ИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО. ТЕХНИКА В ЦЕЛОМ

Приведен материал для дополнительных занятий по курсу «Научная работа студентов», который основан на работах в области ультразвукового контроля, позволяющих студентам получить практические навыки измерения акустических параметров ультразвуковых волн, построения диаграммы направленности преобразователей.

Пособие предназначено для самостоятельной проработки студентами дисциплины «Ожижители природного газа». Приведено описание термодинамических основ энтропийно-статистического анализа. Рассмотрены необходимые исходные данные и среднестатистические величины, используемые в расчете установок. Показана общая последовательность определения дополнительных затрат работы для компенсации производства энтропии в различных элементах установки сжижения природного газа, в том числе в цикле с предварительным охлаждением парокомпрессионной холодильной машины. Даны вопросы и задания для самоконтроля.

Изложены краткие сведения о материалах с особыми магнитными и электрическими свойствами, которые применяют в современных конструкциях приборов и устройств. Приведена классификация пермаллоев, а также магнитотвердых материалов. Показано влияние химического состава и технологических факторов на свойства порошковых магнитомягких ферритов. Приведена методика экспериментального определения магнитных и электрических свойств материалов. Выполнение конкретных заданий на лабораторных занятиях направлено на установление закономерных связей, раскрывающих влияние химического состава и условий обработки на структурное состояние и свойства магнитомягких и магнитотвердых материалов, а также проводников электрического тока.

Издание является первым в серии учебных пособий «Лекции по актуальному перспективному материаловедению». Представлены теоретические основы и прикладные аспекты науки «Материаловедение». В доступной форме рассмотрены закономерности формирования структуры и способы управления свойствами материалов. Детально описан широкий спектр конструкционных материалов, их характерные свойства и области применения.

Представлен значительный объем информации по современным наукоемким процессам аддитивных технологий, применяемых в машиностроении. Особое внимание уделено лазерным аддитивным технологиям стереолитографии, селективного лазерного плавления и прямого лазерного осаждения материала. Рассмотрены физические основы процессов, их технологические особенности и оборудование для промышленной реализации.

Приведена методика использования метода конечных элементов при разработке технологических процессов ковки и объемной штамповки. Значительное место уделено особенностям реализации метода конечных элементов в программе QForm — одном из наиболее востребованных программных продуктов для моделирования технологических процессов обработки давлением объемных заготовок. Показаны источники возможных ошибок при моделировании. Рассмотрены средства анализа результатов моделирования и интерпретации результатов расчета, настройки параметров расчета, примеры моделирования с использованием программы QForm. Приведены базовые материалы по основам физики и механики пластической деформации, технологии ковки и объемной штамповки, технологическим особенностям кузнечно-штамповочного оборудования. В конце каждого раздела пособия даны вопросы и задания для самоконтроля.

Даны описание и анализ систем автоматизированного управления качеством изделий. Рассмотрены особенности возникновения составляющих погрешностей обработки в условиях комплексной автоматизации.

Издание содержит материалы по выполнению лабораторной работы, посвященной экспериментальному исследованию теплового насоса воздух — вода. Приведено описание лабораторного стенда, его основных элементов, изложена методика проведения испытаний и обработки экспериментальных данных.

Рассмотрены метод очистки воды обратным осмосом и методика определения режимов работы обратноосмотической установки.

Издание предназначено для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Методы расчета и проектирования наземных транспортно-технологических средств (Ч. 2. Машины непрерывного транспорта)». Представлены основные положения теории транспортерных лент. Приведены конструкция транспортерной ленты, ее технические требования и свойства. Указаны порядок расчета, а также экспериментальное определение прочности транспортерной резинотканевой ленты. Даны задания и порядок выполнения работы, требования к содержанию отчета.

Исследован процесс отдачи при стрельбе одиночным выстрелом автоматической пушки методом скоростной видеорегистрации. Отработка результатов высокоскоростной съемки проведена в программе TEMA Motion. Выполнен расчет параметров торможенного отката, проведена оценка погрешности метода измерений.

Представлены теоретические сведения о двухканатных грейферах и даны рекомендации по выполнению лабораторной работы, включающей исследование усилий в канатах двухканатного грейфера при совершении им рабочего цикла.

Дано описание лабораторного стенда для испытания воздушного нагнетателя диагонального типа, работающего в составе системы кондиционирования воздуха летательных аппаратов. Представлена методика пересчета рабочей характеристики нагнетателя, работающего при переменных параметрах и на различных веществах.

