Общее машиностроение. Ядерная техника. Электротехника. Технология машиностроения в целом

Предназначено для самостоятельной работы студентов при изучении дисциплины «Дереворежущие станки и инструменты». Приведено описание основ прикладных и научных исследований при создании новой техники автоматизированных производств, современных технологий и способов проектирования. Представлены решения и расчеты конкретных конструкторско-технологических задач, направленных на создание и эксплуатацию нового роботизированного энергосберегающего оборудования повышенной производительности для обработки древесины и других твердых материалов.

Кратко рассмотрены общие вопросы и положения, представляющие наибольшую трудность для аспирантов при написании диссертации и автореферата диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Представлена методика оценки показателей надежности электромагнитных электрорадиоэлементов с учетом их конструктивного исполнения, технологии изготовления и изменения характеристик материалов в условиях эксплуатации. Показано, что в процессе длительной эксплуатации сопротивление электрической изоляции существенно изменяется, и это приводит к снижению надежности аппаратуры. Рассмотрены причины отказов электромагнитных компонентов (магнитопроводов, обмоток, ферритовых материалов), приведены результаты исследования их надежности.

Кратко изложены основы теории современного автоматизированного электропривода. Рассмотрены принципы построения и составные части электроприводов, их характеристики в статических и динамических режимах работы с двигателями постоянного и переменного тока, а также основные принципы управления и проектирования.

Изложены основы современной цифровой электроники. Рассмотрены импульсный режим работы электронного устройства, схемы и характеристики различных аналоговых ключей (коммутаторов). Приведены классы логических элементов и их параметры, показаны особенности логических элементов различных логик. Рассмотрены комбинационные цифровые устройства: шифраторы, дешифраторы, преобразователи кодов, мультиплексоры и демультиплексоры, сумматоры и компараторы. Дано описание последовательностных цифровых устройств: триггеров, счетчиков импульсов и регистров. Рассмотрены программируемые логические интегральные схемы, описаны их классы. Приведены базовые сведения о микропроцессорах и микроконтроллерах.

Изложены основы аналоговой электроники. Рассмотрены базовые элементы электронных устройств: полупроводники, диоды, биполярные и полевые транзисторы. Даны основы усилительной техники на биполярных и полевых транзисторах, операционных усилителей, генераторов гармонических и импульсных сигналов, активных фильтров и вторичных источников питания.

Представлены четыре лабораторные работы по дисциплине «Учебно-технологический практикум».

Издание содержит материалы, необходимые для выполнения и оформления типовых домашних заданий по модулям 5–7 курса «Основы теории цепей» (второй семестр обучения). Рассмотрено применение методов классического и операторного анализа переходных процессов. Показаны мгновенные распределения токов и напряжений по длине линии с распределенными параметрами в различных режимах ее работы.

Рассмотрено применение законов Кирхгофа и метода узловых потенциалов. Показаны преобразование «треугольник — звезда», график зависимости выделяемой на нагрузке мощности от сопротивления нагрузки, использование условия возникновения резонанса в цепи для поиска резонансных частот, применение метода контурных токов и расчет мощности гармонически изменяющегося тока. Приведено решение типовых заданий, в качестве примера проанализировано решение домашнего задания по теме «Цепи несинусоидального тока». Описано прохождение негармонических сигналов через цепи с комплексны частотно-зависимым импедансом. Рассмотрены способы расчета активной мощности негармонического переменного тока, выделяемой на нагрузке.

Даны основы применения микроконтроллеров для управления электронными устройствами. Приведены примеры подключения к микропроцессору внешних устройств с параллельным и последовательным интерфейсом. Рассмотрено управление программой микропроцессора по флагам простейшего кнопочного пульта и прерывание исполнения программы от внешнего устройства и таймера микроконтроллера.

Рассмотрены вопросы моделирования простых схем, процессы оптимизации этих схем, а также процессы цифровой модуляции сигналов, характерных для современных протоколов проводной (DSL) и беспроводной связи (Wi-fi, Wimax, LTE).

Рассмотрены основные темы курса «Электроника». Приведены краткие теоретические сведения, примеры расчета и проектирования электронных устройств, контрольные вопросы, сформулированы программы выполнения лабораторных работ по каждой теме и требования к оформлению отчета. Все работы могут выполняться с применением как реальных элементов электроники и реальной измерительной аппаратуры, так и программ-симуляторов, таких как Proteus, Electronics Workbench, Microсap и т. п.

Рассмотрены вопросы, связанные с планированием и проведением эксперимента в электронной промышленности и наноинженерии, анализом полученных результатов и практическим применением методов моделирования технологического процесса и параметров его продукта. Представлена методология планирования и обработки результатов многофакторного эксперимента. Описано домашнее задание и даны рекомендации к его выполнению.

Приведена постановка задачи численного моделирования при определении устойчивости конструкций трубных пучков теплообменных аппаратов в соответствии с подходом А.М. Ляпунова. Представлен переход к критериальным оценкам для крупномасштабного трубного пучка на основе теории подобия и анализа размерностей применительно к исследованию динамики и прочности конструкций ядерных энергетических установок (ЯЭУ) в турбулентных потоках однофазного теплоносителя при выборе и обосновании условий нормальной эксплуатации.

