Гільзи циліндрів мають оребрення для

підводу теплоти з навколишнього середовища до робочого тіла, що позитивно впливає на

ККД робочого циклу і запобігає обмерзанню випускних клапанів. Колінчастий вал з двома

кривошипами, розміщеними під кутом 180°, дозволяє забезпечити рівномірну роботу за

двотактним циклом і спростити задачу щодо зрівноваження двигуна. До кожного кривошипа

приєднується два шатуна від лівого і правого циліндрів. Золотникове повітророзподілення

має два канали: один – напірний, другий – випускний, що сполучається з атмосферою.

Золотникова коробка розміщена у розвалі блоку циліндрів на мінімальній відстані від

головки циліндрів. Фази повітророзподілу оптимізовані за мінімальною питомою витратою

стиснутого повітря.

На рис. 4 показані теоретична і дійсна індикаторні діаграми поршневого

пневмодвигуна. Контур дійсного робочого циклу знаходиться всередині контуру

теоретичного циклу. При збільшенні частоти обертання колінчастого вала дійсна

індикаторна діаграма віддаляється від теоретичної.

Рис. 4 – Теоретична і дійсна індикаторні діаграми поршневого пневмодвигуна

Максимальний крутний момент пневмодвигуна має місце за мінімальних частот

обертання, що дуже важливо для транспортного засобу. Максимальної потужності і

мінімальної питомої витрати повітря двигун досягає в межах 600...800 хв-1

, залежно від тиску

повітря на вході в циліндри. Загальна витрата стисненого повітря при збільшенні частоти

обертання колінчастого вала зростає. Сьогодні пневмодвигун проходить випробування на

експериментальному автомобілі ЗАЗ-110550 з гібридною силовою установкою за схемою

«ДВЗ-пневмодвигун».

Пневмодвигуни ідеально підходять для роботи у закритих приміщеннях з обмеженим

повітропостачанням – у цехах, складах. На сьогодні їх максимальна швидкість складає до 50

км/годину. Заряджають двигун від звичайного компресора. Запасу стиснутого повітря у 200-

літрових балонах вистачає на 60 кілометрів пробігу. Найзначніша перевага пневмодвигуна –

екологічна чистота. Він не здійснює шкідливих викидів в атмосферу. Для його заряджання

не потрібні свинцево-кислотні та лужні акумулятори (які складно утилізувати). Завдяки своїй

безпечності пневмодвигун можна використовувати для інвалідних візків.

Використання пневмодвигунів стає дедалі актуальнішим та

конкурентоспроможнішим. Так, компанія Toyota Industries заявила про створення

найшвидшого пневмомобіля (рис. 5). Довжина Ku:Rin складає 3.5 метра, а ширина – 0.8

78

метра. Триколісний одномісний прототип Toyota Ku:Rin лише завдяки енергії стисненого

повітря розігнався до 129 км/год на спеціальному треку, подолавши відстань лише у 4 км.

Рис. 5 – Пневмоавтомобіль компанії Toyota Industries

Висновок. Традиційні види палива, такі як бензин, газ, дизельне паливо та інші

робочі рідини, при роботі транспорту інтенсивно забруднюють навколишнє середовище. У

зв’язку з цим світова спільнота все більше уваги приділяє екологічно безпечним видам

палива. Тому варто працювати над розробкою автомобілів з нетрадиційними двигунами на

альтернативних видах палива. Розроблення пневмоустановок, при роботі яких в якості

джерела енергії використовують повітря, є перспективним та актуальним. На сьогоднішній

день існує велика кількість пневмодвигунів, але, для підвищення конкурентоспроможністі на

ринку, їх необхідно вдосконалювати та розробляти все нові моделі.


1. Пат. 2491704 Российская Федерация, МПК Н 02 N 2/18, Н 02 Р9/00, F 03 D 11/00,

B 60 K 16/00, B 60 L 8/00. Способ получения электроэнергии от проезжающих транспортных

средств / Гринкруг М.С., Ткачева Н.А., Ткачева Ю.И.; заявитель и патентообладатель

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический

университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ"). - № 2012108360/07; заявл. 05,03,12; опубл. 27.08.13,

Бюл. № 24.

2. Семенова, О.І. Основи екологічної токсикології : підруч. [для студ. вищ. навч.

закл.] / О.І. Семенова, Н.О. Бублієнко. - К.: НУХТ, 2014. - 265 с.

3. Транспортні енергетичні установи (традиційні, нетрадиційні та альтернативні),

принцип роботи та особливості будови: [підруч. для студ. вищ. навч. закл.] / Ю.Ф. Гутаревич,

Л.П. Мержиєвська, О.В. Сирота, Д.М. Тріфонов. К.: НТУ, 2015. - 243 с. ст. 199-204.

4. Яцина М. М. Підвищення ефективності пневмодвигуна з кільцевим ротором

міжцехового автономного транспортного засобу : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня

канд. техн. наук : спец. 05.02.02 "Машинознавство" / М.М. Яцина. - Київ, 2014. - 24 с.

Жук Артем Олегович – студент автомеханічного факультету, Національний

Транспортний Університет.

Когут Вікторія Ігорівна – студентка факультету бродильних, консервних

виробництв та екологічного контролю, Національний Університет харчових технологій.

Салавор Оксана Мирославівна – к.т.н, доцент кафедри біохімії та екологічного

контролю, Національний університет харчових технологій.

79

УДК 656.052

Рациборинський В. В.

ПЕРСПЕКТИВИ РІШЕННЯ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ ДОРОЖНЬОГО

РУХУ В РІЗНИХ КРАЇНАХ

В статі описується проблема дорожньо-транспортного травматизму, тенденції

проблеми на майбутнє, засоби безпеки транспортних засобів, основні фактори ризику, збір

та аналіз даних по аваріям, фінансування безпеки дорожнього руху, заходи необхідні для

підвищення безпеки дорожнього руху

Темпи автомобілізації у світі різко збільшуються. Дороги експлуатуються великою

кількістю користувачів, особливо молодих пішоходів, які складають групу найбільш

високого ризику бути втягнутими в дорожньо-транспортні пригоди. Хоча число приватних

автомобілів поки не перевищує число інших транспортних засобів, це може змінитися

найближчим часом. Кількість різного роду автопарків, що включають вантажівки,

мікроавтобуси і таксі, також зростає. В той же час мотоцикли стали найпопулярнішою

формою сімейного транспорту в країнах Південно-Східної Азії і Західної Африки.

Кількість автотранспортних засобів в експлуатації швидко зростає, створюючи велику

ступінь небезпеки на дорозі. Така ситуація, ймовірно, погіршиться, якщо не будуть прийняті

спеціалізовані заходи на національних та міжнародному рівнях.

Три тисячі осіб, в тому числі 500 дітей, помирають кожен день на дорогах світу.

Понад вісім з десяти випадків смерті відбувається в країнах з низьким і середнім рівнем

доходу. Це становить 1,2 мільйона смертей на рік. Крім того, понад 50 мільйонів людей

отримують серйозні травми; багато з них залишаються інвалідами на все життя. Варто також

відзначити, що ці шокуючі цифри, занижені відносно реального масштабу проблеми. Через

занижену статистику та недостатній збір даних, в багатьох країнах з низьким і середнім

рівнем доходу не має точної інформації: скільки їх громадян помирають або отримують

травми в дорожньо-транспортних пригодах щорічно [1].

Дорожні аварії вже приводять до смерті щороку таку ж кількість людей як епідемії

малярії або туберкульозу. Вони є першою причиною смертності серед чоловіків і жінок у віці

від десяти до 45 років. Це порівняння ілюструє серйозність проблеми і термінову потребу в

конкретних рішучих заходах щодо організації цілісної системи безпеки дорожнього руху [2].

Усвідомлення проблеми та інформування громадськості про смертність і травматизм

на дорогах в світі досить недавнє явище і пов'язане частково з публікацією Всесвітньої

доповіді про попередження дорожньо-транспортного травматизму (World report on road

traffic injury prevention), виробленої спільно Світовим банком (The World Bank) і Всесвітньою

організацією охорони здоров'я (WHO). Ця інформація була переведена на шість мов і дає

уявлення про масштаби кризи, а також пропонує практичні рекомендації, засновані на

сучасних знаннях про те які саме методи запобігання дорожньо-транспортним пригодам

працюють [1,2].

У доповіді “World report on road traffic injury prevention“ вказується на те, що число

дорожньо-транспортних пригод зі смертельними наслідками в світі зросте на 60 % до 2020

року. Незважаючи на це, ці показники будуть продовжувати падати на 20 % в країнах з

високим рівнем доходу, але ймовірно будуть зростати на 80 відсотків в країнах з низьким і з

середнім рівнем доходу, якщо негайно не будуть прийматися цілеспрямовані дії [7].

У країнах з низьким рівнем доходів, вартість дорожньо-транспортних пригод, за

оцінками, складає 1% від валового внутрішнього продукту (ВВП), не включаючи тягар

людських страждань, що не піддаються кількісній оцінці. Один відсоток від ВВП є

еквівалентом допомоги суспільного розвитку, що отримується країнами з низьким рівнем

80

доходу щороку. Ця ситуація неприйнятна з огляду на те, що фінансування в область безпеки

дорожнього руху дуже швидко окупається, часто навіть з прибутком.

Насправді, безпека дорожнього руху, без сумніву, та область, де дії з боку органів

державної влади можуть бути прибутковими. Інвестиції в безпеку дорожнього руху

призводять до економічних заощаджень, захищаючи як пересічне населення тієї чи іншої

країни, так і її майбутнє покоління.

Забезпечення безпеки дорожнього руху не слід ототожнювати зі створенням

додаткових проблем для учасників дорожнього руху, як це іноді пов'язують з впровадженням

нових або більш жорстких правил дорожнього руху. Забезпечення безпеки дорожнього руху

- це надавання більш високого значення цінності життя і повага інших в суспільстві якому

ми живемо [5].

Всі країни, які зуміли переломити стійке зростання тенденції дорожніх аварій за

останні 30 років, мають одну загальну властивість: високу політичну свідомість. Якщо

політичні діячі нічого не виграють від вирішення питання про безпеку дорожнього руху, тоді

в цій країні мало що можна зробити по цій проблемі. Нові погляди щодо безпеки дорожнього

руху, з доповіді “World report on road traffic injury prevention“ можна підсумувати таким

чином: аварії не є неминучим наслідком економічного зростання і вони створюють значний

економічний тягар для суспільства (з точки зору життя і грошових втрат); травми в

результаті ДТП в значній мірі можна передбачати і запобігти; це проблема людського

фактору і піддається раціональному аналізу і впровадженню контрзаходів; для запобігання

ДТП та сприянню забезпечення системи безпеки дорожнього руху випробувані і доступні

технічно прості засоби, які можуть приносити значні доходи для відносно невеликих

інвестицій.

Зростаюча політична свідомість в країнах з високим рівнем доходів швидко привела

до створення спеціальних відділів з безпеки дорожнього руху, які реалізують окремі

спеціальні планові аспекти [4].

Дорожні аварії часто є результатом ряду причин: транспортний засіб (фактор в 5-10 %

аварій), дорожня інфраструктура (від 10 до 20 % аварій може бути пов'язано з цим фактором)

і поведінки учасників дорожнього руху (яка є принаймні частковим фактором в 80-90 %

дорожньо-транспортних пригод). Важливо розглянути транспортний засіб / дороги /

користувача в якості системи. Взаємодії між елементами якої є критичними.

Мета роботи (постановка завдання). Виявити основні чинники системи безпеки

дорожнього руху спільні для різних країн світу та перспективні шляхи вирішення проблеми.

Сучасні транспортні засоби значно безпечніше, ніж старі моделі. Виробники, як

правило, погоджуються, що потрібен час для майбутніх технологічних проривів, щоб

зробити більш складні технічні елементи з метою підвищення безпеки. Технічні стандарти

безпеки та щорічне тестування транспортних засобів є обов'язковими в країнах з високим

рівнем доходу. Країни з низьким і середнім рівнем доходів часто мають не якісний автопарк,

який посилює проблему безпеки дорожнього руху. Це особливо актуально для комерційних

транспортних засобів, таких як таксі, автобуси і вантажні автомобілі, на частку яких

припадає в середньому 50% всіх транспортних засобів у цих країнах. Ефективне і незалежне

технічне тестування повинно бути введено як можна швидше, зокрема, для комерційного

транспорту. Тестування має бути суворим, коли мова заходить про життєво важливі частини

для забезпечення безпеки в транспортних засобах [3].

Іншим предметом занепокоєння в країнах з низьким і середнім рівнем доходів є

перевантаження комерційних транспортних засобів, що перевозять пасажирів або вантажі

(або і те, і те відразу, як це часто буває). Вкрай важливо, встановлювати максимальні

навантаження і регулярні перевірки щодо цього. Поліпшення громадського та комерційного

транспортного секторів є одним з кращих способів уникнути такого перевантаження.

81

Хоча стандарти безпеки транспортних засобів є важливою частиною системи безпеки

дорожнього руху, неякісні транспортні засоби до цих пір являються тільки третьою

основною причиною дорожньо-транспортних пригод. Дорожня інфраструктура займає друге

місце.

Дорожня інфраструктура. Дорожня інфраструктура, розглядається в цілому (в тому

числі і дорожнє покриття, дорожні знаки і проектування), і є важливим фактором безпеки.

Дорожні конструкції повинні розроблятися з урахуванням того, що люди роблять помилки, і

потрібно мінімізувати наслідки таких помилок [4].

Було доведено, що деякі невеликі поліпшення дорожньої інфраструктури можуть

істотно зменшити виникнення дорожньо-транспортних пригод та їх тяжкості. Приклади

удосконалень включають виділення різних типів доріг за призначенням, кращої дорожньої

розмітки та дорожніх знаків, більш безпечні шляхи для пішоходів і для двоколісних

транспортних засобів, будівництво тротуарів і більш помітних пішохідних переходів, а

також зниження швидкості дорожнього руху. На існуючих дорогах ці удосконалення в

першу чергу повинні бути зроблені в місцях підвищеної небезпеки, де мають місце багато

аварій, особливо на вході і виході з забудованих територій та зон високої активності. Ті ж

поліпшення мають бути включені в проектуванні нових доріг, які в іншому випадку можуть

стати джерелом аварій в майбутньому. Вкрай важливо, щоб бюджет на будівництво

майбутніх доріг включав в себе положення про безпеку. Практичні технічні керівництва вже

є досить доступними. Небезпечна дорожня інфраструктура є критично важливою причиною

дорожньо-транспортних пригод, але це ні в якому разі не основна причина.

Поведінка учасників дорожнього руху. Поведінка учасників дорожнього руху, по

суті, є основною причиною дорожньо-транспортних пригод та дорожнього травматизму,

аварій і смертей. Серед багатьох чинників ризику виникнення дорожньо-транспортних

пригод або збільшення ступеня тяжкості травми, виділяють чотири найбільш поширені:

невикористання ременів безпеки; не надівання шоломів; перевищення допустимої

швидкості; керування транспортним засобом під впливом алкоголю [8].

Кожен з цих основних факторів ризику, бере участь в 30 до 50% аварій зі смертельним

результатом або тяжкими травмами у всьому світі, незалежно від країни. Країни, які ввели

цільові плани дій по боротьбі з принаймні один з перерахованих вище факторів ризику,

вдалося знизити процент дорожньо-транспортних пригод зі смертельними наслідками від 20

до 40% протягом декількох років, навіть коли тенденція різко зростала.

Звичайно, існують і інші істотні фактори ризику, такі як втома, використання

мобільних телефонів, водіння під впливом наркотиків, недотримання безпечних відстаней і

відсутності візуальної інформації для водіїв. Жоден з цих факторів ризику не слід випускати

з уваги.

Є також основні правила дорожнього руху, яких водії повинні дотримуватись,

наприклад правила поступатись місцем, обгону, світлофори і дорожні знак.

Ці чинники ризику, які є причиною більшості смертельних випадків на дорогах.

Чотири основні фактори ризику. Використання ременів безпеки може знизити

ризик смерті або серйозних травм на 50% у разі аварії. Це є найбільш ефективним

першочерговим заходом щодо зниження травматизму і найлегше реалізувати, щоб захистити

пасажирів транспортного засобу в дорожній аварії. Це простий та легкий жест, який повинен

стати звичкою. Всі сучасні автомобілі оснащені стандартизованими системами ременів

безпеки, так що користувачам не потрібно платити окремо за їх установку. Перевірка

використання ременів безпеки проста і не вимагає ніякого спеціального обладнання чи

підготовки для співробітників ДІБДР. Слід зазначити, що подушки безпеки не є заміною для

ременів безпеки і обидва засоби повинні використовуватись разом.

Використання захисних шоломів більш важко забезпечити, ніж використання ременів

безпеки. Дійсно, користувачі повинні спочатку купити шолом, якість якого повинна бути

82

сертифікована відповідно до узгодженого національного стандарту. Одягнувши шолом

мотоцикліст знижує ризик пошкодження головного мозку - що призводить у багатьох

випадках або до смерті або до серйозних травм - на 70%. Це є одним із пріоритетів, особливо

в деяких країнах Південно-Східної Азії і Західній Африці, де використання мотоциклів

доходить до 75% від усіх зареєстрованих транспортних засобів. Спека також є основним

фактором у багатьох країнах, а поставки "тропічних" шоломів як і раніше є недостатніми.

Крім того, користувачі, як правило, виправдовуються щоб не носити шоломів, наприклад "Це

заважає мені бачити/ чути»; "Він виглядає не гарно", або "Він псує мою зачіску". Як і в

випадку інших факторів ризику, обов’язково потрібно пояснити громадськості, чому носити

захисний шолом має важливе значення. Використання ременів безпеки на передньому

сидінні і шоломи вже є обов'язковим в більшості країн, але правил погано дотримуються

приблизно 70% учасників дорожнього руху.

Обмеження швидкості також є важливим фактором для зниження смертності в

дорожньо-транспортних пригодах, особливо серед молодих пішоходів, на частку яких

припадає 50% жертв дорожньо-транспортних пригод в країнах з низьким і середнім рівнем

доходу. Як було зазначено вище, ряд змін повинен бути зроблений на дорожню

інфраструктуру для того, щоб змусити водіїв зменшувати швидкість в певних місцях.

Потрібно об’єднати зусилля, щоб змінити поведінку водіїв і переконати їх в тому, що

перевищення швидкості великий ризик. Є наукові аргументи для зниження швидкості, які

можуть бути висунуті для громадськості. Вони повинні постійно повторюватися, і водії

повинні заохочуватись щоб поводитися шанобливо і не агресивно. Обмеження швидкості

існують в більшості країн. Про дотримання цих правил вчать учнів в автошколах, але вони

швидко забуваються, якщо не чітко акцентувати на них увагу. Забезпечення дотримання

обмежень швидкості, на відміну від перевірки ременів безпеки, вимагає певних інвестицій.

Навчання і оснащення співробітників поліції використанню мобільних і/або стаціонарних

радіолокаційних приладів вимагає деяких витрат, але це швидко окупиться за рахунок збору

штрафів, коли є така система, і вона функціонує належним чином.

Водіння під впливом алкоголю, несе відповідальність за від 30 до 50% смертей в

результаті ДТП і серйозних аварій в залежності від країни. Максимально допустимий рівень

алкоголю в крові, за яким водії отримують штрафи в більшості західних країн, становить 0,5

грам на літр. Наукові дослідження показали, що навіть при такій кількості ризик виникнення

аварії збільшується в два рази. Для жінок, молодих людей, осіб похилого віку та тих, у кого

невелика вага, межа 0,5 г/л може бути досягнута вживанням навіть меншої кількості

спиртних напоїв. Споживання кави, води або їжі не знижує вміст алкоголю. Немає чарівного

рецепту. Зникнення алкоголю з організму є питанням часу. Кожен додатковий стакан

алкоголю збільшує ймовірність ризику для водія і погіршує прийняття рішень і фізичні

навички, необхідні для безпечного водіння автотранспортного засобу. У більш ніж половині

країн світу не вистачає законодавства, яке встановлює чітку межу максимального вмісту

алкоголю в крові для водіїв і штрафів за правопорушення. Розробка законодавчих актів є

першим кроком. Навіть там, де закони існують в країнах з низьким і середнім рівнем доходу,

вони дуже рідко застосовуються. У багатьох випадках у поліції немає алкотестерів для водіїв

і в цілому, закони без примусу не приносять користі [6].

Зміна поведінки учасників дорожнього руху. Поведінка учасників дорожнього руху

може бути змінена різними способами. Є короткострокові заходи, які можуть бути введені

негайно, і довгострокові заходи, які не менш важливі, але займають більше часу для

реалізації [5].

Одним з короткострокових заходів є великомасштабні інформаційні кампанії, що

висвітлюють факти, пов'язані з основними факторами ризику, зазначеними вище. Як

правило, буває так, що найбільший вплив здійснюється шляхом поєднання інформаційних

кампаній та забезпечення дотримання встановлених правил.

83

У довгостроковій перспективі, освітні проекти щодо безпеки дорожнього руху

повинні бути включені ще в шкільну програму, а якість навчання в автошколах повинна бути

оцінена і поліпшена, де це необхідно.

Висновки з цього дослідження і перспективи подальших розвідок у даному

напрямку. Таким чином систему безпеки дорожнього руху можна розглядати як спільну для

всіх країн світу, що зумовлено розвитком транспортних технологій на сучасному етапі, та

мультифакторну, через значну кількість чинників ДТП. В усіх країнах світу з різною

інтенсивністю та успішністю розробляються заходи необхідні для підвищення безпеки

дорожнього руху, які можна підрозділити на коротко- та довгострокові. Як основні серед них

можуть бути виділені 10 кроків.

П'ять короткострокових заходів: підвищення національного рівня обізнаності про

проблему безпеки дорожнього руху; створення системи для збору і аналізу даних про аварії

(фактори ризику); створення провідного агентства з безпеки дорожнього руху,

відповідального за підготовку і здійснення скоординованого плану дій; боротьба з чотирма

основними факторами ризику шляхом проведення масових кампаній з підвищення

обізнаності підкріпленими спеціальної системи; заохочення в участі приватного сектора і

національних асоціацій.

П'ять довгострокових заходів: поліпшення загального стану транспортних засобів;

впровадження функцій безпеки в усіх існуючих і планованих дорожніх системах;

підвищення або введення освіти щодо дорожньої безпеки в школах і оцінки та підвищення

якості підготовки водіїв; поліпшення аварійно-рятувальних служб і допомогу жертвам

дорожньо-транспортних пригод та інвалідів дорожньо-транспортних пригод; заохочення

міжнародного співробітництва.


1. IRTAD (an International Expert Network and Database on Road Safety Data) - Road

Safety Annual Report 2015

2. IRTAD (an International Expert Network and Database on Road Safety Data) - Road

Safety Annual Report 2014

3. VanHouten, R., Hilton, B., Schulman, R. and Reagan, I. (2011). Using Haptic Feedback

to Increase Seat Belt Use of Service Vehicle Drivers. NHTSA report DOT HS 811 434.

4. Ward, N., Linkenbach, J., Keller, S., Otto, J. (2010). White Paper on Traffic Safety

Culture for Toward Zero Deaths: A National Strategy on Highway Safety. Transportation Research

Board.

5. National Highway Traffic Safety Administration (2010). Statistics and Facts About

Distracted Driving.

6. Beirness, D.J. and Beasley, E.E., (2011). A Comparison of Drug- and Alcohol-involved

Motor Vehicle Driver Fatalities. Canadian Centre on Substance Abuse.

7. Canadian Council of Motor Transport Administrator (2010). Canadian fatigue related

collisions: Fatality estimates 2000-2005.

8. Thiffault, P. (2011) Human Factors in Heavy Vehicle Collisions, presentation to

CCMTA. November 2010.

Рациборинський Вячеслав Вікторович – аспірант кафедри автомобілів та


84

УДК 629.016

Пилипенко О.М., д.т.н., проф.; Шльончак І.А., к.т.н., доц.

ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ ДИЗЕЛЯ В ГАЗОДИЗЕЛЬНОМУ ЦИКЛІ

Проведений стислий аналіз проблем, пов’язаних з використанням біогазу у двигунах

внутрішнього згоряння. Встановлено, що кращі економічні, екологічні та вартісні показники

має двигун, конвертований з дизеля для роботи на біогазі. Визначені техніко-економічні

показники дизеля, що працює в газодизельному циклі

Вступ. В Україні двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ) щорічно споживають більше

13 млн. т. палива. Для задоволення потреб нашої держави в ПММ, треба 25 – 30 млн. т.

нафти на рік. Щорічне видобування нафти складає близько 4 млн. т. – це 10…12% потрібної

кількості. Ось чому раціональне використання паливо-мастильних матеріалів, економія

паливно-енергетичних ресурсів, пошук нових альтернативних джерел енергії – це завдання

державного значення. При цьому автомобільний транспорт є одним із основних споживачів

нафтопродуктів і залишиться таким на період до 2040-2050р.р. В найближчій перспективі

очікується збільшення споживання нафтопродуктів за постійних об’ємів їх виробництва, що

призводить до дефіциту моторних палив. Частковим вирішенням розглянутих вище проблем

є впровадження та використання у ДВЗ альтернативних палив, зокрема біогазу [1-3].

Аналіз публікацій. Як показали попередні наукові дослідження, одним із ефективних

способів поліпшення екологічних показників транспортних засобів з дизелями є їх

переобладнання для роботи на біогазі, який є продуктом сільськогосподарського

виробництва. Одним із ефективних напрямків розширення використання газового палива на

автотранспорті є заміна дизелів на двигуни, які працюють на газі, що розглядається як

ефективний спосіб покращення екологічної ситуації, особливо у великих містах.

Конструктивно це здійснюється переобладнанням (конвертацією) дизелів на живлення газом

за допомогою незначних доробок двигуна [2, 4].

Досить поширений спосіб використання газу у великовантажних автомобілях з

газодизелями великого літражу. У газодизельних модифікаціях здійснюється одночасне

живлення двигуна дизельним паливом і газом. Обсяг заміщення дизельного палива газом

складає від 50 до 90% в залежності від реалізованих конструктивних рішень і режимів

роботи двигуна [6].

Всебічний аналіз газодизеля і чисто газового двигуна на базі дизеля [7, 8] показує, що

кращі економічні, екологічні та вартісні показники має двигун, конвертований з дизеля для

роботи на біогазі.

Таким чином, використання альтернативних палив, зокрема біогазу, в дизелях є

досить актуальним, що передбачає необхідність проведення досліджень у цьому напрямку.

Необхідність використання біогазу у дизелях обумовлена також помітним зростанням цін на

нафтові палива та дефіцитом сировини для їх виробництва.

Мета роботи та постановка завдання. Відмінна конструкція випробовуваних раніше

двигунів від двигуна, що досліджується, не дозволяє використовувати досліджувані

газоподібні палива в ньому без проведення додаткових випробувань. Тому, необхідно

дослідити робочі процеси двигуна, які в ньому відбуваються. Апріорі фізико-хімічні

властивості біогазу істотно впливають на робочі процеси у циліндрі двигуна. Однак,

невідомо, як саме впливає біогаз на техніко-економічні показники двигуна CY4102BZLQ. В

даній роботі були проведені експериментальні дослідження для визначення основних змін,

що відбуваються у двигуні із урахуванням відмінностей у властивостях біогазу і дизельного

палива. Тому, метою роботи є визначення техніко-економічних показників дизеля DONG

FENG за умови його роботи в газодизельному циклі.

Виклад основного матеріалу. Під час стендових досліджень для оцінки паливної

економічності дизеля CY4102BZQ в усталених режимах було визначено серію

навантажувальних характеристик. Навантажувальні характеристики визначались для таких

85

частот обертання колінчастого вала двигуна, n: 1850, 1675, 1500, 1325, 1150 хв-1

. Для

прикладу в роботі наведені результати експериментальних досліджень частоти обертання

колінчастого вала n =1325 хв-1

. Значення частот обертання колінчастого вала дизеля

обумовлені найбільш характерними режимами його роботи в реальних умовах експлуатації.

Отримані в результаті експерименту максимальна потужність Ne та максимальний крутний

момент Мк відповідають значенням для дизеля CY4102BZQ.

В таблиці 1 і 2 представлені результати роботи дизеля CY4102BZQ в газодизельному

циклі.

Таблиця 1 – План експерименту для визначення витрат дизельного палива Gдп, кг/год при

роботі двигуна CY4102BZQ за газодизельним циклом

№ Х1 Х2 nд , хв-1

Мк ,Нм Gдп, кг/год

1 1,0 1,0 1675 227 0.939

2 1,0 -1,0 1675 82 0.319

3 -1,0 1,0 1375 227 0.251

4 -1,0 -1,0 1375 82 1.06

5 0,0 0,0 1500 155 0.654

6 2,0 0,0 1850 155 0.947

7 -2,0 0,0 1150 155 0.716

8 0,0 2,0 1500 300 2.552

9 0,0 -2,0 1500 10 0.153

10 2,0 2,0 1850 300 2.250

11 2,0 -2,0 1850 10 0.205

12 -2,0 2,0 1150 300 2.617

13 -2,0 -2,0 1150 10 0.069

Таблиця 2 – План експерименту для визначення витрат газу Gгаз, л/год при роботі двигуна

CY4102BZQ за газодизельним циклом

№ Х1 Х2 nд , хв-1

Мк ,Нм Gгаз, л/год

1 1,0 1,0 1675 227 8.15

2 1,0 -1,0 1675 82 7.01

3 -1,0 1,0 1375 227 5.78

4 -1,0 -1,0 1375 82 5.56

5 0,0 0,0 1500 155 7.33

6 2,0 0,0 1850 155 8.4

7 -2,0 0,0 1150 155 4.68

8 0,0 2,0 1500 300 9.46

9 0,0 -2,0 1500 10 6.14

10 2,0 2,0 1850 300 8.89

11 2,0 -2,0 1850 10 7.42

12 -2,0 2,0 1150 300 5.18

13 -2,0 -2,0 1150 10 4.11

На рис. 1.1 показано Gдп, Gгаз отримані в залежності від частоти обертання nд

колінчастого вала та крутного моменту газодизеля, кута положення дросельної заслінки, кута

повороту важеля паливного насосу високого тиску та переміщення його рейки.

86

θ0 - кут повороту важеля паливоподачі; ϕ

0 - кут відкриття дросельної заслінки;

hp - переміщення рейки паливного насоса, мм.; Gгаз - витрати газу, кг/год.; Gдп - витрати

дизельного пального за дизельним циклом, кг/год; Gдпгд - витрати дизельного пального за

газодизельним циклом, кг/год; Ne - потужність, кВт/год

Рис. 1 – Навантажувальна характеристика дизеля CY4102BZQ за дизельним та

газодизельним циклами, отримана експериментально при nд=1325 хв-1

Як видно з рисунка, витрата газу, у порівнянні з витратою дизельного палива, має

більше значення і склала від 5 до 6 кг/год у всьому навантажувальному режимі. Витрата

дизельного палива у вказаному режимі змінювалась від 2 до 11,5 кг/год., що майже в два

рази більше, ніж витрата газового палива. Однак, в газодизельному циклі витрата дизельного

палива зменшилась на 7,5 кг/год і склала 3 кг/год в умовах високих навантажень

(Ne = 42 кВт). Можна зробити висновок, що використання газу у дизелі CY4102BZLQ

87

дозволяє покращити паливну економічність вдвічі за рахунок зменшення витрат дизельного

палива.

В результаті проведених досліджень можна сподіватись, що переобладнання

дизельного двигуна в газовий дозволить отримати значний економічний ефект за рахунок

меншої вартості біогазу, зменшення витрат дизельного палива та збільшення ресурсу

двигуна. Слід очікувати також екологічний ефект від зменшення кількості шкідливих

речовин відпрацьованих газів за рахунок використання більш екологічного палива, що може

бути предметом подальших дослідженнях.

Висновки. В результаті проведених досліджень можна зробити наступні основні

висновки:

- використання газу в дизелі CY4102BZLQ дозволяє покращити його паливну

економічність за рахунок зменшення витрат дизельного палива;

- від переобладнання дизельного двигуна в газовий слід очікувати отримання

економічного ефекту за рахунок меншої вартості біогазу, зменшення витрат дизельного

палива та збільшення ресурсу двигуна.


1. Девянин С.Н. Растительные масла и топлива на их основе для дизельных

двигателей / С.Н. Девянин, В.А. Марков, В.Г. Семенов. – Х.: Новое слово, 2007. – 452 с.

2. Кузьменко А.П. Покращення показників малолітражного газового двигуна з

іскровим запалюванням за рахунок вибору параметрів, що визначають процес згоряння.

Автореферат дис. канд. техн. наук: 05.05.03 / А.П. Кузьменко. – Харків, 2012. – 20 с.

3. Захарчук В.І. Екологічні показники дизеля при роботі на альтернативних паливах /

В.І. Захарчук, В.В. Ткачук, О.В. Захарчук // Экология плюс. №1. – 2011. – С. 16–19.

4. Семенов В.Г. Анализ показателей работы дизелей на нефтяных и альтернативных

топливах растительного происхождения / Семенов Володимир Григорович // Вісник

Національного технічного університету «ХПІ»: Збірка наукових праць. – Харків: НТУ

«ХПІ», - 2002, – №3. – с. 177-197.

5. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е. Перспективы применения газовых топлив в ДВС /

Ю.В. Галышев, Л.Е. Магидович // Двигателестроение. – 2001. – № 3. – С. 31–352.

6. Льотко В. Применение альтернативных топлив в ДВС / В. Льотко, В.Н. Луканин,

А.С. Хачиян. – М.: МАДИ (ТУ), 2000. – 331 с.

7. Газовый двигатель с искровым зажиганием на базе дизеля // Реферативный журнал

«Двигатели внутреннего сгорания». – 1995. – № 1. – С. 24

8. Захарчук О.В. Покращення експлуатаційних показників колісного трактора з

переобладнаним з дизеля газовим двигуном: дис….канд. техн. наук: 05.22.20 / Захарчук Олег

Вікторович; НТУ, - К., 2013. – 200с.

Пилипенко Олександр Михайлович – д.т.н., професор, завідувач кафедри автомобілів

та технологій їх експлуатації, Черкаський державний технологічний університет.

Шльончак Ігор Анатолійович – к.т.н., доцент, доцент кафедри автомобілів та

технологій їх експлуатації, Черкаський державний технологічний університет.

88

УДК 629.113

Рубан Д. П., к.т.н., доц.; Рубан Г. Я.

ІСНУЮЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПО ВИЗНАЧЕННЮ ТЕРМІНІВ

ЕКСПЛУАТАЦІЇ АВТОБУСІВ

Проведено аналіз існуючих досліджень по визначенню термінів експлуатації

автобусів. Виявлено особливості застосування обчислювально-статистичних методів

прогнозування ресурсу автобусів. В залежності від умов експлуатації на основі існуючих

методів можливе прогнозування ресурсу автобусів залежно від режимів роботи

Вступ. На сьогодні в Україні експлуатується значна частка автобусів, терміни

експлуатації яких перевищують 10 років. При цьому автобуси потребують поточного

ремонту, а то і капітального. Із збільшенням строку експлуатації автобуси вимагають все

більшої уваги. Як правило зростає кількість відмов тих чи інших деталей, що в свою чергу

супроводжується зростанням матеріальних витрат.

Відповідно до «Транспортної стратегії України на період до 2020 року» [1] в Україні

заплановані поступове оновлення автобусного парку та оптимізація перевезень. Однак

перевізники не завжди йдуть на закупівлю нових автобусів, пояснюючи високою вартістю та

тривалим терміном окупності (близько 5 років, а то і більше). Крім того строк дії отриманих

тендерів на перевезення пасажирів не перевищує 5 років. І як результат автобусний парк

практично не оновлюється, відповідно продовжує старіти та автобуси стають об’єктом

підвищеної небезпеки як для пасажирів так і для всього оточення. За даними Міністерства

інфраструктури [2] в України тільки 44 % від загальної кількості автобусів відповідають усім

нормам безпеки для перевезення пасажирів. Більшість транспорту потребує масштабного

оновлення рухомого парку. В Україні 20,3 тис. пасажирських авто перевізників, вони мають

85,7 тисяч автобусів. З них критичної зношеності сягнули: 200 автобусів, які експлуатуються

більше 34 років, 1200 – від 29 до 33 років, 3600 – від 24 до 29 років, 7900 – від 19 до 24 років.

Також наводять данні, що більше 160 тисяч автобусів, які використовуються для

пасажирських перевезень, не отримують належних дозвільних документів. Такі нелегальні

перевізники не забезпечують потрібного рівня комфорту та безпеки, а також дедалі частіше

потрапляють у дорожньо-транспортні пригоди через низький фаховий рівень водіїв,

неналежні умови їхньої праці, незадовільний стан транспортних засобів та невиконання

вимог щодо умов перевезення пасажирів.

Як вихід деякі перевізники закуповують автобуси іноземного виробництва, котрі вже

були в експлуатації і мають ще деякий запас ресурсу. Однак при цьому ніхто не враховує

втомлюваність металу кузовів та інших деталей та агрегатів автобусів, що може привести до

непередбачуваних поломок підчас перевезення пасажирів при максимальному завантаженні,

русі в гірській місцевості, при підвищених швидкостях тощо. А такі поломки часто можуть

коштувати людського життя. Тому метою роботи є аналіз існуючих досліджень по

визначенню термінів експлуатації автобусів та можливого застосування в реальній практиці.

Результати дослідження. У роботі [3] запропоновані стратегії списання міських

автобусів із застосуванням методу динамічного програмування і рівняння Беллмана. В якості

критеріїв оптимальності застосовані або прибуток від експлуатації автобусів, або сумарні

витрати на їх функціонування. Методика визначення ресурсу автобусів зарубіжного

виробництва, які вже з пробігом почали експлуатацію в РФ запропонована Іголкіним А.М.

[4]. В цій роботі визначені фактори впливу на ресурс міських автобусів в конкретних умовах

експлуатації. Також розроблені критерій визначення ресурсу міських автобусів та

математична модель його цільової функції. Для реалізації методики розроблене

інформаційне забезпечення системи визначення ресурсу міських автобусів. В загальному

вигляді значення критерію визначення ресурсу автобусів представлено у вигляді цільової

функції

89

( ) ( ) ( ) 0,уд L уд L уд LP D C Н (1)

де ( )уд LP – чистий питомий прибуток отриманий пасажирським автотранспортним

підприємством за певний час;

( )уд LD – дохід від реалізації послуг по перевезенні пасажирів;

( )уд LC – питомі поточні експлуатаційні витрати, які в процесі роботи пасажирського

автотранспортного підприємства;

Н – питомі витрати, пов’язані із стягуванням податків.

Якунін С.М. [5] розглядає експлуатацію в таксомоторному парку як нових так бувших

у використанні автомобілів. Для оцінки ефективності експлуатації автомобілів автор

використовує техніко-економічні показники – відомий показник затрат q (руб./км) на

одиницю транспортної роботи, котрий при виборі автомобіля повинен бути мінімальний та

запропонований відносний показник якості автомобіля оэП експлуатаційної якості

автомобіля.

( ) ( )

.

.

1

{ 1

} / ( )

приобр приобр годa Т a L T a b L

н пост год

nТОі год

рем ава рт год т год

і ТОі

q Ц е e З Т

З L ТЗ N L Ц Т L Т

L

(2)

де нЦ – вартість нового автомобіля; приобрT – вік автомобіля з початку експлуатації на

момент покупки; приобрL – пробіг автомобіля з початку експлуатації на момент покупки;

Т – тривалість експлуатації автомобіля у рамках системи «автомобіль-власник»;

годL – середній річний пробіг автомобіля; .пост годЗ – постійні річні витрати по допуску

автомобілів на дороги загального використання; ТОіЗ – затрати на технічне обслуговування

одного автомобіля і-того виду; ртN – норма витрати пального автомобілем;

ТОіL – періодичність технічного обслуговування і-того виду; .рем аваЗ – затрати на ремонт

автомобіля в межах системи «автомобіль-власник»; тЦ – вартість пального.

1

эt

тор

t

оэ

н

З dt

ПЦ Ц

, (3)

де торЗ – витрати на технічне обслуговування та ремонт автомобілів; 1t – вік

автомобіля, що закуповується; эt – вік автомобіля, що продається; Ц – зміна вартості

автомобіля за час експлуатації.

В роботі [6] особливу увагу звернено на корозійну стійкість автомобільних кузовів.

Зазначено, що втрати від корозії кузовів за 6 – 7 років експлуатації у легкових автомобілів

складають 35-40 % їх вартості, а від корозії кузовів автобусів і того більше – 60 %. При

цьому характер зносу 60-70 % деталей автомобілів від напрацювання, в тому числі й днища,

в загальному випадку визначається рівнянням регресії:

90

нy y a L . (4)

Однак рівняння (4) не враховує корозію деталей, тому Фадєєвим І.В. [6] рівняння

регресії доповнено рівнянням, що враховує корозійне зношування:

1

b

кy a L , (5)

де a , 1a , b – коефіцієнти рівняння регресії; L – пробіг автомобіля.

І як результат суми рівнянь (4) і (5) отримано загальне рівняння зношування деталей

автомобіля:

1

b

общ кy y a L a L . (6)

Питоме зношування деталей визначається як перша похідна залежно від пробігу

автомобіля:

1

1

bdya a b L

dt

. (7)

Експлуатація автобусів, особливо при перевантаженнях пасажирами та при низькій

якості вітчизняних доріг, супроводжується значними динамічними навантаженнями, тому

слід звернути увагу на роботу Зирянова М. В. [7]. Як сказано в роботі [7] головною

причиною виходу із ладу несучих металоконструкцій і шин автомобілів є втомне

руйнування. Довговічність цих складових визначається за критерієм втомної міцності, де

основними характеристиками є несуча здатність конструкцій, величина навантажень

(напружень) і число циклів навантажень. Циклічність роботи характерна також для міських

пасажирських перевезень. В якості порівняльного критерію для металоконструкцій

використовується величина інтенсивності напружень D, яка пропорційна довговічності та

визначається за формулою:

m

iD N , (8)

де i – величина і-того напруження; N – кількість циклів і-того напруження;

m – параметр кривої втомлюваності, що характеризує її кут нахилу.

Кількість циклів і напружень визначались відповідно з [8] методом «дощу» за

допомогою спеціально розробленого пакету програмного забезпечення. Крім того в роботі

[9] наведено недоліки та запропоновано модернізацію методу «дощу».

Аналогію по прогнозуванню ресурсу кузовів автобусів можна провести із вагонами

транспортерами, наведену в роботі [10]. Залишковий ресурс базового елемента транспортера

кT , що підлягає дії корозії визначається із залежності:

ф р

к

S ST

a

, (9)

де фS – фактична мінімальна товщина стінки елемента; рS – розрахункова товщина

стінки елемента; a – швидкість рівномірної корозії.

Величина розрахункового терміну експлуатації в роках кT по критерію

багатоциклічної втомлюваності визначалась із залежності [10]:

91

,

0

1 2 3

[ ]

m

a N

к m m mI I II II III III

c aj j c ak k c an n

j k n

Nn

TN P N P N P

, (10)

де ,a N – границя міцності за амплітудою для контрольної зони транспортера при

симетричному циклі і встановленому режимі навантаження при базовому числі циклів;

[ ]n – допустимий коефіцієнт запасу опору втомлюваності; m – показник ступеню в рівнянні

кривої втомлюваності; 0N – базове число циклів; 1,2,3cN – число циклів динамічних

напружень, що діють на вагон через зчіпний пристрій, від коливань на ресорах,

експлуатаційних (завантаження-розвантаження) тощо; ( , , )ai i j k n – розрахункова величина

амплітуди динамічного напруження умовного симетричного циклу, приведена до базового

числа циклів, еквівалентна пошкоджуючій дії реальному режиму експлуатаційних

випадкових напружень за розрахунковий термін експлуатації; I

aj – амплітуди динамічних

напружень в j діапазонах ударних повздовжніх сил; II

ak – амплітуди динамічних напружень в

k діапазонах від коливань на ресорних підвісках; III

an – амплітуди динамічних напружень в n

діапазонах від циклів завантаження-розвантаження; , ,

i

j k nP – виникнення амплітуд при

відповідних навантаженнях (де і=І, ІІ, ІІІ).

Зайниддінов Н.С. [11] використовує методику визначення залишкового ресурсу за

критеріями втомного пошкодження і за критеріями втомних навантажень. Реалізація

поставлених у роботі задач [11] проводилась із застосуванням математичного моделювання,

використовуючи метод кінцевих елементів для вирішення задач механічно деформованого

твердого тіла. Побудова кінцево-елементної моделі та імітаційне моделювання рами

проводилось в програмному пакеті Solid Works.

Архиповим В.А. [12] проведено розробку методів прогнозування ресурсу

автомобільних агрегатів на етапі їх ремонту із заданою точністю та достовірністю на

прикладі задніх мостів. Виявлені складові частини, що характеризують надійність задніх

мостів, конструктивно-технологічні фактори, що визначають якість їх ремонту.

Експериментально встановлена модель, що характеризує залежність ресурсу заднього моста

від можливих факторів впливу. Також слід відмітити, що деякі моделі міських автобусів

«Богдан» страждають передчасним виходом із ладу головних передач. Тому такі

дослідження можуть бути корисними при прогнозуванні ресурсу і задніх мостів автобусів.

Висновки. В результаті проведеного аналізу деяких існуючих досліджень

встановлено, що в основному для визначення термінів експлуатації автобусів

використовують критерії максимального прибутку, або мінімізації сумарних затрат на їх

функціонування. Однак ці економічні показники є вже наслідком зношування деталей

автобусів, корозії, втомної міцності кузовів тощо. Тому прямим визначенням ресурсу буде

прогнозування термінів експлуатації кузовів автобусів та інших відповідальних агрегатів.

В той же час прогнозування термінів експлуатації кар’єрних автосамоскидів, вагонів

залізничного транспорту здійснюється на основі прогнозування термінів служби несучих

металоконструкцій. Це пояснюють постійними завантаженнями-розвантаженнями, що

викликає постійні деформації та зменшує втомну міцність.

Автобусні пасажирські перевезення, особливо міські, супроводжуються також

циклічними завантаженнями-розвантаженнями і як правило перевантаженнями, що є

характерним для перевізників нашої держави для збільшення того ж прибутку. Тому під час

92

прогнозування термінів експлуатації міських автобусів доцільно на перше місце ставити

ресурс їх кузовів та їхніх рам (при наявності).


1. Транспортна стратегія України на період до 2020 року: за станом на 20 жовтня 2010

р. / Кабінет Міністрів України. Офіц. Вид. – К.: Парлам. вид-во, 2010. – 38 с. – (Бібліотека

офіційних видань).

2. Майже 60 % пасажирських автобусів в Україні смертельно небезпечні

http://tsn.ua/ukrayina/mayzhe-60-pasazhirskih-avtobusiv-v-ukrayini-smertelno-nebezpechni-

289385.html.

3. Аринин И. Н. Оптимизация срока службы городских автобусов мегаполиса /

Аринин И. Н., Прохоров В. Н. // Известия вузов. – 2007. – № 4. – С. 40 – 46.

4. Иголкин А. Н. Определение ресурса городских автобусов: автореф. дис. на соиск.

науч. степ. канд. техн. наук: спец. 05.22.10 «Эксплуатация автомобильного транспорта» /

Иголкин А. Н. – Владимир, 2010. – 19 с.

5. Якунин С.М. Обоснование структуры таксомоторного парка с учетом

характеристик периода эксплуатации автомобилей : автореф. дис. на соиск. науч. степ. канд.