Рассмотрена методика испытания канального вентилятора, входящего в состав систем кондиционирования воздуха различных объектов. Приведено описание лабораторного стенда. Представлен порядок проведения лабораторной работы и обработки экспериментальных данных.

В предлагаемой вниманию читателей монографии впервые в отечественной и мировой литературе рассмотрена в широком аспекте многостадийная модель флотации, предложенная автором более 30 лет назад. Показаны возможности ее использования в различных направлениях флотационной очистки воды, сгущения осадков и обогащения полезных ископаемых. Широко освещены вопросы, касающиеся нового флотационного оборудования в виде флотокомбайнов, разработанных на основе модели многостадийной флотации. Указаны перспективы и пути интенсификации флотационных процессов очистки воды.

Издание предназначено для выполнения лабораторных работ по дисциплинам «Методы расчета и проектирования наземных транспортно-технологических средств (Ч. 2. Машины непрерывного транспорта)», «Модули для паллетированных грузов» и «Конструирование элементов грузоподъемных машин». Рассмотрена конструкция транспортирующей системы, состоящей из различных видов транспортирующих машин (роликовые конвейеры, ленточный конвейер и др.) и определены ее основные характеристики.

Дано описание устройства и работы источников питания для дуговой сварки, приведены методики измерения внешних вольт-амперных характеристик, правила настройки и использования оборудования для измерения электрических параметров источников питания.

Кратко рассмотрены основные механизмы разрушения прозрачных сред под действием импульсов лазерного излучения. Приведено описание методики экспериментального определения порога пробоя прозрачных диэлектриков.

Предлагаемое учебное пособие содержит описание физических основ и методов акустико-эмиссионного контроля и вибродиагностики опасных производственных объектов. Рассмотрены методики оценки технического состояния диагностируемых объектов. Приведены примеры составления заключения по экспертизе промышленной безопасности опасных производственных объектов и определения безопасных режимов их эксплуатации.

Рассмотрены компоненты гидропривода, гидрофицированное прокатное оборудование, устройство типового пневмопривода, пневматические и гидропневматические механизмы. Пособие предназначено для самостоятельной проработки студентами дисциплины «Гидро- и пневмопривод металлургических машин».

Представлены рекомендации для выполнения выпускной квалификационной работы (ВКР) магистра по направлению 22.04.01 «Материаловедение и технологии материалов». Обоснована важность способности студента к самостоятельной работе. Показана роль научного руководителя ВКР, заключающаяся в формировании у магистранта способностей самостоятельно вести научный поиск, ставить и решать профессиональные задачи, профессионально излагать специальную информацию, научно аргументировать и защищать свою точку зрения, опираясь на сформированные компетенции.

Рассмотрены основные показатели прочности, надежности и долговечности для одной из основных деталей машин — зубчатых колес, которые следует учитывать при выборе материалов для их изготовления и способов дополнительного упрочнения. Раскрыт алгоритм выбора марки стали и технологии термической и химико-термической обработки с учетом критериев прочности, надежности и долговечности.

Рассмотрены воздухораспределительные устройства различного типа, входящие в состав систем кондиционирования воздуха разных объектов, расчет и инструментальное определение геометрических параметров струй. Дано описание лабораторного стенда, изложена методика проведения испытаний и обработки экспериментальных данных.

Дано описание лабораторных работ, посвященных изучению принципов построения и функционирования взрывных устройств, предназначенных для сварки взрывом плоских пластин (модуль 1), а также для взрывного прессования плоских и осесимметричных заготовок из порошкообразных материалов (модуль 2).

В сборник включены доклады, представленные на Одиннадцатой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России», которая состоялась в сентябре 2018 г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Структура сборника отражает тематическую направленность конференции. Тексты докладов размещены в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.RU.

Представлена краткая история становления и развития учебной специальности «Боеприпасы и взрыватели». Приведены основные понятия и определения физики взрыва и высокоскоростного удара. Изложена общая ознакомительная информация о номенклатуре и принципах функционирования комплексов вооружения. Описаны основные типы средств поражения и боеприпасов.

Во втором томе приведены характеристики эффективности действия рассмотренных в первом томе видов боеприпасов. Изложены основные понятия, принципы применения оружия нелетального действия. Рассмотрены классификация устройств и принципы действия взрывателей (взрывательных устройств) боеприпасов различного назначения, а также общие сведения о средствах инициирования. Описаны конструктивно-схемные решения, процессы функционирования и параметры действия бетонобойных боеприпасов, боеприпасов вспомогательного назначения, а также устройств динамической защиты. Содержание учебника соответствует курсу лекций, читаемых авторами в МГТУ им. Н.Э. Баумана, а также многочисленным публикациям, посвя щенным исследованиям и разработкам средств поражения и боеприпасов.