Рассмотрены характерные особенности механической обработки деталей из цветных сплавов, приведены справочные данные по выбору материалов и геометрических параметров режущей части инструмента, назначению элементов режима резания на операциях точения, обработки отверстий и фрезерования типовых марок цветных металлов и сплавов (алюминиевых, магниевых, медных). Приведены примеры назначения элементов режимов резания при различных формообразующих операциях.

Издание состоит из двух частей. Первая часть посвящена теоретическим основам статики и кинематики жидкости, расчетам трубопроводов и силового воздействия потока жидкости на ограничивающие его преграды. Во второй части рассмотрены рабочие схемы и характеристики объемных гидроприводов и их устройство, а также лопастные насосы и турбины, гидродинамические передачи и пневматический привод. Приведены решения типовых задач по основным направлениям. Настоящее издание дополнено краткими основными сведениями по безопасности, испытаниям и эксплуатации гидропривода.

Представлены классификация и обозначения смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), используемых при обработке резанием металлов. Рассмотрены функциональные и эксплуатационные свойства, состав, области применения основных видов СОТС (жидких, твердых, газообразных и пластичных). Особое внимание уделено водным и масляным смазочно-охлаждающим жидкостям. Даны рекомендации по выбору СОТС.

Представлена лабораторная работа, посвященная определению коэффициента теплопередачи ограждения холодильной камеры расчетным и экспериментальным способом. Приведены описание холодильной камеры и схемы замера температур, дана методика проведения испытаний и обработки экспериментальных данных.

Спектр вероятных аварийных сценариев работы эскалаторов может быть проанализирован с помощью вычислительного эксперимента на основе имитационной модели, которая описывает реальные свойства (поведение) объекта в ряде ключевых (опорных) состояний. Опорные точки состояний исследуемого объекта должны однозначно определяться совокупностью граничных условий, например, с помощью измерительных средств. Адекватно настроенная модель позволяет интерполировать промежуточные и, экстраполировать вероятные состояния исследуемого объекта. Подобный подход позволяет отказаться от проведения полномасштабных натурных испытаний с нагружением конструкции до предельного состояния, и тем самым сохранить ресурс по несущей способности конструкции в целом. Цель проведенных исследований состояла в оценке рисков при эксплуатации тоннельных эскалаторов типа ЭТ-2М, оборудованных аварийным тормозом с постоянным моментом, без нагружения элементов конструкции до предельного состояния. Были использованы следующие методы исследований: вибропортретирование с помощью виброизмерительного комплекса; моделирование динамических процессов с использованием специализированных модулей SolidWorks Motion (комплексный кинематический и динамический анализ механизмов) и SolidWorks Simulation программного комплекса SolidWorks. Практическая значимость исследований связана с повышением надежности эксплуатации тоннельных эскалаторов, оборудованных аварийными тормозами с постоянным моментом, путем экстраполяции технического состояния на основе численного эксперимента средствами автоматизированного проектирования.

В статье исследована возможность оптимизации геометрии и массы балки исходя из условий обеспечения местной устойчивости. Предмет исследования – коробчатая балка с криволинейными стенками. Данный тип балки не является распространенным, так как он не изучен должным образом, что говорит об его новизне. Однако проведенные исследования и испытания доказывают, что данный тип балки превосходит текущие типы балок по показателям местной устойчивости. Это говорит об актуальности дальнейших исследований и использовании балок с криволинейными стенками в конструкциях, в которых основным аспектом выбора геометрических размеров балки является местная устойчивость. Для оптимизации данного типа балок был проведен численный эксперимент с помощью метода конечных элементов в среде ANSYS. Эксперимент подтвердил возможность геометрической оптимизации с сохранением аналогичных показателей местной устойчивости. Результатами данного исследования являются полученные расчетные формулы. Первая формула необходима для нахождения напряжений потери местной устойчивости коробчатых балок с оптимизированными криволинейными стенками. Данная формула была выведена с помощью аппроксимации результатов численного эксперимента с помощью метода наименьших квадратов в среде MathCAD. Вторая полученная формула необходима для определения выигрыша по массе при использовании оптимизированной геометрии.

