Вісник машинобудування та транспорту

Щодо одного підходу до інтеграції штучного інтелекту в методологію аналізу дерева відмов

2026-01-30T10:28:19+02:00

У сучасних умовах інтенсивної експлуатації авіаційного транспорту забезпечення надійності та безвідмовності технічних систем є пріоритетним завданням, безпосередньо пов'язаним із безпекою польотів та економічною ефективністю [1]. Аналіз статистичних даних свідчить, що технічні несправності, посідаючи друге місце серед причин скасування авіарейсів, створюють значні операційні та фінансові ризики. Особливої гостроти проблема набуває в контексті авіаційних двигунів, які є критично важливими компонентами, чиї відмови можуть мати катастрофічні наслідки [1]. Вирішальним фактором також є дефіцит часу між польотами, необхідного для здійснення регламентного технічного обслуговування, що вимагає впровадження достовірних діагностичних методів прогнозування.

Традиційні підходи до оцінки надійності, що базуються на класичних аналітичних моделях (наприклад, експоненціальний закон розподілу), хоча й є фундаментальними, часто виявляються недостатньо чутливими для відображення багатофакторного та нелінійного характеру процесів зносу та відмов у складних сучасних системах [2]. У зв'язку з цим виникла нагальна потреба у розробці інтеграційних методологій, здатних поєднати структурну логіку інженерного аналізу з прогнозованою потужністю штучного інтелекту.

У статті запропоновано інтеграцію різних підходів, що інтегрує класичну методологію аналізу дерева відмов Fault Tree Analysis (FTA) з алгоритмами машинного навчання, а саме рекурентними нейронними мережами типу Long Short-Term Memory (LSTM) [3]. Методологія FTA забезпечує необхідний структурний каркас, встановлюючи причинно-наслідкові зв'язки між базовими подіями (відмовами елементів) та головною подією (відмовою двигуна) через логічні оператори.

Ключова ідея полягає у використанні LSTM-мереж для динамічного прогнозування ймовірності відмови Pi(t+Δt) кожного окремого критичного вузла системи. LSTM-мережі, відомі своєю здатністю ефективно обробляти великі обсяги послідовних даних (часові ряди), навчаються на історичних даних експлуатаційних параметрів двигуна, які включають температуру, тиск, вібрацію та інші критичні показники X_i(t) [4]. Це дозволяє моделі фіксувати складні, довготривалі залежності, що передують фактичній відмові.

Прогнозовані значення ймовірностей відмов P_i (t+Δt) окремих компонентів динамічно підставляються в логічну модель FTA (рівняння P = f (P₁, P₂, ..., P_n)), що дає змогу в режимі реального часу оновлювати інтегральну оцінку надійності всієї системи Psys(t). Цей механізм не лише підвищує точність загального прогнозу, але й дозволяє оперативно здійснювати редукцію FTA, звужуючи коло пошуку найбільш імовірних сценаріїв. Завдяки цьому, інженерно-технічний персонал може швидко ідентифікувати джерело потенційної несправності, що є критично важливим для переходу до технічного обслуговування за фактичним станом та мінімізації ризиків несподіваних відмов.

Аналіз ефективного автомобіля на повітряній подушці

2026-01-30T11:12:07+02:00

Прохідність автомобілів в умовах бездоріжжя можна покращити, зменшивши вертикальне навантаження на опорну поверхню. Реалізувати це можна поєднавши колісний рушій і аеродинамічний компенсатор (повітряний вентилятор направленої дії).

Автомобіль з аеродинамічним компенсатором використовує підйомний вентилятор, який нагнітає повітря в камеру тиску (яка розташована всередині кузова автомобіля), а потім повітря спрямовується до подушки. Повітря, яке надуває подушку, піднімає автомобіль над землею.

Було проведено за допомогою програмного забезпечення Solidworks аналіз впливу аеродинамічного компенсатора на питомий тиск автомобіля на опорну поверхню, звукові навантаження при роботі аеродинамічного компенсатора, навантаження на лопаті вентилятора, а також аналіз внутрішнього потоку у аеродинамічному компенсаторі. Розглядалися два варіанти конструктивної схеми автомобіля з аеродинамічним компенсатором: компенсатор містив два і три вентилятори.