В первом томе в систематизированном виде изложена классификация боеприпасов и средств поражения, описаны характеристики эффективности их действия. Дана классификация осколочных, фугасных и кумулятивных боеприпасов, боеприпасов с направленными потоками поражающих элементов и боеприпасов объемного взрыва, а также подробно рассмотрены конструктивно-схемные решения, процессы функционирования и параметры действия указанных боеприпасов. Содержание учебника соответствует курсу лекций, читаемых авторами в МГТУ им. Н.Э. Баумана, а также многочисленным публикациям, посвященным исследованиям и разработкам средств поражения и боеприпасов.

Изложены теоретические основы анализа и управления техногенными и природными рисками. Показан единый научно-методический подход к решению задач анализа риска возникновения чрезвычайных ситуаций. Рассмотрены основные характеристики природных и техногенных опасностей, причины отказов технических систем. Приведены методы исследования надежности технических систем и типовые примеры расчетов, методы оценки и анализа рисков в техногенной и природной сферах с применением ГИС‑технологий, расчетно-аналитический и статистический подходы к зонированию по риску объектов и территорий. Рассмотрены экономические аспекты управления безопасностью. Соответствует курсу лекций, читаемому в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Представлены описания абсорбционных холодильных машин. Рассмотрены области применения холодильных машин и их основные параметры, а также типы и конструктивные схемы холодильных машин, конструкции их основных аппаратов. Изложены методики расчета циклов холодильных машин и их основных аппаратов. Приведены описания выполнения домашних заданий, посвященных указанным расчетам.

Приведены основные понятия качества и надежности сварных соединений и изделий, понятия вероятностной оценки достоверности контроля качества. Рассмотрены способы повышения качества сварки. Изложены цели и задачи, решаемые в области управления качеством сварочных процессов. Представлены некоторые положения теории вероятностей и математической статистики, примеры их применения для контроля качества сварки, а также основные методы статистического анализа, методы регулирования качеством и расчета объема выборки при проведении приемочного контроля. Указаны правила вероятностной оценки достоверности контроля качества. Даны схемы проведения комплексного контроля качества и оценки его достоверности и эффективности. Охарактеризованы технологическая и эксплуатационная модели оценки норм допустимости дефектов. Проанализировано влияние различных дефектов на работоспособность сварных соединений.

Пособие предназначено для самостоятельной реализации алгоритма и процедуры определения характеристик эксплуатационных нагрузочных режимов и показателей, используемых при оценке эффективности системы виброизоляции наземных транспортно-технологических комплексов. Решение этой задачи выполняется в частотной области с учетом нелинейных характеристик основного блока виброизоляции при случайном возмущении от микропрофиля дорожной поверхности. В данном случае для получения выходных характеристик динамической системы используются три метода статистической линеаризации. Результаты решения задачи представляются в виде раздельночастотной и интегральной оценок вибрационной безопасности, параметров нагрузочного режима.

Приведены сведения, необходимые для выбора подшипников качения по заданным условиям их эксплуатации. Изложены новые методы расчетов опор с подшипниками качения в соответствии с действующими в настоящее время межгосударственными стандартами. Даны рекомендации по проектированию опор и типовые примеры расчетов. Издание соответствует программе курса «Основы конструирования машин».

Рассмотрены основные типы планетарно-цевочных передач, приведены зависимости для их кинематического расчета и построения профилей зубьев, изложены методы силового расчета зацепления и различных узлов планетарно-цевочных редукторов.

Приведены основные сведения о количественных критериях надежности восстанавливаемых и невосстанавливаемых изделий, законах распределения срока их службы, способах резервирования и надежности конструкций и отдельных типов деталей машин. Для каждой темы рассмотрены типовые задачи и их решения. Представлены задачи для самостоятельного решения, имеющие различный уровень сложности.

Изложены методы проектирования машин и механизмов на основе формирования целевых функций в виде критериев оптимальности, таких как расход энергии, габаритные размеры, время разгона машин. Акцентировано внимание на методах повышения экономичности машин с рекуперацией энергии торможения. В каждом разделе пособия приведены вопросы для самоконтроля.

Рассмотрена методика использования программ расчетов в системе MathCAD при проектировании и анализе планетарных и кулачковых механизмов с помощью ЭВМ по нескольким качественным показателям. Приведены алгоритмы программ, которые целесообразно использовать для проведения расчетов в процессе практических занятий с применением ЭВМ в специализированной аудитории, оснащенной электронной интерактивной доской.