техн. наук: спец. 05.22.10 «Эксплуатация автомобильного транспорта» / Якунин С.М. –

Оренбург, 2009. – 17 с.

6. Фадеев И.В. Исследование влияния компонентом агрессивной среды дорожного

полотна на коррозию днища кузова легкового автомобиля : автореф. дис. на соиск. науч.

степ. канд. техн. наук: спец. 05.22.10 «Эксплуатация автомобильного транспорта» / Фадеев

И.В. – М., 2010. – 19 с.

7. Зырянов Н.В. Определение динамических нагружений на ресурс карьерных

автосамосвалов : автореф. дис. на соиск. науч. степ. канд. техн. наук: спец. 05.05.06 «Горные

машины» / Зырянов Н.В. – Санкт-Петербург, 1995. – 19 с.

8. Расчеты и испытания на прочность. Методы схематизации случайных процессов

нагружения элементов машин и конструкций и статического представления результатов:

ГОСТ 25.101 – 83. – Введ. 01.07.1984. – М.: Изд-во стандартов, 1988. – 14 с.

9. Епифанов С. В. Модернизация метода «дождя» для мониторинга выработки ресурса

основных деталей ГДТ / С.В. Епифанов, Н.А. Ринг, И.Л. Гликсон, С.И. Шанькин //

Авиационно-космическая техника и технология. – 2013. – № 9 (106). – С. 173 – 176.

10. Васильев А.В. Оценка нагружености и прогнозирование остаточного ресурса

вагонов-транспортеров : автореф. дис. на соиск. науч. степ. канд. техн. наук: спец. 05.22.07

«Подвижный состав железных дорог, тяга поездов и электрификация» / Васильев А.В. –

Санкт-Петербург, 2005. – 24 с.

11. Зайниддинов Н.С. Оценка остаточного ресурса рам тележек тепловозов : автореф.

дис. на соиск. науч. степ. канд. техн. наук: спец. 05.22.07 «Подвижный состав железных

дорог, тяга поездов и электрификация» / Зайниддинов Н.С. – Санкт-Петербург, 2010. – 16 с.

12. Архипов В.А. Разработка методов оценки ресурса автомобильных агрегатов при

добровольной сертификации услуг при их ремонте: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.10

«Эксплуатация автомобильного транспорта»/ Архипов В.А. – Тюмень, 2003. – 140 с.

Рубан Дмитро Петрович – к.т.н., доцент, доцент кафедри автомобілів та технологій

їх експлуатації, Черкаський державний технологічний університет.

Рубан Ганна Яківна – викладач-методист циклової комісії фундаментальних

дисциплін, Черкаський державний бізнес-коледж.

http://tsn.ua/ukrayina/mayzhe-60-pasazhirskih-avtobusiv-v-ukrayini-smertelno-nebezpechni-289385.html

http://tsn.ua/ukrayina/mayzhe-60-pasazhirskih-avtobusiv-v-ukrayini-smertelno-nebezpechni-289385.html

93

УДК 629.341

Гнатов А.В., д.т.н., проф.; Аргун Щ.В., к.т.н., доц.; Підгора О.В.

СУЧАСНІ ТЕХНОЛОГІЇ НА АВТОБУСНОМУ ТРАНСПОРТІ

Проведено аналіз сучасних енергоефективних технологій на автобусному транспорті

для міських перевезень, а саме гібридних автобусів та електробусів. Виконано розрахунок

енергетичних показників електробусу на суперконденсаторах для одного з маршрутів м.

Харкова. Запропоновано у якості основного накопичувача електроенергії використовувати

блок суперконденсаторів. Розраховано витрати на пальне (електроенергію) на один день

роботи для дизельного, гібридного та електричного автобуса

Постановка проблеми. Швидкий розвиток енергозберігаючих технологій на

гібридному та електричному транспорті обумовлений дуже великим попитом. Безумовно,

популяризація сучасного електротранспорту неможлива без розвитку відповідної

інфраструктури та розбудови широкої міської та заміської мережі зарядних станцій [1].

Одна з найбільш нагальних і актуальних проблем в галузі автобусних перевезень –

екологічність транспорту. Особливо гостро це питання стоїть при забезпеченні міських

перевезень. Для порівняння, частка пасажирських міських перевезень в Україні становить

приблизно 82%, приміських 15%, міжміських 3%, а міжнародних 0,002%. Міські автобуси

щодня проїжджають понад 200...250 км. Отже, є надважливим завданням створення

екологічно чистого автобусу – електробусу з використанням швидкої підзарядки в процесі

експлуатації.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. В Радянському Союзі існував норматив:

якщо в населеному пункті проживає 200 тис. чоловік – з'являється тролейбус, 500 тис. –

трамвай, мільйон – метро. Тож ще з тих часів в Україні є електричні тролейбусні мережі до

яких зараз можна підключати електробуси [2].

Останнім часом багато країн активно переходить на екологічні стандарти «Євро-4»,

«Євро-5». Тим самим європейське співтовариство стимулює виробників розробляти більш

ефективну і екологічну техніку, а міську владу – її використовувати.

У гібридному (як і в електро-) транспорті економія відбувається за рахунок

гальмування. А це найбільш актуальний режим для міста. Отже, режим рекуперації енергії –

це дуже важливий аспект у сучасному міському електробусі [1-3].

Розрахунок, проектування та створення міського електробуса для категорії є

актуальною й важливою науково-технічною задачею, рішення якої дозволить не тільки

втілити енергоефективні технології в міський транспорт, а й майже повністю зробити його

екологічно чистим та безпечним для навколишнього середовища та населення.

Мета роботи. Аналіз сучасних енергоефективних технологій на автобусному

транспорті для міських перевезень. Запропонування моделі електробуса на

суперконденсаторах для міських перевезень.

Сучасні технології на автобусному транспорті. До енергоефективних та екологічно

чистих транспортних автобусів можна віднести гібридні моделі та електробуси. Так,

наприклад, компанії Volvo Buses, Citea, VDL Bus & Coach (рис. 1) запустила в серійне

виробництво гібридні – дизель-електричні автобуси [4]. Вони дозволяють максимально

знизити витрати палива (на 30-35% менше дизельного палива, ніж звичайна міська модель

аналогічного дизельного автобуса), забезпечуючи мінімальний викид шкідливих речовин в

атмосферу.

Інтерес до електричного громадському транспорту зростає пропорційно зростанню

вартості палива. Але є ще один стимулюючий чинник, що примушує уряд багатьох країн

задуматися щодо електричних автобусів – їх екологічність. На відміну від тролейбуса,

автобус не потребує контактної мережі і повністю мобільний, але при цьому працює на

електриці, яку накопичено в тягових акумуляторних батареях [5].

94

Рис. 1 – Гібридні автобуси

Сьогодні стало трендом турбуватися про навколишнє середовище. Доказом тому є

успішність використання електробусів для міських перевезень в розвинених країнах, рис. 2.

Найбільшим представником електробусів є компанія BYD Auto з моделлю К9 (Китай),

рис. 2, а. Ці електробуси здатні в міському режимі долати 250...300 км шляху без підзарядки.

Їх час зарядки становить 3 години на спеціальних терміналах [5].

а) б) в)

Рис. 2 – Електробуси: а) BYD K9; б) «Электрон Е19101»; в) Proterra

У Люксембурзі компанія АВВ запустила автоматичні системи швидкої зарядки, яка

може прибрати один з головних бар'єрів для збільшення використання міських електричних

автобусів – тривалий час зарядки при коротких відстанях пробігу, рис. 3 [6].

З автоматичним підключенням на даху, час звичайної зарядки електробуса триває

4…6 хв. Систему можна легко інтегрувати в існуючі автобусні лінії, встановивши швидкі

зарядки на кінцевих зупинках, терміналах, депо і (або) на проміжних зупинках.

Рис. 3 – Швидка зарядка електроавтобусів (Люксембург)

Новий транспортний засіб є проміжною ланкою між звичайними електричним

транспортом і тролейбусами. Електробус заряджається від особливо швидких зарядних

установок під час посадки/висадки пасажирів і здатний їздити по маршруту без необхідності

у багатогодинній зарядці батарей [7].

Наприклад, у китайському місті Нінбо провінції Чжецзян існує екологічно чистий

маршрут громадського транспорту. По ньому пересувається електробус, який не потребує

багатогодинної зарядки. Він отримує порівняно невеликий запас енергії на зупинках під час

посадки-висадки пасажирів (приблизно за 10 секунд), рис. 4.

http://autotesla.com/wp-content/uploads/127

95

Цікавим є новий тип електробуса розроблений компанією Zhuzhou Electric

Locomotive, яка запропонувала оснащувати громадський транспорт спеціальними гніздами

на даху для швидкої підзарядки. На зупинках уздовж маршруту є кронштейни зі штекерами,

які вставляють в автобусні роз'єми. Одна така підзарядка забезпечує пробіг до 5 км. Вона

працює завдяки суперконденсаторам, розрахованим на мільйон циклів перезарядки і 12 років

служби і має робочі температури від -40 до +65° С.

Рис. 4 – Електробус на суперконденсаротах «CRRC Corp»

Для того, щоб з’ясувати який автобус буде менше споживати палива (або електричної

енергії), проведемо порівняння дизельного автобусу, гібридного автобусу, електробусу на

акумуляторах та електробусу на суперконденсаторах.

Для коректного представлення даних, вибрано маршрут № 147 в м. Харків

(«Пролетарська» – «Проспект Гагаріна»). Довжина шляху в одну сторону дорівнює 20,4 км.

Час руху становить 55 хв. Кількість зупинок 36.

Наразі в Харкові по цьому маршруту їздить дизельний автобус «Богдан А091». На

один маршрутний проїзд витрачається 6,7 літрів дизельного пального. За один день автобус

робить 10 таких поїздок. Ціна 1 літра дизельного пального 16,80 грн. Витрати на пальне на

один день складають 1126 грн.

Якщо обрати гібридний автобус з електричним двигуном потужністю 180 кВт, то

отримаємо приблизно 35% економії дизельного палива. Отже витрати на дизельне пальне

для гібридного автобуса на обраний маршрут будуть складати 732 грн.

Якщо обрати електробус на акумуляторах з електричним двигуном потужністю

230 кВт, то експлуатаційні затрати на один робочий день будуть значно менші. Наприклад,

львівський електробус «Електрон Е 19101» може проїхати без підзарядки до 210 км, а щоб

підзарядитися на 70% необхідно усього 15-20 хв. На ньому стоять акумуляторні батареї,

ємністю 120 кВт∙год. Отже, за один робочий день електробус витратить 120 кВт. Ціна 1 кВт

електроенергії для промислового споживання дорівнює 1,38 грн. Відповідно, за один

робочий день буде витрачено 165 грн. на електричну енергію. А якщо проводити зарядку

акумуляторних батарей уночі (нічний тариф), то це буде вдвічі менше, приблизно 85-90 грн.

Електробус «Електрон Е 19101» буде більш економічним, у порівнянні з

розглянутими вище, але на ньому стоять звичайні Li-Ion акумулятори, а їх термін служби

при такому інтенсивному використанні, становить 3…5 років – це є значним недоліком.

З відповідною похибкою припущення вважаємо, що електробус на

суперконденсаторах буде споживати таку ж кількість електричної енергії, як і електробус на

Li-Ion акумуляторах.

Розрахунки показують, що найбільш економічними з точки зору експлуатаційних

витрат є електробуси на акумуляторах, але їх висока ціна і малий термін експлуатації Li-Ion

акумуляторів може повністю знівелювати їх привабливість. Тому електробус на

суперконденсаторах для категорії міських перевезень виглядає досить привабливо та

перспективно, адже при вітчизняному виробництві такого типу накопичувачів енергії їх

собівартість стає в рази меншою за Li-Ion акумулятори, а термін служби перевищує термін

служби самих автобусів.

Пропонується, на базі автобуса «Богдан А091» зробити електробус у якого, на місці

http://autonews.autoua.net/media/uploads/raznoe/electro-bus01.jpg

http://autonews.autoua.net/media/cache/97/33/973389b7c13dbdc230bf460cd1cd43d6.jpg

96

для двигуна, буде знаходитися блок суперконденсаторів (3) з апаратурою управління (рис. 5).

Два електричні двигуни (4) розміщуються безпосередньо на осі обертання коліс, як це

зображено на рис. 5. Зарядний пристрій розташовано на даху електробуса, що дозволить

безпечно заряджати суперконденсатори на зупинках громадського транспорту.

1

2

3

4

1 – зарядний пристрій; 2 – проводка; 3 – суперконденсатори; 4 – електричні двигуни

Рис. 5 – Модель електробуса на суперконденсаторах

Вибір того чи іншого типу електричної машини для електробуса не може бути

проведений у відриві від вибору інших елементів тягового електроприводу. Застосування

кожного типу двигунів потребує істотних змін силового перетворювача, механічних

елементів (редукторів, гальм), набору первинних вимірювачів (датчиків положення,

швидкості і т.п.), а також визначає побудову системи управління.

Згідно з проведеними розрахунками визначаємо технічні вимоги для компонентів

електричної силової установки у складі міського автобуса «Богдан А091», табл. 1…3.

Таблиця 1 – Технічні вимоги для електробуса «Богдан А091»

Найменування Значення

Номінальна потужність електродвигуна, кВт 60

Максимальна потужність електродвигуна, кВт 120 (два по 60)

Номінальна потужність накопичувача, кВт 90

Енергія накопичувача при номінальній потужності, МДж більше 1,44

Ресурс, цикл < 1000 000

ККД в циклі заряд/розряд (η), < 0,8

Термін служби, років 10

Максимальний пробіг за рахунок енергії накопичувача, км. до 5

Таблиця 2 – Накопичувач на основі ЕК для електричного приводу міського автобуса

«Богдан А091»


Модель накопичувача 14×30ЭК404

Напруга, В 630

Ємність, Ф 28,6

Об`єм, л 420

Маса, кг 520

Номінальна потужність, кВт 90

ККД в циклі заряд/розряд (η ) > 0,8

Конденсаторний модуль 30ЭК404

Напруга, В 45

Ємність, Ф 400

Внутрішній опір, мОм 12

Маса, кг 37

Габаритний розмір, мм 560х219х245

Робоча температура, ºС –50…+70

97

Таблиця 3 – Характеристики міського автобуса «Богдан А091» з електроприводом


Довжина, м 7,2

Повна маса,т 8

Пасажиромісткість, чол. 45

Номінальна потужність тягового електродвигуна, кВт 60

Габаритний обсяг, л 420

Маса, кг 520

Максимальна швидкість, км/год 70

Час розгону до швидкості 50 км/год, с 25

Середня ефективність рекуперації 0,23

Середня питома витрата енергії, Вт·год/(т·км) 80-84

Максимальний пробіг за рахунок енергії накопичувача км. до 5

Розрахований час заряду суперконденсаторів буде складати від 20…30 с. до 5 хв. Цей

час визначається потужністю зарядного пристрою, який пропонується організовувати за

схемою, що запропонована компанією АВВ, бо вона відповідає всім стандартам, протоколам

та нормам безпеки, що пред’являються до громадського транспорту в країнах ЄС.

Висновки

1. Проведено аналіз сучасних енергоефективних технологій на автобусному

транспорті для міських перевезень.

2. Запропонована модель електробуса на суперконденсаторах для міських перевезень.

3. Проведено розрахунок електробусу на суперконденсаторах для маршруту м.

Харкова, («Пролетарська» – «Проспект Гагаріна», маршрут № 147). Довжина шляху в одну

сторону дорівнює 20,4 км, час руху 55 хв, кількість зупинок 36. Запропоновано, як основний

накопичувач електроенергії замість Li-Ion акумуляторів (термін служби 3 роки) поставити

блок суперконденсаторів (термін служби 15 років). Максимальний пробіг автобуса при

повній зарядці блоку суперконденсаторів складає 5 км.

4. Розраховано витрати на пальне (електроенергію) на один день роботи, які

складають для: дизельного автобусу 1126 грн; гібридного автобусу 732 грн., електробусу

165 грн.


1. Гібридні автомобілі: [монографія] / [О. В. Бажинов, О. П. Смирнов, С. А. Сєріков та

ін.]; Харк. нац. автомоб.-дор. ун-т. – Х.: Крок, 2008. – 327 с.

2. Drive Electro // Матеріали сайту – 2016. – Режим доступу: http://drivelectro.ru/.

3. Синергетичний автомобіль. Теорія і практика: [монографія] / О. В. Бажинов,

О. П. Смирнов, С. А. Сєріков, В. Я. Двадненко; Харк. нац. автомобільно-дорожній ун-т. – Х.:

ХНАДУ, 2011. – 236 с.

4. Гібридні автобуси Volvo // Матеріали сайту – 2015. – Режим доступу:

http://volvo.infocar.com.ua/news_44205.html.

5. Електробус BYD K9// Матеріали сайту – 2015. – Режим доступу:

http://internetua.tv/index.php/press-releases/3120-byd-5.html.

6. Запуск автоматичної системи швидкої зарядки // Матеріали сайту – 2015. – Режим

доступу: https://ecotown.com.ua/news/V-Lyuksemburzi-vstanovyly-robota-dlya-shvydkoyi-

zaryadky-elektroavtobusiv/.

7. Електроавтобус з швидкою зарядкою // Матеріали сайту – 2015. – Режим доступу:

http://autonews.autoua.net/novosti/11004-kitajcy-sozdali-elektroavtobus-so-sverhbystroj-zar.html.

Гнатов Андрій Вікторович – д.т.н., професор, професор кафедри автомобільної

електроніки, Харківський національний автомобільно-дорожній університет.

Аргун Щасяна Валіковна – к.т.н., доцент кафедри автомобільної електроніки,

Харківський національний автомобільно-дорожній університет.

Підгора Олександр Валерійович – студент, Харківський національний автомобільно-

дорожній університет.

http://volvo.infocar.com.ua/news_44205.html

http://internetua.tv/index.php/press-releases/3120-byd-5.html

http://autonews.autoua.net/novosti/11004-kitajcy-sozdali-elektroavtobus-so-sverhbystroj-zar.html

98

656.052.5+656.057.87

Кужель В. П., к.т.н., доц.

ПРОГРАМНА РЕАЛІЗАЦІЯ МЕТОДИКИ ВИЗНАЧЕННЯ ДАЛЬНОСТІ

ВИДИМОСТІ ДОРОЖНІХ ОБ’ЄКТІВ В ТЕМНУ ПОРУ ДОБИ

Запропоновано програмну реалізацію методики визначення дальності видимості

дорожніх об’єктів в темну пору доби в умовах неточності та невизначеності вихідних

даних

Дорожньо-транспортні пригоди (ДТП) виникають внаслідок порушення нормального

функціонування системи «водій – транспортний засіб – дорога – середовище руху». В темну

пору доби безпечний режим руху визначається допустимою швидкістю руху, яку водій має

обирати в залежності від дальності видимості [1].

В України з загального числа ДТП біля 50% пригод скоюються в темну пору доби, а

число загиблих в цей період часу складає близько 60% від загального числа травмованих.

Найбільша кількість ДТП в темну пору доби припадає на наїзди на пішоходів і зіткнення, що

також ускладнює наслідки ДТП [2-5]. За існуючою методикою [4] безпосередньо на місці

пригоди або за аналогічних умов визначених експертом (з метою врахування взаємозв’язку

зовнішніх факторів впливу) проводиться натурний експеримент з визначення дальності

видимості, який є надзвичайно трудомістким і потребує залучення висококваліфікованих

фахівців та значних матеріальних ресурсів [1,2,4]. На сьогоднішній день відсутні

математичні залежності та експертні програми визначення дальності видимості, які б

дозволили уникнути натурного експерименту [2,4,6]. Саме тому одним з перспективних

напрямків удосконалення проведення автотехнічних експертиз пов’язаний з використанням

електронно-обчислювальних машин і розроблених програм для автоматизації експертних

досліджень, тобто в виконанні їх на певних етапах без участі експертів.

Для вирішення вищерозглянутих проблем на основі методу ідентифікації нелінійних

об’єктів нечіткими базами знань [7] була розроблена методика і на її основі експертна

програма для визначення дальності видимості дорожніх об’єктів в світлі автомобільних фар.

Були обрані найвагоміші фактори впливу на дальність видимості, які характеризують водія:

B – гострота зору; T – тривалість роботи за кермом; C – коефіцієнт засліплення; автомобіль:

G – рівень завантаження; E – освітленість дороги; дорогу, середовище: W – прозорість

атмосфери; F – розташування перешкоди на дорозі; K – контраст об’єкта розрізнення з

фоном, та терми для їх оцінок.

Для побудови експертної бази знань для визначення дальності видимості в залежності

від факторів впливу у відповідності з запропонованою методикою (рис. 1) 2,7, необхідно

подати основні залежності у вигляді лінгвістичних висловлювань типу ЯКЩО – ТО, які

використовують операції І – АБО за допомогою введених терм-оцінок змінних (рис. 1).

На основі вищевикладеного була розроблена та налаштована експерта програма для

визначення дальності видимості дорожніх об’єктів в умовах неточності та невизначеності

вихідних даних, що була створена з використанням пакету програм Fuzzy Expert [7],

діалогові вікна якої наведені на рисунку 1.

Вихідні дані можуть задаватися числом, термом або за принципом “термометра”

(рис. 1) [2,7], коли експерт не в змозі оцінити змінну ні числом, ні якісним термом, а лише

інтуїтивно відчуває її рівень (рис 1, б). Для можливості внесення даних в форми експертної

програми рекомендується удосконалити існуючі протоколи огляду місця ДТП, а саме додати

99

в них строки з факторами впливу на дальність видимості та можливим діапазоном їх зміни,

при відсутності кількісних значень фактора є можливість якісно описати його словами,

реченнями і т.д.

а)

б)

в)

Рис. 1 – Схема методики визначення дальності видимості (а) та її програмна реалізація (б, в):

б – форма для введення вихідних даних; в – форма перетворення нечіткої інформації в чітку

за принципом «центру ваги» – дефазифікація

Наведена програма дає змогу визначати числові значення дальності видимості

дорожнього об’єкту за конкретних умов дорожньої обстановки без проведення дорожнього

експерименту на місці ДТП.

Таким чином, задача визначення дальності видимості полягає в тому, щоб для кожної

комбінації значень параметрів (факторів) поставити у відповідність одне з рішень , 1,8jS j

(рис 1, а), а потім дефазифікувати його, тобто перетворити в числову форму (рис 1, в) для

подальших розрахунків.

Висновки.

1. Програмна реалізація методики дозволяє удосконалити проведення автотехнічних

експерти, за рахунок автоматизації визначення дальності видимості з можливістю

використання нечіткої експертної інформації, що зменшує час, який витрачається

Вхідні змінні:

K, W, F, G, E, C, B, T

Лінгвістичним

термом

За принципом

термометраЧислом

х1 х1

. . .

х1 х2 хn хmin хmax

х1 хi хn. . . . . .

База знань - сукупність правил «ЯКЩО-ТО»

кількість правил 4 на діапазон – загальна кількість 32 правила

Блок логічного висновку

d1 di dn. . . . . .

«Дефазифікація» – перетворення нечіткої

форми в чітку за принципом центу ваги

у*

у у

у

W К F G E C B Т S Вага правила

W1 K1 F1 G1 E1 C3 B1 Т5 1.000

W1 K1 F3 G1 E1 C3 B1 Т5 S 1

0.975

,

11

1

1

m

j

Y

m

j

Y

y

ym

yyjy

yj

j

,

1

12

c

bxxTЗагальна модель визначення

функцій належності

Нечітке рішення має вигляд

b – координата максимуму функції;

с – коефіцієнт концентрації-

розтягування функції.

jpa – вага експертного правила з номером jp.jpa – вага експертного правила з номером jp.

mjxayi

jp

nijp

kp

Y

j

j ,1,minmax,1,1

yy - нижнє (верхнє) кількісне значення змінної y . yy - нижнє (верхнє) кількісне значення змінної y .