На основі проведеного моделювання для багі з двома і трьома вентиляторами, що складають систему аеродинамічної компенсації, встановлено: основна швидкість потоку повітря при двох вентиляторах досягає близько 60 км/год, в зоні вентилятора 130 км/год, та локально на краях лопаток більше 200 км/год; основна швидкість потоку повітря при трьох вентиляторах досягає близько 80 км/год, в зоні вентилятора 160 км/год, та локально на краях лопаток більше 250 км/год; загальна акустична потужність в основному тримається на рівні 30 дБл, максимальна акустична потужність виникає при трьох вентиляторах в зоні обертання вентилятора та становить від 78 дБл, до 86 дБл; основна швидкість потоку повітря в шахті пропелера повітряної подушки досягає близько 60 км/год, в зоні вентилятора 130 км/год та локально на краях лопаток більше 200 км/год.

Методика синтезу інтегрованої логістично-інформаційної системи доставки зернових культур в умовах цифрової трансформації

2026-01-30T11:33:27+02:00

У статті представлено методику синтезу інтегрованої логістично-інформаційної системи доставки зернових культур, що враховує сучасні виклики цифрової трансформації аграрного сектору. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю підвищення ефективності логістичних процесів, забезпечення простежуваності вантажів, зниження експлуатаційних витрат та відповідності міжнародним стандартам управління якістю і безпечністю (ISO 22000, ДСТУ ISO 9001). Запропонована методика базується на поетапному синтезі системи, що включає формалізацію об’єкта, побудову архітектури, сценарне моделювання, аналітичну оптимізацію та верифікацію.

Система розглядається як багаторівнева структура, що поєднує логістичні, інформаційні та аналітичні компоненти. Логістичний рівень охоплює маршрути, графіки, транспортні засоби та інфраструктуру. Інформаційний рівень включає телематику, IoT-модулі, ERP-інтеграцію та цифровий документообіг. Аналітичний рівень реалізує прогнозування, оптимізацію маршрутів, оцінку ризиків і моніторинг показників ефективності. Особливу увагу приділено сценарному моделюванню, що дозволяє враховувати сезонні, погодні, технічні та організаційні фактори при плануванні перевезень.

У межах дослідження запропоновано математичну модель витрат, функції якості перевезень, обмеження на навантаження та критерії ефективності. Розроблено алгоритм синтезу системи, який забезпечує адаптивність до змін середовища, масштабованість та нормативну відповідність. Проведено верифікацію методики на основі пілотних сценаріїв, що підтвердило зниження витрат, підвищення точності доставки та зменшення втрат якості зерна.

Результати дослідження можуть бути використані для розробки цифрових платформ управління аграрною логістикою, формування технічної документації, акредитаційних матеріалів та впровадження інноваційних рішень у транспортних системах аграрного сектору.

Вимоги ЄС до відповідальності за технічний стан і обслуговування рухомого складу в залічничних транспортних системах в процесі лібералізації ринку: вимоги ЄС та особливості імплетентації в Україні

2026-01-30T16:08:41+02:00

У статті проведено комплексний аналіз вимог нормативно-правових актів Європейського Союзу до безпеки руху на транспорті, зокрема в сфері залізничних транспортних систем. Вивчено основні зако-нодавчі акти та директиви, які регламентують забезпечення безпеки на залізниці в країнах ЄС, зокрема ті, що стосуються технічної сумісності, безпеки перевезень та управління ризиками в процесі функціонування залізничних мереж. Особливу увагу приділено Директиві ЄС 2016/799 «Про безпеку на залізниці», а також Директиві ЄС 2016/797 «Про операційну сумісність залізничної системи в Європейському Союзі», які є основними документами, що формують правову та технічну базу для інтеграції транспортних систем ЄС. У статті окреслено необхідність узгодження українського законодавства з нормами ЄС у контексті безпеки руху, зокрема щодо відповідальності за технічний стан рухомого складу, вимог до його обслуговування та допуску до експлуатації. Проаналізовано процес гармонізації національного законодавства в рамках Угоди про асоціацію між Україною та ЄС, яка передбачає не тільки ін-теграцію стандартів у сфері безпеки, але й розвиток ефективних механізмів публічного управління, що сприятиме реалізації європейських підходів до управління залізничними перевезеннями. Окремо розглянуто важливість запровадження європейської сертифікації організацій, відповідальних за технічне обслуговування рухомого складу (так звані ECM – Entity in Charge of Maintenance), а також необхідність розвитку системи навчання та сертифікації машиністів локомотивів та технічних працівників, що здійснюють обслуговування інфраструктури залізничного транспорту.
Крім того, досліджено особливості імплементації європейських вимог в умовах лібералізації ринку залізничних перевезень в Україні. Процес лібералізації передбачає відкриття ринку для нових операторів, що в свою чергу ставить перед Україною завдання не тільки модернізації технічної інфраструктури, але й створення таких правових та організаційних умов, які забезпечать належний рівень безпеки при більшому рівні конкуренції. Запропоновано конкретні підходи до поетапної імплементації вимог ЄС в умовах поточного стану розвитку залізничної транспортної системи України, враховуючи можливо-сті та виклики, що постають перед країною на етапі інтеграції.