Издание содержит описание восьми лабораторных работ по курсу «Теория механизмов и машин». Приведены краткие теоретические сведения, необходимые для понимания физической сущности тех разделов дисциплины, которые подкрепляются экспериментальными исследованиями, а также описания моделей и лабораторных установок, указаны порядок проведения работ и требования к отчетности по ним.

Рассмотрены некорректные обратные задачи статистической динамики, задачи по структурному анализу траекторий случайных процессов, задачи статистического диагностирования конструкций, а также методы расчета конструкций, находящихся в условиях интенсивной коррозии и интенсивных нерегулярных воздействий. Для решения нелинейных задач рассмотрены методы марковских процессов, методы уравнений Фоккера — Планка — Колмогорова, методы статистической линеаризации. Приведены задачи по оптимизации параметров машин и конструкций и их решения.

Пособие предназначено для выполнения домашнего задания «Колебания систем с одной степенью свободы» по первому модулю дисциплин «Динамика транспортных средств» и «Динамика механических систем». Приведен пример выполнения домашнего задания, представлены контрольные вопросы для подготовки к защите домашнего задания, критерии качества его выполнения, а также варианты домашнего задания.

Предназначено для самостоятельной подготовки к выполнению лабораторной работы «Качество системы стабилизации курса самолета» по дисциплине «Управление техническими системами». Издание будет способствовать углубленному изучению раздела «Качество управления линейными системами автоматического регулирования (САР)» указанной дисциплины, освоению интегрального метода оценки качества САР, приобретению навыков построения системы дифференциальных уравнений, описывающих поведение САР, синтеза и построения структурных схем, соответствующих этим уравнениям, редактирования параметров, получения, визуализации и анализа результатов расчетов, формулировки выводов о характере и качестве переходных процессов САР.

Кратко изложен материал разделов «Синтез эвольвентных зубчатых передач», «Кинематика планетарных зубчатых механизмов» и «Синтез кулачковых механизмов» дисциплины «Теория механизмов и машин», необходимый для прохождения студентами рубежного контроля знаний. Рассмотрены примеры решения типовых задач применительно к зубчатым и кулачковым механизмам, предложены задачи для самостоятельного решения.

Рассмотрены основные показатели прочности, надежности и долговечности валов и осей, которые следует учитывать при выборе материала для их изготовления и метода дополнительного упрочнения. Обоснована необходимость рассмотрения критериев конструкционной прочности материалов для обеспечения надежной и долговечной работы валов.

Представлены лабораторные работы по дисциплине «Техническая диагностика машин» по тарировке тензодатчиков, исследованию собственных изгибных колебаний консольной балки с сосредоточенной и распределенной массой, а также по вибродиагностике изнашивания червячного зацепления. Материалы по каждой лабораторной работе содержат теоретическую и экспериментальную части, а также контрольные вопросы.

Приведены конструкции узлов и деталей машин общепромышленного применения, а также важные справочные данные. Рассмотрены разъемные и неразъемные соединения, передачи зацеплением (зубчатые, червячные, планетарные, волновые, цевочные), валы, подшипники качения и скольжения, муфты, а также вопросы триботехники. Даны рекомендации по выполнению рабочих чертежей типовых деталей машин.

В настоящее время фрезерование является одним из основных рабочих процессов, применяемых при строительстве и ремонте автомобильных дорог. При выполнении технологической операции на рабочем органе возникают резко переменные, случайные нагрузки. Это связано с периодическим характером взаимодействия режущих элементов с обрабатываемым материалом и случайным характером условий и режимов работы агрегата. В статье рассмотрена модель формирования момента сопротивления на фрезе. Представлен случай, когда она состоит из участков, каждый из которых имеет несколько плоскостей резания и различное число ножей, равномерно расположенных в плоскости. В статье предложена аналитическая методика определения взаимных спектральных плотностей моментов сопротивления, формируемых на различных участках, которая позволяет на стадии проектирования рассчитывать спектральную плотность момента на рабочем органе с учетом его конструкции, угловой скорости, случайной изменчивости физико-механических свойств обрабатываемой среды, глубины фрезерования. Вероятностные характеристики нагрузок на фрезе служат исходной информацией для динамического анализа системы привода и конструкции агрегата, его прочностного анализа, выбора оптимальных параметров и режимов работы.