100

експертом–автотехніком для поглибленого аналізу пригоди, допиту учасників пригоди та

очевидців, а також для проведення натурного слідчого експерименту з залученням фахівців у

сфері автотехнічної експертизи.

2. Застосування програми також дасть змогу покращити якість проведення

автотехнічних експертиз ДТП, що сталися в темну пору, за рахунок підвищення

об’єктивності прийняття рішення експертом, суттєво зменшити матеріальні та людські

затрати на проведення експертизи, а саме дорожнього експерименту на місці ДТП або за

аналогічних умов.


1. Експертний аналіз дорожньо-транспортних пригод / [Галаса П. В., Кисельов В. Б.,

Куйбіда А. С. та інші.]. – Київ: Експерт-сервіс, 1995. – 192 с.

2. Кужель В. П. Методика зменшення невизначеності в задачах автотехнічної

експертизи ДТП при ідентифікації дальності видимості дорожніх об’єктів в темну пору доби

: монографія / В. П. Кужель, А. А. Кашканов, В. А. Кашканов – Вінниця : ВНТУ, 2010. –

200 с.

3. Кужель В. П. Вплив засліпленості водія на вибір безпечних режимів руху / А.А.

Кашканов, В.П. Кужель // Вісник ВПІ. – 2003. – № 5. – С. 63–66.

4. Использование специальных познаний в расследовании дорожно-транспортных

происшествий / [Кривицкий А. М., Шапоров Ю. И., Фальковский В. В. и др.] : под общ. ред.

: канд. техн. наук Кривицкого А. М. и канд. юрид. наук Шапорова Ю. И. – Мн. : Харвест,

2004. – 128 с.

5. Кужель В. П. Оцінка дальності видимості дорожніх об’єктів у темну пору доби при

експертизі ДТП за допомогою нечіткої логіки / В. П. Кужель // Вестник Харьковского

национального автомобильно-дорожного университета. – 2008. – №41. – С. 91–95.

6. Кашканов А. А. Вплив ефективності світлових систем автомобілів на видимість

дорожніх об’єктів та безпечні швидкості руху / А. А. Кашканов, В. П. Кужель // Вісник СНУ

ім. Володимира Даля. – 2008. – №7(125) (Частина 2). – С. 209 – 213.

7. Ротштейн А. П. Интеллектуальные технологии идентификации: нечеткие множества,

генетические алгоритмы, нейронные сети / А. П. Ротштейн. – Винница: «УНІВЕРСУМ–

Вінниця», 1999. – 320 с – ISBN 966-7199-49-5.

Кужель Володимир Петрович – к.т.н., доцент, доцент кафедри автомобілів та


101

УДК 629.113

Смирнов Є.В.

ЦІЛЬОВА ФУНКЦІЯ ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНОЇ СТРАТЕГІЇ

ТЕХНІЧНОГО РОЗВИТКУ АВТОТРАНСПОРТНОГО ПІДПРИЄМСТВА

Розглянуто питання визначення оптимальної стратегії технічного розвитку

автотранспортного підприємства. Обґрунтовано техніко-економічні критерії оцінки

ефективності стратегій технічного розвитку та цільова функція визначення оптимальної

стратегій технічного розвитку автотранспортних підприємств

Ефективність роботи автотранспортного підприємства (АТП) залежить від ряду

факторів, таких як обсяг транспортних послуг, тариф, експлуатаційні та інші витрати,

діяльність конкурентів тощо. Однак, більшість існуючих АТП, які створено ще за часів

планово-адміністративної економіки, в сучасних умовах господарювання стають не

ефективними. Це в першу чергу пов’язано зі значним фізичним зносом та моральним

старінням основних виробничих фондів цих АТП, а особливо рухомого складу. Такий

рухомий склад суттєво поступається своїм більш новим та сучасними аналогами в надійності

та, відповідно, не в змозі забезпечити техніко-експлуатаційні показники своєї роботи на

аналогічному рівні. Це в свою чергу знижує конкурентоздатність підприємства на ринку

транспортних послуг, визиває незадоволення клієнтів як вартістю послуг, так і якістю їх

надання.

Одним із виходів з цієї ситуації є технічний розвиток, який передбачає оновлення

основних виробничих фондів підприємства, а саме, їх активної та пасивної частин з

урахуванням всіх взаємозв’язків, що мають місце між цими підсистемами. Технічний

розвиток потребує стратегічного планування діяльності підприємства, реалізація якого,

зазвичай, передбачає залучення додаткових інвестицій, а результат від якого досягається

через певний проміжок часу, як правило – декілька років. Визначення ефективної стратегії

технічного розвитку вимагає розробки заходів оновлення парку рухомого складу та

виробничо-технічної бази, яка забезпечує його потреби в технічному обслуговуванні (ТО) і

ремонті, на основі забезпечення оптимального рівня технічної готовності та прибутковості

підприємства. Це, в свою чергу, ставить задачу по обґрунтуванню критеріїв ефективності, які

будуть включати як показники, що оцінюють підвищення технічного рівня підприємства, так

і його прибутковості. Таким чином, визначення оптимальної стратегії є багатокритеріальна

задача оптимізації на основі техніко-економічних показників ефективності роботи

підприємства.

Проблема оцінки технічного використання рухомого складу АТП досить глибоко

пророблена в науковій літературі. Однак більшість наукових робіт, присвячених проблемі

оцінки економічної ефективності роботи АТП, на сьогоднішній день є неактуальними,

оскільки вони засновані на засадах планово-адміністративної економіки і не можуть бути

застосованими за ринкових умов.

Серед техніко-експлуатаційних показників роботи рухомого складу, які в найбільшій

мірі визначають найважливіші аспекти надійності рухомого складу та якості робіт з ТО і

ремонту автомобілів, найбільш доцільно використовувати коефіцієнт технічної готовності

парку автомобілів:

,роб

Т

роб р

АД

АД АД

(1)

де АДроб – кількість автомобіледнів роботи рухомого складу на лінії; АДр – кількість

автомобіледнів перебування автомобілів в ТО, ремонті, або очікуванні ТО чи ремонту.

102

Слід врахувати, що підвищення коефіцієнта технічної готовності, яке може бути

забезпечене різними шляхами: підвищенням середнього напрацювання автомобілів на

відмову (заміна рухомого складу), зниженням простою в ТО і ремонті (вдосконалення

виробничо-технічної бази підприємства, технологій ТО і ремонту тощо), або будь-якою їх

комбінацією, що визначається стратегією технічного розвитку, пов’язане із додатковими

витратами. Величина цих витрат може бути достатньо високою, що робить недоцільним

забезпечення занадто високого значення коефіцієнта технічної готовності, тобто більшого за

деяке оптимальне значення.

Для оцінки ефективності інвестиційних проектів на транспорті в світовій практиці

широке розповсюдження здобули [1, 2] методи окупності, віддачі на вкладений капітал та

дисконтування грошових потоків.

Метод окупності передбачає визначення часового періоду (терміну окупності), тобто

періоду, в кінці якого сума притоку грошей від реалізації стратегії стає рівною сумі

початкових інвестицій:

,/

ОК Реаліз

t

t

ПІТ Т

ГП T

(2)

де ПІ – початкові інвестиції, грн.; ГПt – грошові потоки від реалізації стратегії в t-му

періоді, грн.; Т – термін реалізації, років; ТРеаліз – плановий термін реалізації стратегії, років.

Недоліком методу окупності є те, що підчас розрахунку терміну окупності не

враховується зміна вартості грошей у часі, та те, що він не відображає рівня прибутковості

АТП після терміну окупності. Таким чином, підчас розробки стратегій технічного розвитку,

його можна використовувати як фактор відсіювання, при якому термін окупності повинен

бути меншим від планового терміну реалізації стратегії.

Метод віддачі на вкладений капітал передбачає визначення дохідності, показником

якої слугує рентабельність, і порівняння цього показника з наперед заданим плановим

рівнем. Значним недоліком цього методу є те, що він заснований не на грошових потоках, а

на бухгалтерському прибутку і тому не враховує розподіл притоку та відтоку грошей у часі.

Методи дисконтування грошових потоків, на даний момент, є більш науковими та

широко використовуваними в світовій практиці. Ці методи використовують підчас

визначення вартості майбутніх грошових потоків, приведених до вартості початкових

інвестицій при заданій ставці дисконтування. Серед цих методів найбільш широкого

застосування здобули методи чистої теперішньої вартості проекту, індексу дохідності та

внутрішньої ставки дохідності.

На погляд автора, метод чистої теперішньої вартості, серед методів дисконтування,

найбільш повно відповідає поставленій задачі дослідження. Показник чистої теперішньої

вартості відображає на скільки сумарний ефект від реалізації стратегії, приведений до

теперішнього (початкового) моменту часу (теперішня вартість майбутніх грошових потоків),

перевищує величину інвестицій, також приведених до цього моменту часу. Якщо

припустити, що інвестиції залучаються лише в початковий момент, то чиста теперішня

вартість (ЧТВ) запишеться таким чином:

,ЧТВ ТВ ПІ (3)

де ТВ – теперішня вартість майбутніх грошових потоків;

1

,(1 )

Tt

tt

ГПТВ

r

(4)

де r – ставка дисконту за термін реалізації стратегії.

103

Якщо величина ЧТВ 0, то стратегія забезпечує необхідну (або більшу) норму доходу

на капітал і є ефективною. При цьому критерієм відбору буде максимальне значення чистої

теперішньої вартості, так як при цьому визначається величина приросту власного капіталу

підприємства (інвестора).

Таким чином, для техніко-економічної оцінки ефективності стратегій технічного

розвитку АТП будемо використовувати три критерії – коефіцієнт технічної готовності,

термін окупності та чисту теперішню вартість. Вибір оптимальної стратегії, серед множини

можливих стратегій технічного розвитку, при застосуванні багатокритеріального підходу,

проводиться за допомогою цільової функції. У процесі виконання завдання оптимізації

повинні бути знайдені такі значення проектних параметрів, при яких цільова функція має

мінімум (або максимум).

Для запропонованих показників ефективності цільову функцію оптимізації можна

записати таким чином:

, , .Т ОКU f ЧТВ Т (5)

При цьому зміну основних параметрів цільової функції можна визначити так:

max

max;

max;

min;

;

0;

;

Т

ОК

ОК Реаліз

ЧТВ

Т

Т Т

ЧТВ

ПІ ПІ

(6)

де ПІmax

– максимальний обсяг початкових інвестицій, які об’єктивно може залучити

підприємство на технічний розвиток.

В системі рівнянь (6), окрім зазначених вище критеріїв, ще додатково введено

обмеження на величину початкових інвестицій, необхідних для реалізації стратегії

технічного розвитку АТП. Це пов’язано із тим, що в реальних умовах можливість залучення

початкових інвестицій для впровадження стратегій технічного розвитку підприємствами

буде обмежена власними ресурсами, доступністю кредитів, або іншими об’єктивними

причинами.

Висновки. В роботі проаналізовано методи визначення ефективності стратегій

технічного розвитку АТП, та обґрунтовано в якості техніко-економічних критеріїв

ефективності використання показників коефіцієнту технічної готовності, терміну окупності

та чистої теперішньої вартості. Для визначення оптимальної стратегії технічного розвитку

при багатокритеріальному аналізі за запропонованими показниками, в роботі обґрунтована

цільова функція оптимізації та система обмежень, які накладаються на основні показники.


1. Бідняк М. Н. Виробничі системи на транспорті: теорія і практика / М. Н. Бідняк,

В. В. Біліченко. – Вінниця : УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2006. – 176 с. – ISBN 966-641-200-4.

2. Біліченко В. В. Визначення ефективності проектів технічного розвитку

виробництва на автомобільному транспорті / В. В. Біліченко, Є. В. Смирнов // Наукові праці

Вінницького національного технічного університету, – 2009. – №2. – режим доступу до

журн. : http://archive.nbuv.gov.ua/e-journals/vntu/2009-2/2009-2.files/uk/09vvboat_ua.pdf.

Смирнов Євгеній Валерійович – асистент кафедри автомобілів та транспортного


104

УДК 629.017

Дембіцький В.М.

ІДЕНТИФІКАЦІЯ СКЛАДОВИХ ККД ПІД ЧАС РЕКУПЕРАТИВНОГО

ГАЛЬМУВАННЯ

Розглянуто складники коефіцієнта корисної дії, які виникають під час

рекуперативного гальмування. Проаналізовано їх вплив на гальмівні властивості

транспортного засобу та його енергетичні показники. Подано залежності для врахування

ККД під час вирішення різних завдань

Даний етап розвитку автомобільного транспорту відзначається різким пожвавленням

розробок у напрямку створення та вдосконалення конструкції автомобілів з електричним

приводом. Однією з особливостей таких автомобілів є можливість застосування

рекуперативного гальмування і, таким чином, поповнення запасу енергії під час руху. Ця

робота є продовженням серії досліджень систем рекуперативного гальмування [1 – 5].

Процес рекуперативного гальмування можна умовно розділити на дві підсистеми:

- механічну, коли кінетична енергія передається від коліс до електричного двигуна

за допомогою механіки;

- електричну, коли генератор перетворює кінетичну енергію в електричну, яка

акумулюється в накопичувачах енергії.

Таким чином загальний ККД процесу рекуперативного гальмування буде складатися з

механічного m та електричного e коефіцієнтів корисної дії. В свою чергу електричний

ККД буде складатися з наступних елементів: ККД електричного двигуна, який працює в

режимі генератора e.г , втрати, під час передачі енергії до накопичувачів e.п та, власне,

ККД накопичувачів енергії e.н .

Якщо систему рекуперативного гальмування розглядати як елемент гальмівної

системи, то сповільнення рекуперативного гальмування можна визначити за залежністю [5]:

2301

,

mpe

w a

a об к m

U u I nj k B H V m g

m n r

де am – маса транспортного засобу, кг; об – коефіцієнт врахування обертових мас

автомобіля; n – оберти електродвигуна, хв-1

; rk – радіус кочення колеса; U – напруга, В;

І – сила струму, А треu – передатне число трансмісії електричного привода; kw – коефіцієнт

обтічності транспортного засобу; В – колія транспортного засобу, м; H – максимальна висота

транспортного засобу, м; V – швидкість руху транспортного засобу, м/с; g – прискорення

вільного падіння, м/с2; – сумарний опір дороги.

Механічний ККД m , який виникатиме внаслідок тертя деталей буде позитивно

впливати на процес гальмування та підвищуватиме його ефективність.

Якщо систему рекуперативного гальмування розглядати як елемент системи

накопичення енергії, то кількість рекуперованої енергії A можна визначити за залежністю

[2]:

2

301

к

п

t

е mpe

w к m a к m

к m t

u I nA B H k V r G r Vdt

r n,

105

де tп – час початку рекуперативного гальмування, с; tк – час закінчення гальмування, с;

aG – вага автомобіля.

Електричний ККД e в цьому випадку буде залежати від того яка саме кількість

енергії визначається.

Для визначення кількості енергії виробленої електродвигуном: e e.г .

Для визначення кількості енергії, яка надійшла в накопичувачі: e e.г e.п e.н .

Для визначення кількості енергії, яка може бути використана електродвигуном в

тяговому режимі: 2 2 e e.г e.п e.н .

Наведені вище залежності пояснюють досить низьку ефективність системи

рекуперації енергії та дозволяють проводити більш точні розрахунки і моделювання руху

автомобілів з електричним приводом. Досвід проведення випробувань транспортних засобів

на електричній тязі показує, що максимальна ефективність системи рекуперативного

гальмування може становити до 60 %, при цьому не враховуються втрати енергії при її

наступному використанні.

Таким чином, підсумовуючи вищезазначене можна констатувати, що під час

здійснення розрахунків та досліджень ефективності систем рекуперативного гальмування

важливим є не лише врахування усіх складових, які мають вплив на коефіцієнт корисної дії,

а й чіткий їх розподіл, а також визначення їх впливу на процес.


1. Дембіцький В. М. Методика визначення енергетичних характеристик процесу

електродинамічного гальмування під час дорожніх випробувань транспортних засобів,

обладнаних електроприводом та системою рекуперації енергії / В. М. Дембіцький // Вісник

НТУ. — К.: НТУ, 2014. — Вип. 30 (Частина І). – C. 95–102.

2. Дембіцький В. М. Математична модель процесу електродинамічного гальмування з

рекуперацією енергії транспортного засобу, обладнаного електроприводом / В. М.

Дембіцький, О. П. Сітовський та ін. // Наукові нотатки. – Вип. 45. – Луцьк: ЛНТУ, 2014. – С.

159–167.

3. Дембіцький В. М. Експериментальні дослідження процесу електродинамічного

гальмування гібридного автомобіля / В. М. Дембіцький // Вісник Національного технічного

університету “ХПІ”. – Серія: Автомобілебудування. — Харків: НТУ “ХПІ”, 2015. — Вип. 10

(1119). – C. 38–43.

4. Сітовський О. П. Електродинамічне гальмування гібридного транспортного засобу

на дорогах з низьким коефіцієнтом зчеплення / О. П. Сітовський, В. М. Дембіцький //

Автомобильный транспорт: сб. науч. тр. / М-во образования и науки Украины, ХНАДУ;

[редкол.: Туренко А. Н. (гл. ред.) [и др.]. – Харьков, 2013. – Вып. 33. – С. 13–18/

5. Ситовский, О.Ф. Математическое моделирование процесса движения автомобиля с

электрическим приводом / О.Ф. Ситовский, В.Н. Дембицкий, А.Н. Кашуба // Вестник БрГТУ.

– 2015. – № 4(94): Машиностроение. – С. 55–57.

Дембіцький Валерій Миколайович – асистент кафедри автомобілів та транспортних

технологій, Луцький національний технічний університет.

106

УДК 656.13

Мурований І.С., к.т.н., доц.; Бучма Т.І.

ПРОБЛЕМИ ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ АВТОМОБІЛЬНОГО

ТРАНСПОРТУ УКРАЇНИ

Для розвитку економіки України важливим є підвищення ролі транспорту, що

забезпечує життєдіяльність населення, розвиток економіки держави, збереження

обороноздатності та можливість досягнення високих зовнішньоекономічних відносин [1].

Транспорт є ключовою ланкою економічної системи держави і належить до стратегічно

важливих галузей національної економіки. Без ефективної роботи цієї галузі неможливе

подальше підвищення добробуту суспільства. Основні завдання транспорту – своєчасне,

якісне та цілковите задоволення потреб галузей економіки та населення у перевезеннях,

підвищення економічної ефективності його роботи [2]. Автомобільний транспорт є могутнім

сектором економіки, що обслуговує практично всі галузі господарства і всі верстви

населення, сприяє розвитку транспортно-економічних зв’язків і якості життя населення.

Автомобільний транспорт переважає у перевезені пасажирів та перевезені вантажів

всіх галузей господарства, забезпечуючи доставку всіх видів сировини, матеріалів, товарів і

обладнання на території України та за її межами.

Близько 70% перевезень здійснюється автомобільним транспортом. Економічна криза

останніх років негативно позначилося на розвитку автомобільного транспорту. На сьогодні є

велика кількість проблем, які потребують негайного вирішення. Серед яких, необхідність у

розробленні нормативних документів, що дозволили б спростити процедури планування та

організації змішаних перевезень. А також великий рівень зношеності основних засобів

інфраструктурних об’єктів становить загрозу для виникнення аварійних ситуацій, а в

кінцевому результаті до нестабільного функціонування економіки та національної безпеки

країни. Поганий стан інфраструктурного сектору зумовлює низьку якість інфраструктурних

послуг. Низька якість транспортної інфраструктури призводить до додаткових

непродуктивних витрат, які фактично гальмують ріст реального ВВП. При цьому

інфраструктура як галузь економічної діяльності посідає досить важливе місце в економіці

України, забезпечуючи приблизно 15 % ВВП. Ще одними із проблем є: недостатньо

розвинена митна інфраструктура; тарифна політика; транспортні термінали.

Нижче наведено порівняльну характеристику тенденцій розвитку вантажних

перевезень за видами транспорту (див. табл. 1) і пасажирських перевезень (див табл. 2) [3].

Таблиця 1 – Об’єми перевезень вантажу за видами транспорту, млн.т.

Вид транспорту Роки

2012 2013 2014 2015

Залізничний 457,5 441,8 387 350

Автомобільний 179 183,5 178,4 147,3

Водний 7,8 6,3 6,0 6,4

Трубопровідний 128,4 125,9 99,7 97,2

Авіаційний 0,1 0,1 0,1 0,1

Основними завданнями розвитку автомобільного транспорту та автотранспортної

системи України є:

– створення правових основ подальшого розвитку транспортних перевезень;

– поетапний перехід на принципи міжнародної транспортної і митної політики в

галузі міжнародних перевезень вантажів;

– приведення основних транспортних фондів у належний технічний стан;

– введення нових технологій організації перевезень вантажів та пасажирів;

– проведення виваженої тарифно-цінової політики, яка б сприяла підвищенню


107

– розвиток міжнародної співпраці в галузі перевезень.

Таблиця 2 – Об’єми перевезень пасажирів за видами транспорту, млн.пас.

Вид транспорту Роки

2012 2013 2014 2015

Залізничний (з

урахуванням перевезень

міською електричкою)

429,6 425,4 389,1 389,8

Автомобільний 3448,7 3340,8 2915,3 2259,8

Водний 6,6 7,3 0,6 0,6

Авіаційний 8,1 8,1 6,5 6,3

Трамвайний 799,7 757,4 769,9 738,3

Тролейбусний 1345,5 1306,2 1092,3 1080,5

Метрополітенівський 774,1 774,8 725,8 700,4

Актуальною проблемою автотранспорту України є незадовільний стан його

виробничої бази. Розвиток потенціалу автотранспортного сервісу буде сприяти захисту

довгострокових інтересів України на міжнародному ринку. Основними напрямами розвитку

потенціалу автотранспортних послуг України на міжнародному ринку є:

– освоєння транспортних коридорів, обсягів транзитних, місцевих та екпортно -

імпортних перевезень, прискорення просування автотранспортних засобів на прикордонних

переходах;

– створення законодавчої та нормативної бази, яка регламентує умови роботи служб

міжнародних автомобільних перевезень, пунктів автомобільного сервісу, їхню взаємодію з

підприємствами галузей інфраструктури України в процесі транспортного забезпечення

зовнішньоекономічних зв’язків;

– перехід на міжнародні стандарти і правила, що застосовуються при будівництві

об’єктів автомобільного сервісу, транспортних комунікацій, при виробництві

автотранспортних засобів;

– забезпечення безпечної роботи на автотранспорті в Україні та за її межами.

Пріоритетним напрямом щодо розвитку автомобільного транспорту є оновлення його

рухомого складу на основі розвитку вітчизняного транспортного машинобудування. Для

створення системи інтермодальних перевезень необхідно налагоджене виробництво

спеціалізованого транспортного засобу, контейнерів, змінних кузовів, платформ для

перевезення автопоїздів. Необхідно здійснити поступовий перехід на нові принципи

організації та управління транспортним процесом на основі новітніх інформаційних

технологій та сучасного маркетингу, запровадження автоматизованих центрів управління

доставкою вантажів.


1. Карпінський Б.І. Транспортна система України в контексті європейської інтеграції

/Б.І. Карпінський // Економіка України. – 1998. – № 7. – С. 17–23.

2. Гудима Р. Р. Проблемні аспекти розвитку транспортної інфраструктури України /

Р. Р. Гудима // Проблеми і перспективи розвитку національної економіки в умовах

євроінтеграції та світової фінансово-економічної кризи; МФУ, БДФА та ін. / гол. ред. В.

В. Прядко. – Чернівці, 2009. – С.-239

3. Державний комітет статистики України [Електронний ресурс]. – Режим

доступу: www.ukrstat.gov.ua.

Мурований Ігор Сергійович – к.т.н., доцент, завідувач кафедри автомобілів і

транспортних технологій, Луцький національний технічний університет.