Гідроімпульсний привод вібропреса з двокаскадним п’ятилінійним генератором імпульсів тиску з параметричним керуванням його другим каскадом

2026-02-02T12:20:04+02:00

За результатами виконаного теоретичного дослідження існуючих конструкцій вібропресового обладнання на базі Аналіз теоретичних та експериментальних досліджень гідроімпульсного приводу технологічних вібраційних і віброударних машин (віброрізання та деформаційного зміцнення поверхонь деталей машин, гідроімпульсних вібраторів тощо) показав, що гідроімпульсний привод дозволяє реалізувати різноманітні вібраційні технології в широкому діапазоні технічного застосування та з регульованим вібронавантаженням об’єктів технологічного впливу. За результатами виконаного теоретичного дослідження існуючих конструкцій вібропресового обладнання на базі гідроімпульсного приводу розроблено принципову та конструктивну схеми гідроімпульсного вібропреса з двокаскадним п’ятилінійним генератором імпульсів тиску з параметричним керуванням його другим каскадом і виконавчою ланкою з приводом вібростола вібропреса від поршневого гідроциліндра та навантаженням об’єкта технологічного впливу гідроімпульсного приводу від плунжерного гідроциліндра, корпус якого встановлено на архітраві вібропреса, а плунжер кінематично зв’язаний з рухомою траверсою вібропреса.
В статті представлений опис роботи розробленої нової конструкції гідроімпульсного вібропреса з двокаскадним п’ятилінійним генератором імпульсів тиску з параметричним керуванням його другим каскадом та приведені основні розрахункові залежності, згідно яких можна розрахувати основні геометричні та силові параметри розробленої конструкції приводу. Таке конструктивне рішення забезпечує розширення технічних і технологічних можливостей гідроімпульсного приводу, адже забезпечує високошвидкісний режим вібропереміщення виконавчої ланки – вібростола вібропреса в поєднанні з гідравлічним навантаженням об’єкта технологічного впливу від додаткового плунжерного гідроциліндра, встановленого на архітраві вібропреса, плунжер якого приводить в рух рухому траверсу вібропреса

Інтеграція цифрових двійників у системи керування транспортом

2026-02-02T12:48:52+02:00

Дослідження спрямоване на огляд ключових функцій, необхідних для побудови моделей прогнозного обслуговування, що використовують цифрові двійники (ЦД), з метою слугувати прискорювачем для майбутніх первинних досліджень у цій галузі. Також воно має на меті усунути прогалину щодо ЦД в автомобільній галузі, представивши поточний стан цифрової інтеграції для вантажних, пасажирських та автономних транспортних засобів, а також оцінити їх рівень зрілості за допомогою інструменту оцінки зрілості. Очікується, що результати цього дослідження стануть теоретичною основою для розуміння сучасних тенденцій методів, які використовуються. оскільки прогнозне обслуговування та цифрові двійники швидко розвиваються.
Також в роботі розглядаються питання швидкого зростання обсягу даних цифрових датчиків від машин та доступності використання цих даних через Інтернет речей (ІоT), що дозволяє підприємствам приймати рішення на основі даних. Розглядається потенціал цифрового двійника в оцінці реакції фізичної системи на неочікувану подію до її настання. Аналізуються останні тенденції підвищення ефективності на основі ЦД для вантажних, громадських та автономних транспортних засобів. Обговорюються різні типи цифрових двійників (прототип, унікальний, агрегат) залежно від стадії розробки продукту та його ЦД, а також їхній потенціал у контексті транспортних засобів. Розглянуто шість рівнів зрілості ЦД.
Крім того, акцент зроблено на інтеграції цифрових двійників у системи керування транспортом. Також акцентується увага на тому, що цифрові двійники забезпечують представлення фізичної машини в режимі реального часу та генерують дані, які може використовувати алгоритм прогнозного обслуговування. Висвітлюється використання ЦД для різних застосувань, від моніторингу стану акумулятора до забезпечення повністю автономної експлуатації транспортних засобів. Отже цифрові двійники повинні безперешкодно інтегруватися у існуючі системи управління технічним обслуговуванням.