Величины действующих внешних нагрузок и воздействий на мобильную машину зависят от текущего режима движения и его параметров. В статье представлены подходы к имитационному моделированию режимов движения мобильной транспортно-технологической машины. Моделирование включает два этапа. На первом этапе с помощью имитационной модели определяются параметры режимов движения (порядок чередования различных режимов движения, скорости машины, продолжительность режимов) На втором этапе с помощью математической модели динамики исследуются рабочие процессы мобильной транспортно-технологической машины. Результаты моделирования представляют собой совокупность значений параметров движения, а также реализации процесса динамической нагруженности.

В статье рассмотрен вопрос создания параметрической детали в Autodesk Invevtor с применением технологии iLogic. Представлен алгоритм и инструменты создания управляемых 3D-моделей с помощью iLogic на примере проектирования 3D-модели зубчатого колеса. В зависимости от исходных данных, которыми являются передаваемый крутящий момент, передаточное число и допускаемое контактное напряжение, в файле детали Autodesk Inventor проводится проектный и проверочный расчет зубчатого колеса, в результате которого, при каждом изменении исходных данных 3D-модель перестраивается и на экран выводятся ее геометрические параметры и масса. Создан удобный интерфейс диалоговых окон ввода исходных данных и вывода результатов расчета детали. Приведены примеры исследований, проведенных с помощью созданного программного продукта в Autodesk Invevtor с применением iLogic, проведен анализ изменения геометрических и физических параметров зубчатого колеса при различных комбинациях исходных данных, приведены данные о быстродействии созданного программного продукта. Параметризация трехмерных моделей с применением технологии iLogic позволит инженеру в короткие сроки решать различные исследовательские и оптимизационные задачи, создавать библиотеки типовых и стандартных изделий в CAD-программе, получать быстрое перестроение геометрии изделия, которое происходит на основе созданных расчетов внутри CAD-программы.

Известный недостаток пневматических шин, заключающийся в потере их работоспособности при сквозных механических повреждениях, определяет необходимость поиска принципиально новых конструктивных решений автомобильных колёс для повышения безопасности автомобилей и живучести специальной колёсной техники, одним из которых является применение безвоздушных шин из эластичных полимерных материалов. На кафедре машиностроения и транспорта Братского государственного университета созданы экспериментальные образцы колёс с безвоздушными шинами из эластичных полиуретанов отечественного производства для легкового автомобиля малого класса. Теоретическая оценка упругих свойств, несущей способности и силовой неоднородности экспериментальных образцов осуществлялась методом конечных элементов с использованием созданных электронных твёрдотельных геометрических моделей безвоздушных шин, атрибуты которых соответствуют номинальным параметрам физических моделей автомобильных колёс. Для нелинейного статического анализа были приняты нелинейные упругие изотропные модели полиуретановых эластомеров. Результатами расчёта являются характеристики нормальной жёсткости безвоздушных шин и графики колебаний нормальной силы при постоянном нормальном прогибе в разных положениях колёс относительно своих центральных поперечных плоскостей. Результаты теоретических исследований могут быть востребованы изготовителями колёсной техники и тракторов, строительных и дорожных машин, спецавтотранспорта и колёсных планетоходов.

В статье рассматривается задача моделирования рабочих гидродинамических процессов, протекающих в гидроприводах с частотно-дроссельным регулированием механизмов движения тяговых и несуще-тяговых канатов, на всех стадиях работы механизма движения – стадии разгона транспортируемого груза, стадии установившегося (стационарного) движения с постоянной скоростью и стадии торможения при подходе к конечной точке останова. В качестве схемы, реализующей дроссельное регулирование, рассматриваются возможные варианты исполнения гидравлической схемы при последовательной установке регулируемых дросселей относительно гидромотора – односторонняя установка одного дросселя и двухсторонняя установка двух дросселей с одинаковой и различной настройкой. Для решения указанной технической задачи были разработаны математическая модель гидропривода и реализующая ее компьютерная программа. Модель обеспечивает компьютерное моделирование во времени процессов изменения во времени таких основных технических характеристик гидропривода, как давления и объемные расходы рабочей жидкости в характерных точках по длине гидросистемы, перепад давления на гидромоторе и мгновенная мощность гидропривода, а также кинематических и силовых параметров движения тяговых и несуще-тяговых канатов (пройденного расстояния, линейной скорости и ускорения, требуемой мощности, преодолеваемых эксплуатационных нагрузок). Применительно к конкретному варианту мобильного канатного комплекса были проведены расчеты указанных гидродинамических, кинематических и силовых параметров, а также выполнен анализ полученных результатов. Показано влияние различных вариантов схемы установки регулируемых дросселей и их настройки на результаты расчетов.