Бучма Тетяна Ігорівна – студентка кафедри автомобілів і транспортних технологій,

Луцький національний технічний університет.

http://www.ukrstat.gov.ua/

108

УДК 656.072

Литвишко Л.О., к.е.н., доц.

ПРІОРИТЕТИ РОЗВИТКУ АВТОТРАНСПОРТНОЇ ГАЛУЗЇ У РОЗРІЗІ

«ДОРОЖНЬОЇ КАРТИ»

Транспортна галузь країни – одна з найважливіших галузей національної економіки,

ефективне функціонування якої є необхідною умовою стабілізації, структурних перетворень

економіки, розвитку зовнішньоекономічної діяльності, задоволення потреб населення та суспільного

виробництва у перевезеннях, захисту економічних інтересів України.

Так, за даними Державної служби статистики України, єдиним видом транспорту, за яким у

2013 р. досягнуто зростання обсягів перевезень вантажів порівняно з 2007 р., був автомобільний: цим

видом транспорту перевезено 1278 млн т. вантажів, що на 14% вище рівня 2007 р., а у 2014 році –

зменшення до 1132 млн.т. вантажів [1].

Пасажирські перевезення в останні роки мають негативну динаміку майже за всіма видами

транспорту, за винятком авіаційного. У 2014 р. загальний обсяг перевезень пасажирів порівняно з

2007 р. скоротився на 20,1 %, у т.ч. автомобільним – на 19,8 % [2]. Пояснюється це різними

причинами, серед яких - скорочення попиту на транспортні послуги певних категорій населення,

внаслідок зменшення їхніх доходів, а також низька якість послуг, зростання тарифів на проїзд,

недостатній рівень безпеки перевезень, поганий стан доріг України тощо. Низка цих та інших

актуальних питань щодо використання сучасних технологій та перспектив розвитку автомобільного

транспорту привернула увагу багатьох науковців та управлінців.

Зокрема, Міністерство інфраструктури України, на своєму офіційному сайті, оприлюднило

для обговорення з громадськістю та профільними асоціаціями дорожню карту розвитку

автотранспортної галузі на 2015 – 2016 роки. Це план роботи з чітко окресленими проблемами,

конкретними кроками та механізмами їх розв’язання, термінами виконання. Серед топ-пріоритетів

визначено: запровадження Європейських правил роботи на ринку; дозвільна система – прозора та

справедлива; легалізація ринку (зменшення % нелегалів); формування сприятливого інвестиційного

клімату; монетизація пільг.

«Ця дорожня карта виникла не в результаті наказу керівництва чи примхи громадськості. Це

важливий інструмент і європейська практика, коли влада пліч-о-пліч з громадянами та бізнес-

спільнотою працює над реалізацією спільної стратегії розвитку країни. Дорожня карта по

автотранспортній галузі - ще один крок до повної відкритості Міністерства та чіткий план дій у

цьому напрямку», - прокоментував нововведення директор департаменту стратегічного розвитку

дорожнього ринку та автомобільних перевезень Роман Хміль [3].

У свою чергу, Перший заступник Міністра інфраструктури Володимир Шульмейстер нагадав,

що Уряд узяв курс на монетизацію пільг. І додав, що в бюджеті на 2015 рік передбачено 1,9 мільярда

гривень для допомоги пільговикам. Але європейський досвід показує, що треба робити монетизацію

пільг, аби люди отримали гроші й самі вирішували, що з ними робити. Це значно впливатиме на

розвиток перевезень в Україні, бо через монетизацію пільг й адресну грошову допомогу перевізники

матимуть більше можливостей для розвитку та інвестування [4].

Отже, для зростання ефективності функціонування транспортної галузі, необхідно розробити

комплекс термінових, короткострокових і перспективних заходів, які б забезпечували розвиток

транспортно-дорожнього комплексу відповідно до світових тенденцій у транспортній сфері,

забезпечували більш повну реалізацію вимог вітчизняної економіки.


1. Статистичний щорічник України / Офіційний сайт Укрстату [Електронний ресурс] –

Режим доступу: http://ukrstat.org/uk;

2. Транспорт і звязок, статистична інформація/ Офіційний сайт Укрстату [Електронний

ресурс] – Режим доступу: http://ukrstat.org/uk/operativ/menu/menu_u/tiz.htm

3. [Електронний ресурс] – Режим доступу: http://www.kmu.gov.ua/

control/uk/publish/article?art_id=248232916&cat_id=244276429

4. [Електронний ресурс] – Режим доступу: http://ukurier.gov.ua/uk/articles/vilne-plavannya-

mizhmiskih-perevezen/

Литвишко Лілія Олександрівна – к.е.н., доцент, доцент кафедри менеджменту,

Національний транспортний університет.

http://ukrstat.org/uk

http://www.kmu.gov.ua/%20control/uk/publish/article?art_id=248232916&cat_id=244276429

http://www.kmu.gov.ua/%20control/uk/publish/article?art_id=248232916&cat_id=244276429

http://ukurier.gov.ua/uk/articles/vilne-plavannya-mizhmiskih-perevezen/

http://ukurier.gov.ua/uk/articles/vilne-plavannya-mizhmiskih-perevezen/

109

УДК 629.113

Кашканов В.А., к.т.н., доц.; Гібкова К.І.

СУЧАСНІ ПІДХОДИ ДО ВИЗНАЧЕННЯ ЕНЕРГІЇ ПЛАСТИЧНОГО

ДЕФОРМУВАННЯ КОНСТРУКЦІЙ ТРАНСПОРТНИХ

ЗАСОБІВ ПРИ ДТП

Робота присвячена методиці визначення енергії пластичної деформації елементів

конструкції транспортних засобів і параметрів спрацювання подушок безпеки цих

транспортних засобів при дорожньо-транспортних пригодах

Вступ. В останні роки спостерігається суттєве збільшення автомобілепотоку на

автошляхах України, в результаті чого підвищується інтенсивність руху та збільшується

кількість дорожньо-транспортних пригод. При розслідуванні ДТП основним питанням, що

визначає відповідність дій водіїв вимогам правил дорожнього руху, є визначення швидкості

руху транспортних засобів на момент, що передував зіткненню.

В результаті зіткнення автомобіля з перешкодою, кінетична енергія перетворюється

на енергію пластичного деформування елементів його конструкції, на деформування і

руйнування перешкоди, а також на відкидання транспортного засобу після зіткнення. У

випадку зіткнення на швидкостях більше 50 км/год, визначальною є поглинута енергія

пластичного деформування конструкції, тому питання її визначення є актуальним.

Результати дослідження. Ще десятиліття тому, існувало доволі багато методик, які

дозволяли визначити швидкості руху транспортних засобів за слідовою інформацією (по

слідам гальмування, заносу і т.д.). Але з часом, в автомобілебудуванні широкого

застосування отримала антиблокувальна система гальм АБС. Принцип роботи системи АБС

полягає в тому, що вона не допускає проковзування між шинами автомобіля, обладнаних

нею, і дорожнім покриттям, а відповідно усуває будь-яку можливість визначити швидкість за

слідовою інформацією. А відповідно до цього, єдиним параметром, який дає уявлення про

швидкість руху транспортних засобів, є енергія деформації їх елементів, здеформованих

внаслідок дорожньо-транспортної пригоди. Оскільки питання про енергію пластичної

деформації елементів транспортних засобів при ДТП, а також визначення параметрів

відкриття подушок безпеки є надзвичайно актуальними, вони детально розглядаються в

статті.

В кінці двадцятого сторіччя, К. Кемпбелл відмітив, що для автомобілів General Motors

при їх фронтальних ударах величина повздовжньої деформації залежить від швидкості удару

за лінійною залежністю.

Тоді показана на рисунку залежність може бути записана у вигляді

v = b0 + b1 · C, (1)

де v – швидкість удару; C – деформація; b0 – швидкість нульової деформації

(швидкість удару об стіну, при якій немає залишкових деформацій); b1 – тангенс кута нахилу

прямої.

Для прикладу, наведемо результати краш-тесту автомобіля «Toyota Yaris»: маса

лабораторного автомобіля при випробуванні m=1245 кг; фактичне значення швидкості удару

v=56,2 км/год на сумарній ширині L=1,164 м; величини поздовжніх деформацій у шести

110

рівновіддалених точках передній частині С1=0,431 м, С2=0,491 м, С3=0,517 м, С4=0,507 м,

С5=0,497 м, С6=0,421 м.

Рис. 1 – Залежність фронтальних деформацій від швидкості руху

Встановити середню деформацію лабораторного автомобіля можна, підсумувавши

площі п'яти трапецій, і знайти висоту прямокутника з основою L=1,164 м і такою ж площею.

З урахуванням цього середня деформація лабораторного автомобіля складає

1 62 3 4 5

2 2 0,4885

A

C CC C C C

C

м.

Стандарти на бампери визначають величину швидкості нульових деформацій b0 від 4

км/год. Зокрема, бампери ВАЗівських автомобілів так само виробляються з розрахунком

відсутності руйнувань при ударі на швидкості до 4 км/год. У програмі PC-Crash ця величина,

як правило, приймається рівною 12 км/год. Тому далі, коефіцієнти жорсткості визначаються

для значень b0 =4, 8, 12 км/год.

Величина тангенса кута нахилу прямої визначається

01

56,2 (4; 8; 12)

0,488

v bb

C

107,07; 98,85; 90,65

·

км

год м.

Таким чином, для розрахунку величини витрат енергії на деформування автомобіля

при його фронтальному зіткненні потрібно знати коефіцієнти жорсткості його передньої

частини A, B і G. Коефіцієнт A вимірюється в Н/м і являє собою питому силу, яку передня

111

частина автомобіля може витримати до початку пластичного деформування. Коефіцієнт B

вимірюється в н/м2 і являє собою питому силу, необхідну для утворення пластичної

деформації конструкції передньої частини автомобіля. Коефіцієнт G – похідний від A і B.

У випадку пошкодження у вигляді прямокутника шириною δij і глибиною λij

використовується формула

, (2)

де Aij, Bji, Cji – константи енергопоглинання при деформуванні транспортного засобу;

λ0jiB, λ0jiC, kjiB, kjiB – коефіцієнти апроксимації підінтегральної кривої функції; λ і δ(δji, λji, λ) –

поточні координати глибини и ширини пошкоджень.

Константи енергопоглинання і коефіцієнти апроксимації при деформації спереду при

фронтальних ударах під кутом до повздовжньої осі автомобіля з виходом пошкоджень на

одну бічну поверхню кузова мають такі значення: Aji,=(116..120) кДж/м2,

Bji,=−(7,0..13) кДж/м, Cji=0, λ0jiB =(0,3…0,5) м.

Зазначені підходи дають змогу визначати енергію деформування конструкцій

легкових автомобілів, для яких проведено та опрацьовано результати краш-тестів лише у

випадках ДТП, максимально наближених за умовами до них. Крім того, результати

енергопоглинання автомобілів отримують при проведенні стандартних краш-тестів

(наприклад, для європейської програми оцінки безпеки автомобілів Euro NCAP при

швидкості 64 км/год), що рідко відповідає умовам реальних ДТП.

За методиками, викладеними в [9, 6], витрати на роботу пластичного деформування і

руйнування елементів конструкцій транспортних засобів визначаються шляхом вимірювання

твердості за допомогою переносного твердоміра "Темп-3" і розраховуються за формулою

0

ln /exp H

пит

k DW W

C , (3)

де питW – питома потенціальна енергія деформування в Дж/см3;

2

0.20

2W

E

– пружна питома

потенціальна енергія в Дж/см3; 0.2 – границя текучості матеріалу в МПа; Е – модуль

пружності 1-го роду в МПа; D і C – коефіцієнти апроксимації кривої kH=f(kW).

Величина питW розраховується також за допомогою формули

1

01

e nn u

пит u uW A d An

, (4)

де А, n – коефіцієнти апроксимації кривої текучості, що мають фізичний зміст: А –

напруження текучості (у МПа) при інтенсивності деформацій u =1, n – ступінь деформації,

що відповідає максимальному навантаженню на умовній діаграмі розтягу.

112

Однак варто враховувати, що механічні властивості матеріалів, які використовуються

у залежностях (3) і (4), отримані за умов статичних випробувань, потребують уточнень,

оскільки деформування при ДТП, як правило, відбуваються при значно вищих швидкостях.

При швидкості руху автомобіля перед ударом 4,640 V км/год при ударі в нерухому

перешкоду лівою передньою частиною, пошкодженні елементі, що знаходяться на різних

відстанях від місця удару А, В, С, мають швидкість деформацій 1 1 1

max( ) 200 , 100 , 70и с с с відповідно. Отже, у кожному конкретному випадку,

варто враховувати змінність швидкості деформування.

Висновки. Для мотоциклів і вантажних автомобілів проведення краш-тестів майже не

практикується, тому відсутня інформація про коефіцієнти енергопоглинання їх конструкцій.

Краш-тести, що проводяться для легкових автомобілів також малоінформативні, оскільки

проводяться за певних обмежених системою випробувань умов (характер зіткнення,

швидкість, ступінь перекриття тощо).

Оскільки проведення краш-тестів малоінформативне та дуже дороговартісне, доцільно

отримувати величини коефіцієнтів енергопоглинання конструкцій транспортних засобів

шляхом проведення ект-тестів – досліджень реальних конструкцій транспортних засобів, що

потрапили у ДТП, методом твердості. Крім того, отримані значення слід уточнювати з

врахуванням швидкісного ефекту в залежності від визначеної у першому наближенні

швидкості транспортного засобу на момент зіткнення. Запропонований підхід дасть змогу

зменшити витрати на проведення краш-тестів і накопичувати відомості про

енергопоглинання конструкцій різних типів та моделей транспортних засобів за різних умов

зіткнення.


1. Огородников В. А. Энергия. Деформации. Разрушение. Задачи автотехнической

экспертизы : монография. / В. А. Огородников, В. Б. Киселев, И. О. Сивак – Винница :

УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2005. – 204 с.

2. Деклар. пат. на винахід № 54738 від 11.03.2002. Спосіб визначення швидкостей

руху транспортних засобів при зіткненні / В. П. Байков та ін.; опубл. 17.03.03, Бюл. №3.

3. Огородников В.А. Оценка деформируемости металлов при обработке давлением. –

Киев: Вища школа, 1983г. с.175.

4. Перлов В. Е., Кирица И.Ю. Энергия пластической деформации, 2013г.

5. Совершенствование методов автотехнической экспертизы при дорожно-

транспортных происшествиях: монография / В. П. Волков, В. Н. Торлин, В. М. Мищенко,

А. А. Кашканов, В. А. Кашканов, В. П. Кужель, В. А. Ксенофонтова, А. А. Ветрогон, Н. В.

Скляров. – Харьков: Изд-во ХНАДУ, 2010.- 476 с.

Кашканов Віталій Альбертович – к.т.н, доцент, доцент кафедри автомобілів та


Гібкова Катерина Ігорівна – студентка кафедри автомобілів та транспортного


113

УДК 656.13

Мурований І.С., к.т.н., доц.; Середа А.О.

ПРОБЛЕМИ ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ АВТОМОБІЛЬНОГО


Транспорт, як і будь-яка інша галузь економіки, сьогодні, в період прискорення

темпів науково-технічного прогресу, не може стояти на місці, обмежуватися

досягненнями минулих років. Економічно розвинуті країни мають значні успіхи в

напрямку удосконалення традиційних і створенні нових видів транспорту, зростання

швидкості перевезень, розширення географії транспорту.

Вигідне географічне розміщення території України через яку традиційно

прилягають торгові шляхи між Сходом і Заходом, Півднем і Північчю, також має

впливати на формування довгочасної стратегії розвитку транспортних комунікацій

України. Концепцією створення і функціонування в Україні національної мережі

міжнародних транспортних коридорів (територіальна структура транс’європейських

транспортних коридорів визначається Європейською економічною комісією при

ООН) передбачено, що наша країна буде представлена в транспортних коридорах N 3

(Берлін - Вроцлав - Львів - Київ), N 5 (Трієст - Любляна - Будапешт - Львів), N 7

(Дунайський, водний), N 9 (Хельсінкі - Санкт-Петербург - Мінськ - Київ - Кишинів -

Димитровград). Наявність на території України міжнародних транспортних коридорів

зобов'яже транспортний комплекс нашої держави працювати у злагодженому,

синхронному режимі, з більшою відповідальністю щодо дотримання графіків роботи і

доставки вантажів до місця призначення. Рівень техніки, технології, організації,

нормативно-правового забезпечення галузі матиме відповідати Європейському.

Якщо брати до уваги лише географічне положення України, то обсяги

транзитних перевезень мали б постійно зростати, але цього не відбувається. Можна

виділити декілька проблем, які перешкоджають розширенню розмірів транзиту:

поганий стан автомобільних доріг в Україні; недостатньо розвинена митна

інфраструктура; тарифна політика; транспортні термінали. У державі має

реалізуватися єдина державна транспортна політика, координуватися дії учасників

перевезення, розвиватися інфраструктура транзиту.

Основними завданнями розвитку автомобільного транспорту та

автотранспортної системи України є:

– створення правових основ подальшого розвитку транспортних перевезень;

– поетапний перехід на принципи міжнародної транспортної і митної політики

в галузі міжнародних перевезень вантажів;

– приведення основних транспортних фондів у належний технічний стан;

введення нових технологій організації перевезень вантажів та пасажирів;

– проведення виваженої тарифно-цінової політики, яка б сприяла підвищенню


114

– розвиток міжнародної співпраці в галузі перевезень.

Враховуючи дані напрями можна покращити транспортні послуг в Україні.

Отже, зважаючи на результати дослідження, необхідно прийняти нормативні

акти, спрямовані на вдосконалення системи організації сервісу транспортно-

експедиторської діяльності, створення єдиної системи і розвиток експортно-

імпортних перевантажувань вантажів автомобільним транспортом. Економічна

політика повинна формуватися з урахуванням умов загальноекономічного характеру

діяльності галузі за раціонального узгодження загальнодержавних і колективних

інтересів. Технічний розвиток і модернізація підприємств і служб повинна

здійснюватися відповідно до законодавчих актів в Україні.


1. Карпінський Б.І. Транспортна система України в контексті європейської

інтеграції /Б.І. Карпінський // Економіка України. – 1998. – № 7. – С. 17–23.

2. Кутах Ю.В. Транзитні зв’язки України та міжнародні транспортні коридори /

Ю.В. Кутах //Економіст. – 2002. – № 1. – С. 50–57.

3. Мягких І.М. Роль і місце автомобільного транспорту в системі споживчої

кооперації та напрями покращення транспортних послуг в Україні / Мягких І.М. //

Актуальні проблеми економіки. – 2009. – № 7. – с. 71 – 75.

Мурований Ігор Сергійович – к.т.н., доцент, завідувач кафедри автомобілів і

транспортних технологій, Луцький національний технічний університет.

Середа Анна Олександрівна – студентка кафедри автомобілів і транспортних

технологій, Луцький національний технічний університет.

115

УДК 656.13: 656.078

Біліченко В.В., д.т.н., проф.; Петрук Б.О.

ПРИНЦИПИ ОРГАНІЗАЦІЇ РУХУ МІСЬКОГО ПАСАЖИРСЬКОГО


Розглянуто основні методи організації руху міського пасажирського транспорту

(МПТ), їх переваги та недоліки. Використання даних методів дозволить знизити ступінь

транспортного стомлення пасажирів, скоротити час очікування транспортного засобу на

зупинках маршруту і час пересування на основі вибору раціональної форми організації руху

Основними принципами організації руху МПТ є маршрутний та вільного руху.

Сутність маршрутного принципу пасажироперевезень полягає в організації руху

транспортних засобів по певним, заздалегідь установленим напрямкам – маршрутам,

розділеним зупинними пунктами на окремі ділянки – перегони. По маршрутному принципі

працюють всі традиційні види МПТ – метрополітен, трамвай, тролейбус і автобус.

Маршрутний принцип пасажироперевезень дозволяє:

примусово організувати й оптимально розподілити пасажиропотоки на

транспортній мережі;

освоїти величезні пасажиропотоки при мінімальному використанні площі міських

проїздів у порівнянні з немаршрутною організацією руху за принципом вільного вибору

пасажирами напрямків руху в межах заданої транспортної мережі;

обладнати маршрути різними пристроями, що підвищують комфорт транспортного

обслуговування (павільйонами для очікування транспорту, посадковими площадками й т.д.).

Поряд з перерахованими вище перевагами маршрутний принцип пасажироперевезень

відрізняється й рядом недоліків, основними з яких є:

жорсткість запропонованих населенню напрямків пересувань, яка не забезпечує

мінімальну можливу непрямолінійність кореспонденції вуличною мережею міста; наслідком

жорсткої маршрутної системи також є пересадки пасажирів у кореспонденціях і збільшення

труднощів сполучення;

незадовільне використання дозволеної максимальної швидкості руху на маршрутах

з короткими перегонами і як результат низька швидкість сполучення у зв'язку з марними для

транзитних пасажирів витратами часу на всіх проміжних зупинках.

важкий динамічний режим роботи транспортних засобів (ТЗ), пов'язаний з

безперервною зміною пусків і гальмування, який викликає підвищене забруднення повітря

вихлопними газами автобусів, підвищену транспортну стомлюваність пасажирів і передчасне

зношування рухомого складу (РС).

Основною можливістю підвищення швидкості сполучення й експлуатаційної

швидкості на міських маршрутах є збільшення довжини перегонів, але практично вона може

бути мало використана, тому що разом зі збільшенням довжини перегонів ростуть витрати

часу на пішохідний підхід пасажирів до зупинних пунктів і знижується доступність

транспортної системи, у результаті чого вона втрачає частину пасажирів.

Альтернативою маршрутному принципу пасажироперевезень є принцип вільного

руху ТЗ, сутність якого полягає в наданні населенню можливості здійснення транспортних

пересувань «від дверей до дверей» у межах всієї дорожньої мережі або спеціальної

транспортної системи по найкоротшим (в одиницях шляху або часу) напрямкам між

пунктами відправлення й призначення без пересаджень і зупинок у шляху проходження.

Потенційну можливість використання цього принципу організації руху мають всі види

індивідуального транспорту, але практично він реалізується з певними обмеженнями

внаслідок неминучих затримок міського транспорту перед світлофорами й необхідності

вибору напрямків руху в межах обмежень, запропонованих дорожніми знаками.

Перевагами організації руху за принципом вільного руху є:

116

можливість зниження непрямолінійності поїздок пасажирів щодо забезпечуваної

маршрутним МПТ;

можливість повного використання дозволеної максимальної швидкості руху на

транспортних проїздах, що забезпечує високу швидкість сполучення й експлуатаційну

швидкість транспортних засобів, в результаті чого до мінімуму знижуються витрати

транспортного часу пасажирів і підвищується експлуатаційна економічність транспортних

систем;

мінімальна транспортна стомлюваність пасажирів, пов'язана з мінімумом пусків,

що вимагаються, і гальмувань рухомого складу в процесі руху, а також мінімальне його

зношування РС.

Разом з тим організація міських пасажироперевезень за принципом вільного руху у

великих і найбільших містах мало реальна, тому що має більші недоліки. Найбільш істотним

з них є неминучість використання РС невеликої місткості з високою питомою нормою площі

транспортного проїзду в розрахунку на одного пасажира. Внаслідок цього всі засновані на

цьому принципі організації руху транспортні системи характеризуються порівняно

невеликою перевізною спроможністю [1].

Досить бажане створення таких принципів організації руху, які поєднували б у собі

переваги маршрутного принципу пасажироперевезень і принципу вільного руху. Пошуки їх

ведуться безупинно, особливо останнім часом. Прикладами нових принципів організації руху

традиційних видів МПТ є принципи експресного руху, сполучення звичайних маршрутів з

експресними, організації руху по методах «замовлення поїздки», «автобус - таксі»,

«фіксованих маршрутів з відхиленнями», «по викликах» та ін.