Тенденції розвитку систем керування адаптивного вмонтованого гідроприводу стрічкового конвеєра

2026-02-03T12:24:55+02:00

Стрічкові конвеєри, які використовуються у будівництві, харчовій та гірничо-видобувній промисловості, машинобудуванні, логістиці, сільському господарстві, зокрема в сільськогосподарських мобільних машинах, функціонують в умовах непостійних та змінних навантажень. Робоче навантаження на робочій ланці характеризуються високою нерівномірністю і може перевищувати більш ніж вдвічі номінальне. Такі режими навантаження, які сприймаються приводом, спричиняють спрацювання запобіжних клапанів у гідравлічних приводах та аварійну зупинку конвеєра, а в електричних приводах, які не оснащені муфтою межового моменту, поламку його конструктивних елементів. В роботі наведено тенденції розвитку систем керування адаптивного вмонтованого гідравлічного приводу стрічкового конвеєра, який спроєктовано за схемою з резервуванням за крутним моментом, в контексті розв’язку технічних задач, що виникають під час експлуатації цих транспортних засобів. Подано конструктивні схеми систем керування адаптивних гідроприводів на основі клапанів прямої і непрямої дії, які за перевищення тиску до величини налаштування автоматично вмикають, а за його пониження до величини налаштування сенсора, вимикають додатковий гідромотор. Наведено основні результати теорети-чних досліджень таких механічних систем, які показують ефективність їх застосування у відповідних режимах експлуатації транспортних засобів, зокрема на таких мобільних машинах як буртоукладник. Для системи керування стабілізації швидкості руху стрічки конвеєра розроблено нову гідрокінематичну схему приводу, запірно-розподільний пристрій якого оснащено спеціальним датчиком типу геркон, який забезпечує керування подачею робочої рідини від додаткового насоса у нагнітальну гідролінію гідравлічної системи під час зростання навантаження до величини, на яку налаштований сенсор пристрою керування. Таким чином, в умовах перевантаження забезпечується безупинна робота конвеєра і регулюванням витратами робочої рідини підтримується стабільна швидкість руху стрічки, що сприяє підвищенню продуктивності його роботи.

Вплив упорного обмеження автоматичної подачі довгомірної заготовки на точність її осьового позиціювання в токарному верстаті

2026-02-03T12:46:56+02:00

Представлено вплив упорного обмеження автоматичної подачі довгомірного прутка на точність його осьового позиціювання в токарному верстаті. Показано, що жорсткий упор формує нестаціонарний режим де удар змінює граничну умову на вільному кінці прутка, збуджує поздовжні хвилі напружень та спричиняє фазозалежну компресію, яка випадково захоплюється затискним патроном. Виведено критерій безвідскокового режиму та еквівалентну межу швидкості наближення прутка, що слугують інструментами добору режимів подачі з урахуванням його довжини, жорсткості та сил тертя. Отримано вираз для знаходження залишкової динамічної похибки, яка визначає потребу у мінімальній витримці часу для зменшення амплітуди коливань. Аналітично показано немонотонну залежність параметрів процесу осьового позиціювання від фактичної довжини прутка, що подається. Показано принципову неможливість забезпечити сталу «нульову» базу пасивним упором упродовж циклу витрати прутка через зміну його маси та жорсткості, зміну тертя та деградацію контакту з упором. Практична цінність отриманих результатів полягає також у можливостях: обчислювати швидкість підходу прутка до упору, необхідну величину зусилля проштовхування прутка для заданих значень його фактичної довжини; визначати часову витримку затухання коливань; оцінювати вплив жорсткості упора на зменшення компресії прутка; обґрунтувати перехід до активної схеми осьового позиціювання.
Новизна отриманих результатів полягає у трактуванні взаємодії елементів системи «штовхач-пруток-упор» як задачі узгодження хвильових імпедансів із явним критерієм безвідскоковості та у введенні огинаючої максимальних зміщень прутка при відскоках як інженерної метрики гарантованої похибки на момент затиску. Запропонований підхід формує теоретичну основу для синтезу режимів подачі та конструктивних параметрів упора і відкриває можливість побудови замкнених систем керування.
Keywords: machine tool, optimization of cutting, modeling of part dimensional errors; system regularities, feed reliability, precision machining of rotating bodies, automation of the control system, stability of the dynamic system, surface accuracy, vibration prediction, stability and failure analysis, cutting edge position.