Сутність принципу експресного руху полягає в організації маршрутів із зупинками РС

тільки на кінцевих пунктах (експресні маршрути) або на кінцевих та великих

пасажиротвірних пунктах (напівекспресні маршрути). Бажаною умовою організації

експресного руху є виділення його на відособлене полотно, ізольоване від іншого міського

руху, а при сполученні з іншим транспортним потоком - на міські швидкісні дороги (МШД)

або вулиці безперервного руху (ВБР), де переваги експресного руху можуть бути виявлені

найбільше повно.

На експресних маршрутах реалізуються високі швидкості сполучення – до 70 км/год і

більше. Завдяки цьому організація експресних, перевезень пасажирів значно розсовує зону

транспортної доступності міських центрів і знижує труднощі сполучення. Однак експресний

рух дає переваги в основному тільки транзитним пасажирам, що пересуваються на більші

відстані, і неприйнятний для пасажирів, що пересуваються на невеликі відстані. При

змішаному пасажиропотоці можливе сполучення, експресних або напівекспресних

маршрутів з рідкими зупинками і звичайних маршрутів із зупинками на всіх зупинних

пунктах [2].

Переваги організації експресного руху в сполученні зі звичайним полягають в

можливості істотного підвищення середньої по мережі й обслуговуваним маршрутах

швидкості сполучення та експлуатаційної швидкості РС. Якщо на якомусь напрямку частина

загального пасажиропотоку F, рівна FM обслуговується звичайним маршрутом зі швидкістю

сполучення VM, а інша, рівна FT, – експресним зі швидкістю сполучення VT, то

середньозважена швидкість сполучення пасажироперевезень буде [3]:

/C M M T TV V F V F F . (1.1)

Якщо, наприклад, MF = 2500 пас/год, MV = 15 км/год, TF = 7500 пас/год і TV = 30

км/год, то середньозважена швидкість сполучення пасажироперевезень складе

15 2.5 30 7.5 /10 26.25 /CV км год .

117

Даний приклад розрахунку показує, що ефективність сполучення звичайних

маршрутів з експресними визначається співвідношенням пасажиропотоків FM і FT, що

вимагає спеціального попереднього вивчення. Організація експресного руху без

попереднього вивчення пасажиропотоків і пасажирообороту зупинних пунктів може не дати

очікуваних результатів і виявитися економічно недоцільною.

Організація руху по системі «замовлення поїздки», запропонована в 1968-1969 р.

Массачусетським технологічним інститутом (США) і практично випробувана в ряді міст

США й Англії, рекомендується для невеликих міст і районів з невеликою щільністю

населення, де використання звичайних засобів МПТ, у тому числі й автобусів, економічно не

виправдується через низьке наповнення. Ця система заснована на використанні РС типу

автобусів і мікроавтобусів, що має невелику місткість і допускає рух з довільним вибором

маршрутів.

Сутність організації руху по системі «замовлення поїздки» полягає у відмові від

маршрутної організації руху по встановленому розкладу. Населенню надається можливість

по телефону або у інший спосіб передати заявки на поїздки в диспетчерський пункт із

вказівкою адрес пунктів відправлення й призначення та часу початку поїздки. Отримані

заявки обробляються диспетчерським апаратом або на ЕОМ, що видає оптимальний маршрут

і разовий розклад для всіх транспортних засобів, що обслуговують транспортну систему, на

певний відрізок часу.

Експлуатаційні витрати на організацію руху по методу «замовлення поїздки»

дорівнюють витратам звичайного способу організації маршрутних перевезень плюс

додаткові витрати на зв'язок з водіями транспортних засобів, організацію зв'язку населення з

диспетчерським пунктом і застосування обчислювальної техніки для обробки вступників

замовлень.

Організація руху автобусів по замовленнях на систематично повторювані поїздки, що

одержала назву системи «автобус - таксі», випробувана в містах США з населенням близько

100 тис. чоловік (міста V групи по прийнятій класифікації в нашій країні). Особливість цієї

системи організації руху полягає в тому, що вона розрахована на постійних пасажирів для

обслуговування в основному трудових поїздок.

Подібна ж система організації руху досить широко застосовується й в Україні для

обслуговування відомчим транспортом працівників окремих підприємств (зокрема,

транспортних), перевезення школярів і т.д. Принципова відмінність системи «автобус -

таксі» полягає в тому, що вона розрахована на обслуговування масових, а не відомчих

перевезень пасажирів.


1. Амоша О. І. Європейський досвід забезпечення ефективного функціонування

підприємств міського пасажирського транспорту [Електронний ресурс] / О. І. Амоша, О. С.

Філіппова // Економіка будівництва і міського господарства. – 2010. – Том 6. № 4. Режим

доступу до журн.: www.nbuv.gov.ua/portal/Soc.../st-02.pdf.

2. Біліченко В. В Аналіз та обґрунтування методів формування маршрутної мережі

пасажирських перевезень у містах / В. В. Біліченко, О. В. Расновський // Сучасні технології та

перспективи розвитку автомобільного транспорту: VI міжнародна науково-практична

конференція. Тези доповідей. – Вінниця. – 2013. – С. 164-165

3. Босняк М. Г. Пасажирські автомобільні перевезення / М. Г. Босняк. – К. :

Видавничий дім «Слово», 2009. – 272

Біліченко Віктор Вікторович – д.т.н., професор, завідувач кафедри автомобілів та


Петрук Богдан Олександрович – студент кафедри автомобілів та транспортного


http://www.nbuv.gov.ua/portal/Soc.../st-02.pdf

118

УДК 656.078

Романюк С.О., к.т.н.; Дорощук О.І.

ІДЕНТИФІКАЦІЯ ОЗНАК ПРОЕКТУ РЕГІОНАЛЬНОГО

ПАРТНЕРСТВА АВТОТРАНСПОРТНИХ ПІДПРИЄМСТВ В

РОЗВИТКУ СИСТЕМИ ТЕХНІЧНОЇ ПІДГОТОВКИ

АВТОТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ

В роботі були виокремленні та ідентифіковані ознаки проекту регіонального

партнерства автотранспортних підприємств в розвитку системи технічної підготовки

автотранспортних засобів, що в майбутньому дасть змогу визначити на основі обраних

ознак методи і моделі проектного управління

Створення регіонального партнерства між організаціями автомобільного транспорту

(ОАТ) щодо сумісного виконання технічного обслуговування та поточного ремонту

системою технічної підготовки (СТП) автотранспортних засобів (АТЗ) вимагає розглядати

дане партнерство як певний проект, що розрахований на певний термін. Коли розглядати

регіональне партнерство ОАТ в розвитку СТП парків АТЗ як проект, то постає задача

виявлення класифікаційних ознак даного проекту, що дозволило б, відносячи проект до

певної категорії, ідентифікувати методи і моделі проектного управління, які доцільно

використовувати для даної категорії.

Відповідно до природи проектів розрізняють інвестиційні, якими передбачається

використання інвестицій і обов’язкове заплановане їх повернення та збільшення, і, на

противагу, – неінвестиційні проекти, тобто проекти, якими витрати передбачаються, проте

релєвантність у відшкодуванні їх саме за рахунок цих проектів не простежується.

Інвестиційні проекти часто називають бізнес-проектами, зокрема вони мають наступні

особливості [1]:

– вимірюваний ефект, має бути очевидним, що, в свою чергу, є запорукою

пріоритетності у прийнятті їх до реалізації;

– за ними вимагають отримання вимірюваного "швидкого" прибутку;

– спрямованість назовні організації – ринок і/або об’єкти і, як правило, вони не є

такими, що змінюють внутрішні процеси організації;

– пріоритетність відносно інших типів проектів і наявність прибічників.

На противагу, проекти розвитку, які відносяться, як правило, до неінвестиційних,

відрізняє:

– складність у вимірюванні ефекту, який, до того ж, не є очевидним;

– вимірюваний "швидкий" прибуток не очікується;

– спрямованість всередину організації через зміну процесів, ресурсів і/або активів,

при цьому можливі навіть збитки в поточній діяльності заради майбутнього успіху;

– другорядність відносно бізнес-проектів.

В багатьох закордонних роботах, особливо російських, дослідники за проекти

розвитку розглядають лише неінвестиційні проекти. Разом із тим, як зазначається в тій же

роботі [1], типологія проектів розвитку є доволі складною і заплутаною. Так, в закордонній,

зокрема англомовній літературі і практиці, активно використовується термін "проекти

розвитку підприємств" (від англ. – enterprise development projects), під якими розуміють

проекти розвитку. При цьому за ознаки таких проектів вказується розширення або

покращення існуючого бізнесу, початок (старт) нового тощо. За приклад називають злиття та

поглинання, культурні зміни, зміни процесу на основі інформаційних технологій,

реінжиніринг [2].

В протиріччя з виключно неінвестиційним тлумаченням проектів розвитку входить і

виокремлення в наукових дослідженнях, так званих, проектів розвитку з бізнес-цілями. Це

119

проекти, які, з одного боку, мають цілі бізнес-проектів – отримання прибутку, збільшення

ринкової вартості тощо, а з іншого – ознаки проектів розвитку як неінвестиційних.

За різновид таких проектів, які іноді визначають як проміжну категорію між

проектами розвитку (без фокусування на комерційних цілях) і бізнесовими проектами –

виступають, наприклад, "старт-ап-проекти". Виокремлюють наступні основні різновиди

останніх [3]:

– внутрішні, якими передбачається вирішення задач, пов’язаних із впровадженням

нових технологій і перетвореннями в організації;

– зовнішні – якими передбачається вирішення задач, пов’язаних із виведенням на

ринок нового або розширенням існуючого напряму, пристосуванням і новими напрямами

бізнесу тощо.

За приклад, на думку автора роботи [1], можуть слугувати впровадження нової

технології в організації.

Щодо інших класифікаційних ознак, то за видом діяльності розрізняють навчальні,

освітні, дослідницькі, стратегічного розвитку, інноваційні та комбіновані проекти.

За функціональною спрямованістю виокремлюють маркетингові, організаційні,

технічні, соціальні, економічні та змішані проекти.

За цілі в проектах можуть слугувати приріст обсягів продажу, збільшення частки

ринку, підвищення ринкової вартості, розширення (оновлення) асортименту, зниження

витрат в обігу, вирішення суспільно значущих проблем.

Така класифікаційна ознака як ступінь новизни (невизначеності) цілей проекту і

процесу їх досягнення передбачає наступний поділ проектів – проекти нові відносно бізнесу

організації або виконавця; проекти спорідненні до бізнесу організації або виконавця;

проекти, які повторюються; типові проекти [1].

За класифікацією проектів, наведеною в роботі [4], проекти виокремлюють зокрема за

галузевою приналежністю – промисловий, будівельний, транспортний, освітній, у сфері

торгівлі, комплексний. Вводять класифікацію за специфікою кінцевого продукту –

економічний, організаційний, технічний, соціальний, змішаний, виводячи, таким чином,

організаційні із категорії функціональних, як це пропонувалось робити у вищезгадуваних

працях. Водночас, в категорії функціональних розрізняють виробничий, технологічний,

фінансовий, дослідження та розвитку, маркетинговий, управління персоналом, комбінований

– тобто йдуть за функціями, виконуваними в організаціях.

Виходячи з вищенаведених підходів до класифікації проектів, можна вказати на

змішаний, за специфікою кінцевого продукту, характер проекту регіонального партнерства

ОАТ у розвитку СТП парків АТЗ. Розвиток виробничо-технічної бази (ВТБ) окремих ОАТ,

відповідно до економічних передумов цілей партнерства, вимагає технічних рішень. Перехід

від вертикальної інтеграції щодо виконання певних функцій і/або робіт із технічної

підготовки парків АТЗ до їх централізації в умовах прийняття партнерства як форми "м’якої"

інтеграції організаційних структур вимагає економічних рішень. Так же, до речі, як і

реформування власної ВТБ при відмові від використання останньої в подальшому для

власних потреб або при прийнятті рішення про використання її для надання послуг на

"відкритому" ринку – для сторонніх клієнтів. В останньому випадку, вочевидь, чітко

простежуються бізнес-цілі, так же як і при передачі послуг із технічної підготовки АТЗ на

аутсорсинг зовнішнім, щодо партнерства, організаціям.

Очікування ОАТ-партнерів відносно зменшення витрат на послуги із технічної

підготовки АТЗ при заданому рівні параметрів якості останніх для організацій партнерів,

можливості деякими ОАТ отримування доходів від надання цих послуг назовні вказують

також на економічний характер кінцевого продукту. Необхідність звільнення, в першу чергу,

задіяних в сфері технічної підготовки парків АТЗ, деяких працівників, "переміщення" їх між

окремими ОАТ-партнерами, додаткового навчання тощо є передумовою того, що кінцевий

продукт проекту повинен мати соціальний аспект.

120

Необхідність вирішення задач, якими передбачається впровадження нових технологій

і перетворень в організаціях ОАТ-партнерів, з точки зору останніх, роблять цей проект

внутрішнім. Внутрішнім щодо ОАТ робить цей проект спрямованість всередину кожної

організації через необхідність зміни процесів, ресурсів і/або активів в СТП парків АТЗ.

Водночас, необхідність "співпраці" з зовнішнім середовищем організації, яке представляють

зокрема інші ОАТ, і закладення саме цієї ідеї співпраці в основу проекту регіонального

партнерства дозволяють тлумачити цей проект як зовнішній.

В роботі [5] під організаційним проектом розуміють обмежену в часі цілеспрямовану

зміну організаційної системи з встановленими вимогами до якості результатів, можливими

межами витрат коштів і ресурсів і специфічною організацією.

В роботі [6] вказується на особливості організаційних проектів:

– цілі проекту сформульовано завчасно, проте результати кількісно і якісно визначити

складніше, ніж за іншими типами проектів;

– термін і тривалість задаються попередньо і можуть уточнюватися;

– ресурси надаються по мірі можливості;

– витрати на проект фіксуються і контролюються за економічністю, проте вимагають

коригування за ступенем прогресу проекту.

Із наведеного, за розглядуваним проектом регіонального партнерства, можна

очікувати, що ресурси будуть виділятися із урахуванням доволі чітко вираженої бізнесової

спрямованості цілей, яку має даний проект.

Організаційні проекти мають нестандартний життєвий цикл (більшу тривалість

початкових фаз) [7]. Такі проекти відносять до, так званих, активних проектів [8]. Як відомо,

створення і розвиток теорії активних систем пов’язується з іменем В. Н. Буркова і його

наукової школи. Теорія активних систем являє собою розділ теорії управління соціально-

економічними системами, в якому вивчаються властивості механізмів їх функціонування,

обумовлені проявами активності учасників системи. Водночас, під активними розуміють

системи з вбудованим механізмом ціледосягнення [9]. Активні елементи формують

механізми ціледосягнення в організації. Їх задачі і функції визначаються їхнім місцем в

організаційній ієрархії.

Активні проекти ряд авторів апріорі відносять до інноваційних [10], пояснюючи це

тим, що їх головна мета – розроблення і використання нових технологій, які забезпечують

розвиток економічних систем. При цьому:

– цілі проекту намічено попередньо, проте є потреба в коригуванні по мірі

надходження проміжних результатів;

– терміни і тривалість також коригуються залежно від отриманих результатів і

загального просування проекту;

– ресурси надаються за ступенем необхідності, витрати уточнюються.

В роботі [11] до інноваційних проектів відносять всі проекти з інноваційною

діяльністю.

Активний проект визначається як адаптивна система зі зворотнім зв’язком, яка реагує

і підлаштовується під внутрішні і зовнішні зміни, вносячи відповідні коригування і долаючи

конфлікти [1].

До організаційних проектів відносять і мультипроекти – як сукупність проектів, що

виконує певна організація з певною метою, що зближує зазначені мультипроекти з

програмами.

Визнаючи, що за цілі проекту партнерства виступає досягнення цілей СТП парків АТЗ

ОАТ, встановлених ЗСП, яка, в свою чергу, встановлена стратегіями розвитку ОАТ як засіб

реалізації останньої, можна відмітити стратегічний характер проекту регіонального

партнерства. Використання інноваційної бізнес-моделі, яка передбачає сумісний розвиток

СТП парків АТЗ ОАТ-партнерами, також може вказувати на інноваційний характер проекту,

що розглядається.

121

Виходячи з припущенням про існування взаємозв’язку між типом проекту і вибором

моделей і методів управління ним, щодо умов забезпеченя ефективного управління,

проведено аналіз підходів до систематизації проектів, за даними якого встановлено, що

проект регіонального партнерства ОАТ в розвитку СТП парків АТЗ має ознаки технічного,

економічного, організаційного, соціального, стратегічного та інноваційного.


1. Фунтов В. Н. Управление проектами развития фирмы : теория и практика /

В. Н. Фунтов. – СПб. : Питер, 2009. – 456 с.

2. Камерон Э. Управление изменениями / Э. Камерон, М. Грин. – М. : Добрая

книга, 2006. – 360 с.

3. Новиков Д. А. Модели и методы организационного управления инновационным

развитием фирмы / Д. А. Новиков, А. А. Иващенко. – М. : КомКнига, 2006. – 332 с.

4. Бушуєва Н. С. Управління проектами та програмами організаційного розвитку /

Н. С. Бушуєва, Ю. Ф. Ярошенко, Р. Ф. Ярошенко. – К. : Саммит-Книга, 2010. – 200 с.

5. Балабанов И. Т. Инновационный менеджмент / И. Т. Балабанов. – Спб. : Питер,

2001.– 304 с.

6. Каплан Р. Отдел управления стратегией [Электронный ресурс] / Р. Каплан,

Д. Нортон // Harvard Business Review (русское издание). – 2006. – С. 80–88. Режим доступу

до журналу : http://www.cadrem.ru/Materials/2006/2006_HBR_01_%2002_Department%20

of%20the%20Strategic%20Management/Department%20of%20the%20Strategic%20Management.s

html

7. Воропаев В. И. Управление проектами в России / В. И. Воропаев. – М. : Алане,

1995. – 225 с.

8. Бурков В. М. Технологии создания эффективных социально-экономических

комплексов на основе активного проектирования / В. М. Бурков, С. Г. Павлов,

С. В. Цымбал // Труды МНПК "Теория активных систем". – М. : ИПУ РАН, 2001. – Т. 2. –

С. 52–54.

9. Бурков В. Н. Теория активных систем: состояние и перспективы / В. Н. Бурков,

Д. А. Новиков. – М. : СИНТЕГ, 1999. – 128 с.

10. Кабицын А. В. Активное проектирование: методология использования в

российских условиях / А. В. Кабицын, С. Г. Павлов, Д. А. Черноморский // Труды МНПК

"Современные ложные системы управления". – Липецк : ЛРТУ, 2002. – С. 60–61.

11. Бурков В. Н. Как управлять организациями / В. Н. Бурков, Д. А. Новиков. – М. :

СИНТЕГ, 2004. – 400 с.

Романюк Світлана Олександрівна – к.т.н., старший викладач кафедри автомобілів

та транспортного менеджменту, Вінницький національний технічний університет.

Дорощук Олександр Ігорович – студент кафедри автомобілів та транспортного


http://www.cadrem.ru/Materials/2006/2006_HBR_01_%2002_Department%20%20of%20the%20Strategic%20Management/Department%20of%20the%20Strategic%20Management.shtml



122

УДК 656.136

Музильов Д.О., к.т.н., доц.; Волченко А.О.

ІНОВАЦІЇ В СИСТЕМІ ЕКСТРЕНОГО ГАЛЬМУВАННЯ ДЛЯ

СУЧАСНИХ АВТОМОБІЛІВ

Обґрунтовано актуальність дослідження системи екстреного гальмування для

сучасних автомобілів. Описано особливості конструкції, переваги та недоліки роботи

системи

Вступ. При вивченні детального аналізу усіх видів дорожньо-транспортних пригод не

можна без визначення факторів, які їх спричиняють . Практично у всіх країнах офіційна

статистика найбільш вбачають причини аварії у похибці водіїв. При аналізі дорожньо-

транспортних пригод (ДТП) причиною аварії є не тільки технічна несправність, більш часто

це не дотримання правил дорожнього руху .

За оцінками ІІНS , щорічно ДТП ,в яких автомобілі з різних причин врізаються один в

одного, забирають близько 1700 людських життів. Най небезпечними неполадками які

спричиняють аварію, є несправності гальмівної систем, яка складає приблизно до 50%,також

рульового управління -14% і до цього складу можна віднести також освітлення та

сигналізації -16%. Експлуатація будь-якого транспортного засобу допускається лише за

умови справності його гальмової системи [1]. В роботі викладено останні тенденції при розробці інновації в системі екстреного

гальмування для сучасних автомобілів .

Основна частина. Міністерство транспорту США (The US Department of

Transportation), Національне управління безпекою руху на трасах і Страховий інститут

дорожньої безпеки оголосили на цьому тижні, що система екстреного гальмування буде

встановлена в стандартну комплектацію кожного нового автомобіля уже до 2022 року.

Програму підтримали 20 виробників, які виробляють 99% автомобілів, що продаються

в США. Йдеться про Audi, BMW, Ford, Hyundai, Jaguar, Land Rover, Kia, Mazda,Mercedes-

Benz, Mitsubishi, Nissan, Subaru, Tesla та інші відомі марки.

Призначення Emergency Brake Assist, або скорочена назва EBA, використовується для

керуванням тиском у гідравлічній системі гальм. Система EBA працює в парі з системами

EBD і ABS. Вона самостійно збільшує тиск у гальмівні магістралі, при чому робить вона це

набагато швидше за людину [2]. При екстреному гальмуванні водії реагують занадто повільно і у разі екстремальної

ситуації, повільна реакція може призвести до нестачі часу або відстані, необхідного для

безпечної зупинки.

За оцінкою фахівців Страхового інституту дорожньої безпеки, щорічно системи

автоматичного гальмування запобігають майже 10 тис. аварій. Впровадження системи в усі

сучасні автомобілі дозволить приблизно до 20 % поліпшити цей показник, а також знизити

кількість смертей і травм, що фіксуються на дорогах.

Розрізняють на такі 2 вида систем екстреного гальмування допомоги при екстреному

гальмуванні і автоматичного екстреного гальмування. Розглянемо систему допомоги при

екстреному гальмуванні дозволяє реалізувати максимальне гальмівне тиск при натисканні

водієм на педаль гальма, тобто упорядковує гальмування за водія. Система автоматичного

екстреного гальмування створює часткове або максимальне гальмівне тиск без участі водія,

тобто автоматично.

Система допомоги при екстреному гальмуванні зображена на рис. 1. Конструкції

систем допомоги при екстреному гальмуванні можна розділити на 2 типи за принципом

створення max гальмівного тиску: пневматичні та гідравлічні [3]. Принцип роботи системи екстреного гальмування заснований на розпізнаванні

ситуації екстреного гальмування за швидкістю натискання педалі гальма [4].

123

Швидкість натискання на педаль гальма фіксує датчик швидкості переміщення

вакуумного штока підсилювача і передає сигнал в електронний блок керування. Якщо

величина сигналу перевищує встановлене значення, електронний блок управління активує

електромагнітний привід штока. Вакуумний підсилювач гальм дотискує педаль гальма.

Екстрене гальмування відбувається до спрацьовування системи ABS [2].

Рис. 1 – Конструктивна система автоматичного екстреного гальмування

Системи допомоги при екстреному гальмуванні гідравлічного типу забезпечують

максимальний тиск рідини в гальмівній системі за рахунок використання елементів системи

курсової стійкості. Розрізняють такі системи:

– HBA (Hydraulic Braking Assistance) на автомобілях Volkswagen, Audi;

– HBB (Hydraulic Brake Booster) на автомобілях Volkswagen, Audi;

– SBC (Sensotronic Brake Control) на автомобілях Mercedes-Benz;

– DBC (Dynamic Brake Control) на автомобілях BMW;

– BA Plus (Brake Assist Plus) на автомобілях Mercedes-Benz.

Система НВА розпізнає екстрену ситуацію по швидкості і сили натиснення педалі

гальма. У роботі системи використовується датчик тиску в гальмівній системі, датчики

частоти обертання коліс, вимикач стоп-сигналу. На підставі вступників сигналів

електронний блок управління при необхідності включає насос зворотної подачі, який

доводить тиск в гальмівній системі до max. Дія програми відбувається до спрацьовування

системи ABS.

Система HBB в певних режимах експлуатації автомобіля (прогрів двигуна і ін.)

Дублює вакуумний підсилювач гальм. У роботі системи використовуються датчик тиску в

гальмівній системі, датчик розрядження в вакуумному підсилювачі, вимикач стоп-сигналу.

При недостатньому розрядження в камерах вакуумного підсилювача система HBB включає

насос зворотної подачі і підвищує тиск в гальмівній системі до необхідної величини.

Система SBC в своїй роботі враховує безліч факторів, наприклад : швидкість

перенесення ноги з педалі газу на педаль гальма, силу натискання на педаль гальма, якість

дорожнього покриття, напрямок руху, інші параметри. Відповідно до конкретних умов руху

електронний блок управління формує оптимальне гальмівне зусилля на кожне колесо.

Система BA Plus контролює відстань до попереду автомобіля, що йде за допомогою

радарів системи Distronic. Якщо відстань мало і існує небезпека зіткнення проводиться

візуальне і звукове попередження водія [3].

Завдяки цьому гальмівний шлях при екстремальному гальмуванні помітно

скорочується, що знижує кількість нещасних випадків на дорогах.

Призначення системи екстреного гальмування:

– поліпшення безпеки пасажирів і водія транспортного засобу;

– скорочення гальмівного шляху (до 70ft на 125mph);

Система автоматичного екстреного гальмування за допомогою радара і відеокамери

виявляє їхав попереду. У разі ймовірної аварії (інтенсивного скорочення відстані між

124

автомобілями) система реалізує часткове або максимальне гальмівне зусилля, уповільнює

або зупиняє автомобіль (рис. 2). Навіть якщо зіткнення відбулося, наслідки його для обох

автомобілів будуть значно менше [1].

Конструктивно система автоматичного екстреного гальмування побудована на інших

системах активної безпеки - системи адаптивного круїз-контролю (контроль відстані) і

системі курсової стійкості (автоматичне гальмування).

Необхідно відзначити, що в перерахованих системах крім автоматичного екстреного

гальмування реалізовані інші функції, серед яких попередження водія про небезпеку

зіткнення, активація деяких пристроїв пасивної безпеки. Тому вони ще називають

превентивними системами безпеки [4].

Недоліком системи є, що вона працюють тільки на швидкості не більше 50 км/год.

Рис. 2 – Робота екстреного гальмування при виявленні небезпеки [3]

Висновок. У даному дослідженні розглянуто пристрій, склад і особливості системи

екстреного гальмування для сучасних автомобілів. В цій системі є і переваги такі , як :у разі

ймовірній аварії система реалізує часткове або максимальне гальмівне зусилля, уповільнює

або зупиняє автомобіль; а також недоліком системи екстреного гальмування є те що , вона

працює до 50 км/год.


1. Технології та розробки [Електронний ресурс] // МАН Трак енд Бас Юкрейн.

Автобуси. - 2016 - Режим доступу : http://www.bus.man.eu/ua/uk/man_welt_2/technology_

and_competence_truck_1/technology/notbremsassistent_1/notbremsassistent_eba.html.

2. Система экстренного торможения [Електронний ресурс] // Системы современного

автомобиля. – 2016 - Режим доступу : http://systemsauto.ru/active/brake_assist.html

3. Системи екстреного гальмування з'являться на більшості нових автомобілів

[Електронний ресурс] // Громадьска спілка «СУСАР». - 2016 - Режим доступу :

http://cycap.com.ua/news-ua/post-148/

4. Ремонт и обслуживание систем активной безопасности [Електронний ресурс] //

Ukrautos. - 2016 - Режим доступу : http://ukrautos.ru/remont-i-obslugovuvannja/sistemi-aktivnoi-

bezpeki-2/2842-sistema-ekstrenogo-galmuvannja.html

Музильов Дмитро Олександрович – к.т.н., доцент, доцент кафедри транспортних

технологій і логістики, Харківський національний технічний університет сільського

господарства імені Петра Василенка.

Волченко Альона Олександрівна – студентка кафедри транспортних технологій і

логістики, Харківський національний технічний університет сільського господарства

імені Петра Василенка.

http://www.bus.man.eu/ua/uk/man_welt_2/technology_and_competence_truck_1/technology/notbremsassistent_1/notbremsassistent_eba.html

http://www.bus.man.eu/ua/uk/man_welt_2/technology_and_competence_truck_1/technology/notbremsassistent_1/notbremsassistent_eba.html

http://systemsauto.ru/active/brake_assist.html

http://cycap.com.ua/news-ua/post-148/

http://ukrautos.ru/remont-i-obslugovuvannja/sistemi-aktivnoi-bezpeki-2/2842-sistema-ekstrenogo-galmuvannja.html

http://ukrautos.ru/remont-i-obslugovuvannja/sistemi-aktivnoi-bezpeki-2/2842-sistema-ekstrenogo-galmuvannja.html

125

УДК 629.017

Воробьев Ю.А., к.т.н., проф.; Устименко А.С., Клец Д.М., д.т.н., проф.

ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА И ТОЧНОСТИ РАБОТЫ ЗАДНИХ

ПОВОРОТНО-СДВИЖНЫХ ПЛАТФОРМ ОСМОТРОВЫХ ЯМ

УЧАСТКОВ «РАЗВАЛ-СХОЖДЕНИЕ»

Разработана усовершенствованная конструкция задних поворотно-сдвижных

платформ осмотровых ям участков «развал-схождение», позволяющая повысить их ресурс

и точность работы. Предложенная конструкция получила широкое внедрение и

эксплуатируется на ряде станций технического обслуживания Украины

Постановка проблемы. Изменение углов установки и наклона колес оказывает

значительное влияние на показатели устойчивости [1] и управляемости [2] автомобиля,

нагруженность элементов его осей, износ шин и расход топлива. Для контроля указанных

углов на практике получили широкое распространение электронно-оптические стенды,

компьютерные стенды с измерительными головками и стенды, использующие технологию

трехмерного измерения.

Задние поворотно-сдвижные платформы (ЗПСП) являются важными составляющими

стендов для контроля углов установки колес (УУК). ЗПСП предназначены для обеспечения

базирования задних регулируемых колес автомобилей в «нулевой плоскости», оказания

колесам минимального сопротивления при установке их в транспортное положение после

вывешивания задней оси, а также оказания минимального сопротивления движению задних

колес при проведении регулировок УУК.

Анализ последних исследований и публикаций. Исследованию вопроса влияния

углов установки и наклона колес на эксплуатационные свойства автомобилей посвящен ряд

работ отечественных [1] и зарубежных [2, 3, 4] ученых.

Авторы работы [2] показывают, что величины углов конструктивного развала и

эксплуатационного наклона как управляемых, так и неуправляемых колес существенно

влияют на траекторную устойчивость и управляемость автомобиля за счет явления увода его

осей. Угол увода δ переднего или заднего колеса более нагруженного борта в общем случае

предлагается определять с помощью следующей зависимости:

δ = δ0 + δα + δп + δк + δΘ, (1)

где δ0 – основной угол увода колеса вследствие боковой деформации шины;

δα – дополнительный угол увода колеса, вызванный конструктивным развалом колеса;

δп – дополнительный угол увода колеса, вызванный эксплуатационным наклоном колеса при

переезде неровности дороги; δк – дополнительный угол увода колеса, вызванный

эксплуатационным наклоном колеса при крене кузова; δΘ – дополнительный угол увода

управляемого колеса, вызванный его эксплуатационным наклоном при повороте вокруг оси

шкворня.

В работе [3] предложен адаптивный механизм регулировки угла развала колес с

целью достижения максимальной производительности процесса регулировки. Теоретические

исследования проведены с использованием «велосипедной» модели, а имитационное

моделирование – с помощью программных продуктов ADAMS Car и MATLAB Simulink.

126

Однако предложенный механизм требует последующей проверки в дорожных условиях с

использованием специальной контрольно-измерительной аппаратуры.

Авторы работы [4] предлагают методику количественной оценки влияния углов

установки колес на процесс износа автомобильных шин и покрытий. Для этого использована

разработанная конструкция для динамического измерения углов установки колес в процессе

дорожных испытаний шин и покрытий. Однако в имеющихся литературных источниках не

исследованы вопросы долговечности ЗПСП и повышения точности работы стендов для

контроля УУК.

Целью статьи является повышение долговечности и точности работы задних

поворотно-сдвижных платформ статических стендов для контроля углов установки колес.

Изложение основного материала. Анализируя отзывы эксплуатантов на работу

ЗПСП, выпускаемые такими известными производителями автосервисного оборудования как

OMA, Hofmann, Launch и др., можно сделать вывод о недостаточном ресурсе работы этих

изделий (4-5 лет). Кроме того, платформы некоторых производителей не реализовывали

необходимый угол поворота, что существенно снижает точность установки углов схождения

для задних колес. Относительно малый ресурс является следствием незащищенности

механизмов сепаратора от влаги и грязи с абразивными включениями, что приводит к

интенсивному износу роликов, шариков, крышек и оснований. Кроме «просаживания»

платформы в результате действия неблагоприятных факторов, имеет место также увеличение

сопротивления крышек платформ смещению и повороту задних колес после окончания

процедуры «компенсации биения», а также при регулировках углов развала и схождения и

принятия ими транспортного положения, что приводит к снижению точности системы в

целом.

В Национальном аэрокосмическом университете им. Н. Е. Жуковского «ХАИ» на

кафедре автомобилей и транспортной инфраструктуры был спроектирован и произведен ряд

ЗПСП (длиной 0,5 м; 1,0 м и 1,5 м), в которых были устранены конструктивные недостатки,

перечисленные выше. Предложенные конструктивные решения позволили получить

улучшенные технические характеристики ЗПСП. Так, перемещение поперек осмотровой ямы

составляет ± 33 мм относительно исходного положения. Суммарный угол поворота крышек

платформ составляет 6˚ против 5˚ у аналогов. При этом сопротивление платформ

перемещению колес поперек ямы и момент сопротивления повороту колес относительно

вертикальной оси на 25-30% меньше, чем у фирменных платформ.

Сепараторы платформ менее металлоемки, а нагрузочную способность в 1,25 т

приобретают после подливки под их плети густого бетона мелкой фракции, застывания его и

приобретения им достаточной прочности. Способ монтажа сепараторов с последующей

фиксацией их резьбовыми соединениями позволяет в случае необходимости (например,

недопустимой просадки строительной конструкции) произвести повторный монтаж с

минимальными расходами.

Оригинальная геометрия сепараторов и крышек позволяет отработать крышками

смещение поперек осмотровой ямы и угол поворота без больших выносов угловых точек

крышек в сторону осмотровой ямы, что мешает перемещению траверсы (подъемного

механизма).

Получен эффект самовыравнивания нагрузки на все ролики благодаря

амортизирующим свойствам подложек сепаратора, что приводит к равномерному

нагружению последних и увеличивает срок их службы, а также к более равномерному износу

крышек платформ и подложек сепараторов.

127

Использован эффект уменьшения сопротивления качению роликов за счет

приложения знакопеременных сил к крышкам, что в конечном итоге увеличивает точность

отработки углов и перемещений крышек и, как результат, повышает точность всей

измерительной системы. Величина прилагаемых сил и частота их приложения зависят от

массы крышек, нагрузки на колесо и амортизационных свойств шины.

По предложенным чертежам сотрудниками кафедры автомобилей и транспортной

инфраструктуры изготовлены ЗПСП, которые эксплуатируются более 12 лет, не имея

нареканий со стороны пользователей.

Выводы. Предложенная конструкция задних поворотно-сдвижных платформ

осмотровых ям участков «развал-схождение» обеспечивает не менее чем трехкратное

повышение ресурса их работы. Кроме того, обеспечивается высокая точность измерения

углов установки колес, что повышает эффективность эксплуатации автомобилей после

технического обслуживания. Предложенная конструкция получила широкое внедрение и

эксплуатируется на ряде станций технического обслуживания автомобилей в Украине.


1. Сахно В. П. Вплив поздовжньої сили у плямі контакту ведучих коліс на курсову

стійкість руху автомобілів / В. П. Сахно, В. Г. Вербицький, В. В. Кондратьєв // Вісник Нац.

техн. ун-ту «ХПІ»: зб. наук. пр. Темат. вип.: Автомобіле- та тракторобудування. – Харків:

НТУ «ХПІ». – 2013. – № 30. – С. 3-9.

2. Балакина Е. В. Наклон плоскости вращения колеса и его влияние на увод

автомобиля / Е. В. Балакина Е.В., Ю. Н. Козлов // Материалы 77-й международной научно-

технической конференции ААИ. – М.: Изд-во МГТУ «МАМИ». – 2012. – С. 25-33.

3. Park S. Effects of camber angle control of front suspension on vehicle dynamic behaviors /

Seong-Jun Park, Jeong-Hyun Sohn // Journal of Mechanical Science and Technology. – 2012. –

Volume 26, Issue 2. – P. 307-313.

4. Штефан Ю. В. Методика оценки параметров углов установки колес на стенде

«КУИДМ-2» и оценка этого влияния на изменение процесса износа шин и покрытия /

Ю. В. Штефан, Г. А. Панарин // Науковедение. – М.: Изд-во ИГУПИТ. – 2013. – № 5 (18). –

C. 130-147.

Воробьев Юрий Анатольевич – к.т.н., проф., професор кафедры автомобилей и

транспортной инфраструктуры, Национальный аэрокосмический университет

им. Н. Е. Жуковского «ХАИ».

Устименко Анатолий Степанович – ведущий инженер кафедры автомобилей и



Клец Дмитрий Михайлович – д.т.н., проф., профессор кафедры автомобилей и



128

УДК 656:681.518.5

Горяинов А.Н., к.т.н., доц.

ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ В СИСТЕМАХ ПЕРЕВОЗКИ

ГРУЗОВ

Выделены группы создания диагностических показателей. Предложены

диагностические показатели для систем грузовых перевозок

Введение. Развитие информационных технологий способствует более точному и

гибкому анализу систем транспорта. Появляются предпосылки использованию

диагностического подхода при рассмотрении работы транспорта в технологических

системах [1].

Актуальность исследования. Диагностика широко используется в различных сферах

деятельности человека. Это касается и транспортной сферы. Однако остается слабо

изученным вопрос диагностики работы транспорта в технологическом аспекте [1]. Поэтому

актуальным является создание базы знаний по этому вопросу.

Постановка задачи. Целью является формирование группы диагностических

показателей, которые могут использоваться при изучении систем транспорта при грузовых

перевозках.

Результаты исследований. В качестве отправной точки принимаем, что

диагностические показатели формируются на основании групп симптомов в разрезе

элементов системы – рис. 1.

Создание диагностических показателей можно сгруппировать в такие направления:

- в рамках отдельных элементов системы (например, показатели для элемента

системы «объекты транспорта» (ОТ));

- в рамках нескольких элементов системы (например, показатели для элементов

системы «объекты транспорта» (ОТ) и «предметы производства» (ПП)).

В каждом направлении показатели могут определяться в границах одной группы

симптомов (например, в рамках группы «изменение времени работы транспортных средств

(ТС)») или в границах нескольких групп симптомов (например, в рамках группы «изменение

времени работы транспортных средств (ТС)» и группы «изменение пробега транспортных

средств (ТС)»).

Далее рассмотрим примеры возможных диагностических показателей. Начнем с

показателей, которые уже используются на транспорте в рамках оценки его работы –

коэффициент использования грузоподъемности (γ) и коэффициент использования пробега

(β). Оба этих показателя определяются в рамках отдельных групп симптомов. Коэффициент

использования грузоподъемности определяется в рамках группы симптомов «изменение

грузоподъемности транспортных средств», коэффициент использования пробега

определяется в рамках группы симптомов «изменение пробега транспортных средств».

Ввиду того, что параметры в группах симптомов подразумевают изменение

(отклонение) от нормативных значений, предлагается учитывать такое отклонение при

расчете диагностических показателей. Приведем пример в табл. 1. Отметим, что

диагностические показатели могут иметь ограничения по использованию (система

ограничений, условия использования).

Далее сравним указанные показатели на конкретных цифрах.

Пример 1.

Ситуация 1) Nq = 3,2 т, Aq = 2,1 т, S

Aq = 2,8 т;

= 2,1 / 3,2 = 0,66;

qd = (2,8 – 2,1) / 3,2 = 0,22.

129

Группы симптомов

Изменение

парка ТС

Изменение

времени ра-

боты ТС

Изменение

грузоподъ-

емности ТС

Изменение

скорости

движения ТС

Изменение

пробега ТС

1. Количество транс-

портных средств

1. Время погрузки

1. Номинальная гру-

зоподъемность

1. Техническая ско-

рость

1 Пробег с грузом

2. Время разгрузки

3. Время движения

4. Время простоя

2. Фактическая гру-

зоподъемность

2. Эксплуатацион-

ная скорость

2. Пробег без груза

объек-

ты

транс-

порта

транс-

портные

техноло-

гии

предметы

производства

(грузы)

объекты

обслужи-

ваемых уча-

стников

Элементы системы

Рисунок 1 – Распределение симптомов по основным элементам системы грузовых перевозок

(базовый вариант)


Aq = 1,9 т;

= 2,7 / 3,2 = 0,84;

qd = (1,9 – 2,7) / 3,2 = - 0,25.


Aq = 3,0 т;

= 3,0 / 3,2 = 0,94;

qd = (3,0 – 3,0) / 3,2 = 0.


Aq = 2,0 т;

= 2,0 / 3,2 = 0,63;

qd = (2,0 – 2,0) / 3,2 = 0.

В ситуации 1 0qd , в ситуации 2 0qd , в ситуации 3 и 4 0qd . Показатель qd

может иметь нулевое значение при любом значении (см. ситуации 3 и 4).

130

Таблица 1 – Примеры трансформации показателей работы транспорта в диагностические

показатели

Показатель Обозначения

Показатель работы транспорта

/A Nq q

Диагностический показатель

( ) /S

q A A Nd q q q

- коэффициент использования грузоподъемности;

,A Nq q - грузоподъемность транспортного средства

соответственно фактическая и номинальная, т; qd -

коэффициент отклонения грузоподъемности; S

Aq -

грузоподъемность транспортного средства по нормативу

(стандарту), т

Показатель работы транспорта

. . . . . ./ ( )L H L H E Rl l l

Диагностический показатель

. . . . . . . .( ) / ( )S S

L L H L H L H E Rd l l l l

- коэффициент использования пробега; . .L Hl - длина

груженого пробега (фактическая), км; . .E Rl - длина

порожнего пробега (фактическая); Ld - коэффициент

отклонения груженого пробега; . .

S

L Hl - длина груженого

пробега по нормативу, км

В определенной степени показатель qd отражает разницу между плановым и

фактическим значением . Однако плановое и фактическое значение показателя (как и

большинства других показателей на транспорте) используются для расчетов, в основном,

экономических результатов. Такие расчеты производятся за определенные плановые

(отчетные) периоды (месяц, квартал, год и др.). В то же время показатель qd в системе

диагностирования может применяться для различных ситуаций и различных промежутков

времени (в зависимости от целей диагностирования).

Пример 2.

Ситуация 1) . .L Hl = 15 км, . .E Rl = 10 км, . .

S

L Hl = 10 км;

= 15 / (15 + 10) = 0,6;

Ld = (10 – 15) / (10 + 10) = -0,25.


S

L Hl = 20 км;

= 15 / (15 + 10) = 0,6;

Ld = (20 – 15) / (20 + 10) = 0,17.


S

L Hl = 20 км;

= 10 / (10 + 15) = 0,4;

Ld = (20 – 10) / (20 + 15) = 0,29.


S

L Hl = 20 км;

= 15 / (10 + 15) = 0,6;

Ld = (20 – 15) / (20 + 15) = 0,14.

В отличие от показателя qd показатель Ld при расчетах может иметь изменяющийся

знаменатель. Это связано с тем, что изменения груженого пробега могут приводить к

изменению порожнего пробега.

Далее предложим ряд других диагностических показателей.

Для группы симптомов «изменение скорости движения ТС»:

( ) /S

V O O Td V V V , (1)

где Vd - коэффициент отклонения эксплуатационной скорости;

131

,S

O OV V - эксплуатационная скорость транспортного средства соответственно по нормативу и

фактическая, км/ч; TV - техническая скорость транспортного средства, км/ч.

Для группы симптомов «изменение времени движения ТС»:

( ) / ( )S S

Tmov mov mov mov idd t t t t , (2)

где Tmovd - коэффициент отклонения времени движения; ,S

mov movt t – время движения

транспортного средства соответственно по нормативу и фактическое, ч; idt время простоя, ч.

Для групп симптомов «изменение времени движения ТС», «изменение скорости

движения ТС»:

. . . .[( )( )] / ( )S S

TV mov mov O O L H E Rd t t V V l l , (3)

. . . .[( ) ( )] / ( )S S S S

TV mov mov O mov O O L H E Rd t t V t V V l l , (4)

где TVd - коэффициент отклонения группы «времени движения – эксплуатационная

скорость» (комплексный показатель).

Формулы (3) и (4) являются альтернативными вариантами расчета. При

использовании формулы (3) целесообразно использовать условия ( ) 0S

mov movt t и

( ) 0S

O OV V .

Аналогично можно предлагать другие диагностические показатели для исследования

систем грузовых перевозок.

Выводы. 1. Диагностические показатели целесообразно разрабатывать в рамках одного или

нескольких элементов системы. При этом возможны комплексные показатели, учитывающие

несколько групп симптомов.

2. Предложены диагностические показатели на основе существующих показателей

работы транспорты и комплексный диагностический показатель.


1. Горяинов, А.Н. Транспортная диагностика. Книга 1. Научные основы транспортной

диагностики (диагностический подход в системах транспорта) [Текст]: монография / А.Н.

Горяинов. – Харьков: НТМТ, 2014. – 291 с. (http://www.logistics-

gr.com/index.php?option=com_content&view=article&id=20294&catid=84&Itemid=197)

Горяинов Алексей Николаевич – к.т.н., доцент, профессор кафедры транспортных

технологий и логистики, Харьковский национальный технический университет сельского

хозяйства имени Петра Василенко.

http://www.logistics-gr.com/index.php?option=com_content&view=article&id=20294&catid=84&Itemid=197

http://www.logistics-gr.com/index.php?option=com_content&view=article&id=20294&catid=84&Itemid=197

132

УДК 656.025.4

Музильов Д.О., к.т.н., доц.; Бережна Н.Г.

ЗАСТОСУВАННЯ ЛОГІСТИЧНОГО ПІДХОДУ ПІД ЧАС ВИБОРУ

СКЛАДУ ЗБИРАЛЬНО-ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСУ

Проаналізовано актуальність застосування логістичного підходу до вибору складу

збирально-транспортного комплексу під час проведення збиральних робіт та

транспортування врожаю до місць переробки або складування. Наведено етапи вирішення

поставлених задач з урахуванням технічних, техніко-експлуатаційних та економічних

показників роботи збирально-транспортного комплексу.

Сучасна українська аграрна промисловість переживає складні часи. Не стабільний

курс гривні, економічний спад купівельної спроможності українців, постійний ріст цін на

енерго й топливні носії ставлять перед керівниками сільськогосподарських підприємств все

більш й більш складні питання: «Як вижити? Що сіяти? Чим сіяти, обробляти, збирати й

транспортувати сільськогосподарські культури, щоб собівартість отриманої продукції була

конкурентоспроможною і приносила прибутки фермі».