Алгоритмізація розрахунку гладких калібрів для контролю отворів із використанням цифрових методів проектування

2026-02-03T13:08:08+02:00

У статті вирішено актуальну науково-прикладну задачу алгоритмізації розрахунку гладких граничних калібрів, призначених для контролю отворів у машинобудуванні, із застосуванням сучасних цифрових методів проєктування. Обґрунтовано, що в умовах переходу до концепції «Індустрія 4.0» традиційні детерміновані методи розрахунку параметрів контрольного інструменту потребують доповнення імовірнісними моделями для забезпечення надійності геометричного контролю.

Авторами розроблено та формалізовано нормативний алгоритм визначення граничних розмірів прохідних і непрохідних калібрів, який базується на вимогах національних та міжнародних стандартів ДСТУ ISO 286 та ISO 1938-1. Алгоритм представлений у структурованій табличній формі, що дозволяє легко інтегрувати його в автоматизовані системи проєктування (CAD) та системи управління якістю на базі табличних процесорів. Особливу увагу приділено однозначності визначення меж допусків виготовлення та зношування прохідного калібру як базових параметрів для подальшого цифрового моделювання.

Наукова новизна роботи полягає в розробці ризик-орієнтованої імовірнісної моделі оцінки помилок атрибутивного контролю. На відміну від класичного підходу, де допуск на зношування розглядається як фіксований геометричний запас, запропонована модель враховує стохастичну природу технологічного процесу (варіацію розмірів деталей у партії) та випадковий характер зношування робочих поверхонь калібру. Використання функції нормального розподілу дозволило встановити математичний зв’язок між поточним станом калібру та ймовірністю пропуску браку (ризиком споживача).

Запропоновано авторську методику визначення експлуатаційного граничного зносу прохідного калібру, що базується на встановленні допустимого рівня ризику . Це дозволяє перейти від формального вилучення інструменту з експлуатації до обґрунтованого управління його ресурсом залежно від критичності контрольованого з’єднання та економічних чинників. Виконано економічну інтерпретацію результатів у контексті ризик-менеджменту згідно з принципами ДСТУ ISO 9001:2015, де показано вплив помилок контролю на сумарні витрати виробництва.

Практична апробація методики на прикладі розрахунку калібрів для контролю отвору 30H7 підтвердила, що ризик-орієнтований підхід забезпечує вищу надійність контролю в умовах дрейфу параметрів технологічного процесу. Результати дослідження можуть бути впроваджені на машинобудівних підприємствах для цифровізації метрологічного забезпечення та оптимізації витрат на контрольний інструментарій.

Мікромеханічні аспекти та шляхи підвищення ефективності процесу ущільнення дисперсних матеріалів

2026-02-02T13:25:04+02:00

Якісне ущільнення дисперсних матеріалів є критично важливим етапом для забезпечення довговічності та експлуатаційної надійності кінцевого виробу. Метою даного дослідження є синтез та аналіз сучасних наукових праць, присвячених мікромеханічним механізмам ущільнення, що базуються на методі дискретних елементів (DEM) та підтверджені лабораторними випробуваннями, для визначення ключових параметрів оптимізації процесу. Результати показують, що ущільнення є процесом перегрупування та перерозподілу частинок, який призводить до заповнення пор та формування стабільного силового каркаса. Розглядається поняття "точки блокування ущільнення", яка відповідає моменту досягнення піку динамічної жорсткості матеріалу. На мікрорівні цей стан характеризується досягненням стабільної горизонтальної орієнтації близько 60% великих частинок, що свідчить про формування стійкого скелета. Досліджено негативні наслідки переущільнення, яке настає після досягнення піку динамічної жорсткості матеріалу. Подальший вплив призводить не до покращення, а до деградації матеріалу через шліфування поверхні великих частинок та руйнування сформованого каркасу, що веде до зниження механічних властивостей. Проаналізовано вплив ключових параметрів, таких як частота вібрації, тиск обтиснення та гранулометричний склад, на напружений стан і перманентну деформацію. Встановлено, що оптимізація цих параметрів дозволяє максимізувати корисну енергію ущільнення, зокрема енергію ковзання при коченні, яка є найефективнішою для дисипації. Практична цінність дослідження полягає у створенні наукової основи для розробки оптимізованих технологій ущільнення, що дозволяють досягти максимальної несучої здатності матеріалу, уникаючи його пошкодження та забезпечуючи довготривалу стабільність виробів. Таким чином, дана робота закладає фундаментальну мікромеханічну основу для розробки передових технологій ущільнення.