Блок 1 1. Обґрунтування актуальності визначення

необхідної марки комбайну для

сільськогосподарського підприємства (СП)

України;

2. Поділ комбайнів на групи, згідно розмірів СП

та технічних характеристик збиральної

техніки;

3. Визначення цілі, об’єкту, предмету та задач

дослідження.

Актуалізація логістичного

підходу під час

обґрунтування складу

збирально-транспортного

комплексу.

Ціль, об’єкт, предмет та

задачі дослідження

Блок 2 1. Аргументація основних техніко-

експлуатаційних характеристик збиральної

техніки;

2. Встановлення закономірностей між часовою

продуктивністю комбайну й

вантажопід’ємністю відповідного

транспортного комплексу;

3. Визначення питомої собівартості перевезення

зернових культур від типу транспортно-

технологічної схеми, що використовується;

4. Вибір модельного ряду комбайнів та

технологій доставки.

Теоретичне обґрунтування

параметрів збирально-

транспортного комплексу

Блок 3 1. Аналіз результатів дослідження, що отримані

із застосуванням наведеної методики

2. Рекомендацій, щодо формування раціональної

структури збирально-транспортного

комплексу

Обґрунтування вибору

технології

Рис. 1 – Структура й задачі дослідження

133

Цим питанням переймаються не тільки виробники сільгосппродукції, а й вчені.

Найчастіше фермери використовують ті технічні можливості, якими вони володіють, або

мають можливість винайняти. Таким чином, склад збирально-транспортного комплексу

(ЗТК) формується без чітких закономірностей.

В той же час, від його кількісного і якісного складу залежить час збирання врожаю й

фінансові витрати, пов’язані з цим процесом. Як зазначено в роботі [1], вибір раціональної

технології доставки врожаю з урахуванням обмежень, а саме нормативного часу збору

врожаю, впливає на час й витрати роботи ЗТК.

В запропонованій роботі надано логістичний підхід до формування структури ЗТК з

урахуванням технічних характеристик фермерських господарств, техніко-експлуатаційних

показників збиральної техніки й автомобілів, а також прослідковано економічну складову

показника ефективності роботи ЗТК. Послідовність задач, що потребують вирішення, із

застосуванням логістичного підходу в дослідженнях, стосовно формування структури ЗТК

надано на рис. 1.

Запропонований логістичний підхід дозволить керівникам не тільки фермерських

господарств, сільськогосподарських підприємств, а також й господарям механізованих

бригад раціонально-обґрунтовано підійти до формування складу ЗТК ще в період підготовки

до робіт по збиранню й транспортуванню врожаю. Наведена методика дозволяє визначити

закономірності у формуванні складу збирально-транспортного комплексу з урахуванням як

технічних, техніко-експлуатаційних так і економічних параметрів роботи комплексу.


1. Музильов Д.О. Критерій формування збирально-транспортного комплексу з

урахуванням сучасних економічних умов агропромислової галузі України [Текст] /

Д.О. Музильов, Н.Г. Бережна, О.В. Кутья // Збірник наукових праць Харків НТУ «ХПІ»,

Серія: «Механіко-технологічні системи та комплекси» No 36(1145)2015, С. 80-83

Музильов Дмитро Олександрович – к.т.н., доцент, доцент кафедри транспортних

технологій і логістики, Харківський національний технічний університет сільського

господарства імені Петра Василенка.

Бережна Наталія Георгіївна – аспірант кафедри транспортних технологій і

логістики, Харківський національний технічний університет сільського господарства імені

Петра Василенка.

134

УДК 656.078

Терещенко О.П., к.т.н., доц.; Поляков А.П., д.т.н., проф.; Терещенко Є.О.

ЗАПРОВАДЖЕННЯ НОВИХ ТА РЕОРГАНІЗАЦІЇ ДІЮЧИХ

МАРШРУТІВ РУХУ ПРИМІСЬКИХ АВТОБУСІВ

Була досліджена діяльність підприємства по організації приміських маршрутних

автобусних перевезень; питання, пов'язані з організацією праці водіїв, диспетчерського

керівництва, з безпекою дорожнього руху. Крім того, було виконано обґрунтування і

впровадження заходів щодо підвищення ефективності перевезень пасажирів на маршрутах

і розрахунок економічного ефекту від впровадження розроблених заходів

Останнім часом постійно зростає значення приміських сполучень в загальній системі

пасажирських перевезень. В малих, середніх і великих містах левову частку приміських

сполучень забезпечує автобусний транспорт. Позитивними рисами автобуса є висока

експлуатаційна мобільність, можливість швидкої зміни траси маршруту, наявність досить

широкого діапазону пасажиромісткості рухливого складу, мінімальні перешкоди руху інших

транспортних засобів.

ТОВ АТП «Слободянюк» на ринку пасажирських перевезень Вінницької області

працює близько 15 років. Під час виконання роботи була досліджена діяльність ТОВ по

організації приміських маршрутних автобусних перевезень; питання, пов'язані з

організацією праці водіїв; з організацією диспетчерського керівництва; з безпекою

дорожнього руху. Крім того, було виконано обґрунтування і впровадження заходів щодо

підвищення ефективності перевезень пасажирів на даному маршруті і розрахунок

економічного ефекту від впровадження розроблених заходів.

Досліджений весь перелік маршрутів, що обслуговує підприємство, його структура та

всі виробничі підрозділи, а також структура існуючого автопарку. Проаналізовані залежності

змін техніко-економічних показників від об’єму перевезень(часу в наряді, наповнення

автобусів, коефіцієнту використання парку та ін.). Аналіз структури доходів від перевезень

пасажирів показав, що їх доля, на відміну від міських маршрутів, декілька знижується на

приміських і міжміських маршрутах, витрати на перевезення збільшуються, підвищуються

витрати на оплату праці водіїв, витрати на паливо, змащувальні та інші експлуатаційні

матеріали, на експлуатаційний ремонт автобусів, витрати на зношування і ремонт шин.

Приведений детальний аналіз маршрутів, як шляхів слідування автобусів з усіма

передбаченими зупинками, виявлені можливі місця затримки руху та небезпечні ділянки.

Лічильно-табличним методом проаналізований пасажиропотік на всіх ділянках кожного

маршруту в будень кожної пори року, у прямому і зворотному напрямку.

За результатами проведених досліджень зроблені висновки про доцільність

запровадження нових маршрутів та реорганізації діючих маршрутів. Запропоновані

модернізовані маршрути руху автобусів, на основі статистичних даних розрахований

можливий пасажиропотік та розподілення його по окремих ділянках маршрутів, з

урахуванням існуючого рухомого складу розрахована оптимальна кількість автобусів по

кожному їх типорозміру з розподіленням їх по маршрутах в залежності від часу доби,

складений розклад руху автобусів по маршрутах. Приведені економічні розрахунки

підтверджують доцільність запропонованих рішень.

Терещенко Олександр Петрович – к.т.н., доцент, доцент кафедри безпеки

життєдіяльності, Вінницький національний технічний університет.

Поляков Андрій Павлович – д.т.н., професор кафедри АТМ, директор «Центру

моніторингу якості освіти та іновацій навчального процесу», Вінницький національний

технічний університет.

Терещенко Єлизавета Олександрівна – студентка, Національний університет

«Львівська політехніка».

135

УДК 621.436

Поляков А.П., д.т.н., проф.; Пушкар О.В.

ЗАСТОСУВАННЯ ТРЕНАЖЕРНИХ КОМПЛЕКСІВ ПРИ ПРОЕКТУВАНІ

ТА РОЗРОБЦІ БОЙОВИХ МАШИН

Розглянуто можливості застосування тренажерних комплексів під час проектування,

розробки та модернізації бойових машин. Це рішення дозволить значно знизити витрати на

розробку нових або модернізацію вже існуючих зразків бойових машин.

На сьогоднішній день застосування тренажерних комплексів широко розповсюджене при

підготовці водіїв автомобілів, а також екіпажів бойових машин. Стрімкий розвиток науки і

техніки призводить до постійної боротьби у розробці та впроваджені, а також модернізації

бойових машин усіх країн світу.

Модернізація, тим більше, розробка бойових машин потребує великих витрат на

проектування, виготовлені та тестування нових чи модернізованих зразків бойової техніки.

Одним із шляхів вирішення цієї проблеми є застосування тренажерів або тренажерних

комплексів, при розробці нових або модернізації існуючих зразків техніки.

Використання тренажерних комплексів при проектуванні або модернізації бойових

машин дасть можливість оцінити вплив зміни характеристик бойової машини на ефективність її

використання, як в мирний час, так і під час застосування її у бойових умовах, використовуючи

для цього комп’ютерне моделювання.

Також використання тренажерного комплексу при проектуванні і модернізації бойових

машин дозволить провести аналіз ефективності використання модернізованої або нової машини

в різних кліматичних, бойових та тактичних умовах її використання. Даний аналіз дасть

характеристику не тільки ефективності але й можливість визначити, що потрібно доробити чи

замінити і тільки після цього впроваджувати його у виробництво.

Виникає питання щодо доцільності розробки самого тренажерного комплексу, який

потребує великих коштів. Проте як ми бачимо серед зразків вітчизняної техніки немає значної

відмінності між різними моделями, особливо під час їх модернізації, яскравим прикладом цього є

танк Т-64 та модернізований танк Т-64БМ «Булат», які досить просто об’єднати в одному

тренажері, при цьому вносячи незначні зміни у програмне забезпечення.

Використання тренажерних комплексів при проектуванні та розробці бойових машин

дасть наступні можливості:

- зменшити витрати на розробку бойової машини;

- зменшити витрати при модернізації бойових машин, шляхом аналізу впливу заміненого

вузла чи агрегату на ефективність та боєготовність бойової машини;

- зменшення витрат при тестуванні;

- зменшення витрат на паливо-мастильні матеріали;

- зменшення часу на розробку та впровадження;

- підвищення безпеки екіпажів.

- підготовки екіпажів бойових машин.

Отже використання тренажерних комплексів при проектуванні та модернізації бойових

машин дає немалий економічний ефект, а також можливість використання тренажерного для

підготовки екіпажів бойових машин.


1. Назаров А.И. Перспективы применения ручных движений в психофизических

экспериментах // Вестник Московского универси- тета. Сер. 14. Психология. – 1988.

2. Рудковський О.М. Інтегрування системи тренажерів у процес бойової підготовки

підрозділів сухопутних військ/ О.М. Рудковський//Військово-технічний збірник. – 2013.

Поляков Андрій Павлович – д.т.н., проф., професор кафедри АТМ, директор «Центру



Пушкар Олексій Васильович – студент, Вінницький національной технічний університет.

136

УДК 618.31.05

Поляков А.П., д.т.н., проф.; Карбівський А.В.

ДОСЛІДЖЕННЯ ЗМІНИ ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ

ДИЗЕЛЯ ЯМЗ-265.10 ШЛЯХОМ ЗМІНИ ПАРАМЕТРІВ РОЗПИЛЮВАЧА

ТА КАМЕРИ ЗГОРАННЯ

Проведено аналіз конструкцій нероздільних камер згоряння дизеля та параметрів

розпилювача, здійснено дослідження їх впливу на зміну техніко-економічних показників

дизеля ЯМЗ-265.10

При згорянні дизельного палива утворюються різні речовини. Їх склад залежить від

конструкції двигуна, його потужності і навантаження. Повне згоряння палива призводить до

істотного зменшення концентрації шкідливих речовин. Воно забезпечується точним

підтриманням складу паливо-повітряної суміші, абсолютною точністю процесу

уприскування і оптимальним завихренням паливо-повітряної суміші.

Сумішоутворення може бути об’ємне або плівкове і в залежності від конструкції

камери згоряння може бути переважаючим той чи інший спосіб. Даний тип дизельного

двигуна використовує об’ємне сумішоутворення з нероздільними камерами згоряння.

Сумішоутворення в основному здійснюється за рахунок струменю палива форсунок з

багатьма отворами і паливо впорскується у камеру згоряння, яка розташована у поршні.

Нерозділені камери згоряння являють собою єдиний об’єм і зазвичай мають просту

форму, яка, як правило, узгоджується з напрямком, розмірами і кількістю паливних факелів

при впорскуванні. Ці камери компактні, мають відносно малу поверхню охолодження,

завдяки чому знижуються втрати теплоти.

Для одержання необхідного складу суміші згідно із способом сумішоутворення

паливна апаратура, конструкція камери згоряння та впускного тракту повинні забезпечувати:

- відповідність форми камери згоряння формі, кількості та напряму паливних факелів;

- утворення при впорскуванні палива краплинок такого розміру, при якому б

досягалось достатньо повне випаровування палива і рівномірний розподіл його по об’єму

камери згоряння;

- утворення організованого руху заряду у камері згоряння, який дозволив би

оптимально здійснювати удосконалене змішування парів і краплинок палива з повітрям.

Для дослідження зміни екологічних показників дизеля ЯМЗ-265.10, використано

наступні параметри розпилювача: 4 отвори діаметром 0,32 мм, 5 отворів діаметром 0,286 мм.

Також проведено розрахунок показників дизеля, щодо типу камер згоряння: циліндричної,

тороїдальної та вихрової. Розрахунок проводився за допомогою програми Дизель-РК. При

здійсненні розрахунків отримано наступні результати.

Техніко-економічні показники дизеля ЯМЗ-265.10 кількість соплових отворів - 4,

діаметр - 0,32 мм, із тороїдальною камерою згоряння: Ne=102 кВт, Ме=514 Нм,

qe=0,26 кг/(кBтгод), РМ=1 г/(кBтгод), NOx=592 ppm. При кількості соплових отворів – 5,

діаметр - 0,286 мм, показники покращуються: Ne=106 кВт, Ме=531 Нм, qe=0,25 кг/(кBтгод),

РМ=0,76 г/(кBтгод), NOx=709 ppm.

При застосуванні циліндричної камери згоряння, техніко-економічні показники

дизеля ЯМЗ-265.10 із кількістю соплових отворів - 4, і діаметром - 0,32 мм становлять:

Ne=102 кВт, Ме=512 Нм, qe=0,26 кг/(кBтгод), РМ=1,02 г/(кBтгод), NOx=578 ppm. При

137

кількості соплових отворів – 5, діаметр - 0,286 мм, показники покращуються: Ne=105 кВт,

Ме=528 Нм, qe=0,252 кг/(кBтгод), РМ=0,81 г/(кBтгод), NOx=687 ppm.

Техніко-економічні показники дизеля ЯМЗ-265.10, кількість соплових отворів - 4,

діаметр - 0,32 мм, із вихревою камерою згоряння: Ne=100 кВт, Ме=502 Нм,

qe=0,27 кг/(кBтгод), РМ=1,14 г/(кBтгод), NOx=517 ppm. При кількості соплових отворів – 5,

діаметр - 0,286 мм, показники покращуються: Ne=104 кВт, Ме=524 Нм, qe=0,26 кг/(кBтгод),

РМ=0,86 г/(кBтгод), NOx=654 ppm.

В результаті виконання даного розрахунку дійшли до висновку, що використання

камери згорання тороїдального типу є найоптимальнішим варіантом, оскільки

забезпечується краще сумішоутворення за рахунок специфічної форми камери, а також

параметри розпилювача з кількістю отворів – 5, та діаметром – 0,286 мм, що створює кращу

дисперсність палива і відповідно повноту згоряння суміші, що відображається на

екологічних показниках дизеля ЯМЗ-265.10.


1. Орлин А.С. Двигатели внутреннего сгорания/ А.С. Орлин, М.Г. Круглов. - 3-е изд. -

М.: Машиностроение, 1980. – 396 с.

2 Вырубов Д.Н. Двигатели внутреннего сгорания: теория поршневых и

комбинированных двигателей / Д.Н. Вырубов. - М.: Машиностроение, 1983. - 278 с.

3. Танатар Д.Б. Дизели. Компоновка и расчет/ Д.Б. Танатар. – Л.: Машиностроение,

1973. – 439 с.

4. Дьяченко Н.X. Теория двигателей внутреннего сгорания / Н.X. Дьяченко,

А.К. Костин, Г.П. Пугачев. - Л.: «Машиностроение», 1974, - 551 с.

Поляков Андрій Павлович – д.т.н., проф., професор кафедри АТМ, директор «Центру



Карбівський Андрій Вікторович – студент кафедри АТМ, Вінницький національний


138

УДК 656.13.07

Поляков А.П., д.т.н., проф.; Караван А.А., Миронюк М.Ю.

АНАЛІЗ МЕТОДІВ ДІАГНОСТИКИ МАТЕРІАЛІВ І КОНСТРУКЦІЙ

ТА ПРОГНОЗУВАННЯ ПОКАЗНИКІВ НАДІЙНОСТІ

На основі прогнозів показників надійності проводиться вибір оптимальних варіантів

конструкції і оптимальної стратегії технічного обслуговування і ремонту; розробка заходів

щодо підвищення надійності; уточнення параметрів та режимів роботи, планування

випуску запасних частин, тобто фактично здійснюється управління надійністю

В даний час налічується більше 150 методів прогнозування, але число основних методів, які використовуються в різних варіаціях, у багато разів менше. Вважають, що зазначені методи базуються на двох крайніх підходах: евристичному і математичному.

Методи прогнозування при оцінці показників надійності застосовуються як до механічних систем, так і зокрема, до автомобілів. Під методом прогнозування розумітимемо спосіб дослідження об'єкту прогнозування, що направлений на розробку прогнозу, під методикою - сукупність одного або декількох методів, та під системою прогнозування - впорядковану сукупність методик засобів їх реалізації. Прогнозування показників надійності механічних систем слід розглядати у вузькому і широкому сенсі.

У вузькому сенсі прогнозування включає визначення показників надійності як характеристик в часі; вважається, що основні початкові дані - це вид конструкції, матеріали і технологія виготовлення деталей, режими навантажень, умови експлуатації, періодичності і об'єми ТО і ремонтів, ціни на деталі та ін. - задані. Прогнозування у вузькому сенсі проводиться після перевірочного розрахунку. Крім цього, накопичені певні статистичні дані про ресурси деталей та агрегатів, тобто передбачається, що є ретроспективна інформація, яка може бути використана для екстраполяції, адаптації ймовірнісно-статистичних моделей і т.п. Очевидно, що в цьому випадку методи прогнозування показників надійності включають, як основні варіанти, різні види розрахунків показників надійності при проектуванні, засновані на фізичних моделях відмов.

В широкому сенсі прогнозування показників надійності розбивається на два етапи: перший - прогноз початкових даних; другий - власне прогноз показників надійності.

Важкість оцінки надійності зростає в багато разів при створенні нових конструкцій, матеріалів, по яких відсутня кількісна інформація. Оскільки при отриманні інформації про результати різних випробувань відбувається уточнення початкових даних, ресурсів і т. п., то прогнозування може бути здійснене тільки у вигляді безперервної прогнозуючої системи.

Математичні формалізовані методи прогнозування підрозділяють на симплексні (прості), статистичні та комбіновані. Основу симплексних методів складають екстраполяції по тимчасових рядах (метод найменших квадратів, експоненціального згладжування та інші). Статистичні методи включають кореляційний та регресійний аналіз, метод групового обліку аргументів, факторний аналіз. Під комбінованим методом мається на увазі синтез варіантів прогнозів, виконаних з використанням математичних і евристичних методів.

Враховуючи, що при прогнозуванні показників надійності на ранніх стадіях проектування немає можливості проведення експериментів з метою розкриття "природної" невизначеності, можливий шлях рішення зводиться до розробки декількох прогнозних методів з метою використання їх в комбінованому прогнозі. Тому вказані математичні методи повинні бути доповнені спеціальними методами і методиками, які умовно можна розділити на три групи.

Перша група спеціальних методів, призначена для прогнозування показників надійності деталей, включає ймовірнісно-статистичні моделі, засновані на феноменологічних явищах та гіпотезах (розрахунки на знос, міцність і т.п.). Проте, як показав аналіз, застосування цих моделей для прогнозування показників надійності вимагає відповідної систематизації і класифікації, а також накопичення і узагальнення досвіду прогнозних розра- хунків стосовно конкретних деталей з метою підвищення їх достовірності і точності.

139

До другої групи слід віднести методи, що є узагальненням екстраполяційних і статистичних методів та що відображають специфіку експлуатаційних відмов, зокрема кореляційні рівняння довговічності для деталей шасі автомобіля. Очевидно, що окремі розробки по кореляційних рівняннях довговічності повинні бути формалізовані у вигляді відповідної методики.

Третю групу спеціальних методів, призначених для прогнозування показників надійності складальних одиниць, агрегатів, та виробів в цілому, складають структурно-функціональні моделі, які в загальному випадку відображають взаємозв'язок і взаємовплив окремих деталей на протікання руйнівних процесів, що приводять до відмов, граничних станів сполучень і т.п. В окремому випадку структурно-функціональна модель може бути побудована з урахуванням показників надійності деталей, що спрогнозовані за допомогою загальних і спеціальних методів першої і другої групи.

На підставі цих прогнозів проводиться розрахунок (моделювання) показників надійності об'єкту, що відновлюється. Багатоваріантність і невизначеність прогнозу визначаються не тільки багатоваріантністю і невизначеністю початкових даних, але й стратегією ремонтів (замін), кореляцією відмов і т.п.

На основі прогнозів показників надійності проводиться вибір оптимальних варіантів конструкції і оптимальної стратегії технічного обслуговування і ремонту; розробка заходів щодо підвищення надійності; уточнення параметрів та режимів роботи: планування випуску запасних частин, тобто фактично здійснюється управління надійністю. Отже, прогнозована інформація повинна використовуватися для рішень, пов'язаних з управлінням надійністю проектованої конструкції.

Процес прийняття рішень в загальному вигляді характеризується, по-перше, наявністю однієї або декількох цілей; по-друге, розробкою альтернативних варіантів рішень; по-третє, вибором раціонального (оптимального) рішення, заснованого на певних критеріях, з урахуванням чинників, що обмежують можливості досягнення мети. Залежно від початкової інформації розрізняють задачі ухвалення рішень в умовах визначеності, ризикута невизначеності. Для вирішення завдань в умовах невизначеності використовується теорія статистичних рішень, яка підрозділяється на два напрями залежно від того є чи немає можливості проведення експериментів в процесі ухвалення рішень.

Розробка заходів щодо управління надійністю на основі прогнозної інформації є типовим завданням ухвалення рішень в умовах невизначеності, залежної від так званих природних чинників, невідомих або відомих з недостатньою точністю у момент ухвалення рішення і обумовлена їх недостатньою вивченістю.

Комплекс теоретичних і прикладних питань, пов'язаних з управлінням надійністю при проектуванні, є логічним продовженням і узагальненням теорії прогнозування показників надійності і представляє, на наш погляд, самостійну проблему. Тому доцільно обмежитися розглядом деяких питань по управлінні надійністю, що безпосередньо відносяться до використання прогнозної інформації про показники надійності в процесі ухвалення рішень.


1. Лукинский В.С. Прогнозирование надежности автомобилей/ В.С.Лукинский – Л.: Политехника, 1991 - 224с.

2. Трикозюк В.А.Повышение надежности автомобиля / В.А. Трикозюк – М.: Транспорт, 1980. - 87 с.

3. Сухарев Э.А. Эксплуатационная надежность машин. Теория, методология, моделирование / Э.А. Сухарев - Ровно: НУВХП, 2006, – 192с.

Поляков Андрій Павлович – д.т.н., проф., професор кафедри АТМ, директор «Центру моніторингу якості освіти та іновацій навчального процесу», Вінницький національний технічний університет.

Караван Андрій Анатолійович – інженер «Центру моніторингу якості освіти та іновацій навчального процесу», аспірант кафедри АТМ, Вінницький національний технічний університет.

Миронюк Микола Юрійович – здобувач, офіцер военно-наукового Штабу командування Повітряних Сил Зброїних Сил України.

Date post:	10-Aug-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	0 times
Download:	0 times

14-15 2016 MATERIALS OF IV-th INTERNATIONAL SCIENTIFIC ...atmconf.vntu.edu.ua/materialy2016.pdf ·...

Documents