Грузозахватные приспособления применяются при любой грузоподъемной операции и служат для крепления груза к строительной машине, в большинстве случаев, к крюку подъемного крана. От правильного выбора приспособления, его технических характеристик, параметров надёжности, а также грамотной эксплуатации и применения зависит важнейшее качество изделия - безопасность. В статье приведён анализ методов и подходов к оценке риска использования грузозахватных приспособлений при выполнении грузоподъемных операций. Описана задача по конструированию захвата зажимного действия для подъема груза с возможностью поворота из горизонтального положения в вертикальное. Определены опасные ситуации и вероятность ошибки оператора при строповке груза. Рассмотрен практический пример снижения риска эксплуатации грузозахватного приспособления с целью повышения безопасности при его использовании. Объясняется необходимость применения термина «культура безопасности» для всех этапов жизненного цикла грузозахватных приспособлений и указывается на необходимость предварительной подготовки конструкторской и эксплуатационной документации во взаимосвязи с технологическими особенностями или возможностями конкретного производства. Достигнут результат по внедрению в эксплуатацию конструкции захвата зажимного действия для подъема колеса во взаимосвязи с безопасными методами работы, отраженными в паспорте на изделие и в руководстве по эксплуатации. В выводах акцентировано внимание на необходимость расширения полученного опыта на другие виды и типы захватов, необходимости систематизации и обобщения полученного опыта, а также накопления статистических данных.

Рассмотрены основные понятия физического эксперимента, планирование и обработка результатов экспериментальных исследований, а также методы и средства измерения давления, температуры и расхода.

В учебном пособии приведены основные положения методики анализа пожарной опасности технологического процесса, осуществляемого на объекте производственного назначения, при нормальном режиме эксплуатации оборудования, его ремонте и в аварийных ситуациях. Особое внимание уделено мерам пожарной профилактики и защиты технологического оборудования.

Представлены ключевые положения теории детерминированных и случайных сигналов, основы теории случайных процессов. Особое внимание уделено разбору спектральных представлений сигналов, применяемых в радиоэлектронике и приборостроении.

Описаны классификация и устройство основных узлов оборудования и аппаратуры, используемых при различных способах механизированной сварки в защитных газах. Приведены конструктивные особенности и технико-экономические характеристики современных марок полуавтоматов, применяемых на предприятиях страны.

Во второй части пособия рассмотрены модели различных радиотехнических (электрических) сигналов, методы проведения спектрального и корреляционного анализа, принципы дискретизации и классической модуляции; даны примеры расчета линейных и нелинейных радиотехнических цепей.

Рассмотрена задача выбора оборудования электрических подстанций, включая выбор коммутационного оборудования, силовых трансформаторов, кабельных линий. Приведены варианты исходных данных для проектирования и примеры расчета.

Дана классификация и описано устройство типовых узлов оборудования и аппаратуры, используемых при дуговой сварке под слоем флюса. Приведены конструктивные особенности и технические характеристики сварочных автоматов для дуговой сварки под слоем флюса общего и специального назначений отечественного и импортного производства.

Настоящее пособие содержит основные требования, предъявляемые к оформлению курсовых проектов (работ), отчетов по практике, расчетно-графических заданий и рефератов.

Пособие посвящено теоретическим аспектам таких электрофизических методов обработки труднообрабатываемых материалов, как ультразвуковая, эрозионная, плазменная и лазерная. Особое внимание уделено механизмам удаления материала и факторам, влияющим на производительность процесса.

Рассматривается круг вопросов, связанных с изучением процессов электромеханического преобразования энергии на основе общих законов физики, электродинамики и аналитической механики. Единство анализа электрической и механической частей, связанных электромагнитным полем, обеспечивается за счет функций для кинетической и потенциальной энергий. Они, записанные через обобщенные координаты, содержат всю информацию о внутренних связях электромеханической системы, позволяя получить уравнения движения, либо на основе функций Лагранжа или Гамильтона. При этом оказывается, что они могут использоваться и при введении квазикоординат, дающих возможность избавиться от переменных коэффициентов в уравнениях движения вращающихся преобразователей энергии. В целом в результате такого подхода наглядно проявляется единство законов электродинамики с законами движения механических систем. Анализ многофазных электрических машин проведен на основе результирующих векторов, их роль подобна обобщенным переменным механической системы. Они, наглядно отражая природу явлений, позволяют уменьшить число переменных до минимума, дают возможность провести исследование режимов работы при неуравновешенной системе напряжений и различных значениях электрических параметров отдельных фаз, не прибегая к методу симметричных составляющих. Отдельно рассмотрены индукторные машины, работа которых основана на пространственных гармониках магнитного поля, возникающих благодаря переменной проводимости воздушного зазора, образованного открытыми пазами на поверхностях статора и ротора. Для закрепления каждый раздел книги сопровождается циклом задач.

Представлены основные определения и классификации видов эксергии, видов потерь эксергии, подробно рассмотрены основы эксергетического анализа некоторых теплоэнергетических установок. Изложены основы расчета эксергетического баланса парового котлоагрегата на основе материального и энергетического балансов.

Учебное пособие предназначено для инженерно-технических направлений и специальностей механико-технологического факультета и в нем сделан акцент на самые ключевые проблемы курса сопротивления материалов. Пособие охватывает основные вопросы статической прочности, жесткости и устойчивости стержня при простых деформациях (растяжение-сжатие, кручение и плоский изгиб) и сложных деформациях. Также рассмотрены динамические задачи (расчет элементов конструкций при движении с ускорением, инженерная теория удара, расчет на прочность при колебаниях) и даны элементы теории пластин и оболочек. По всем темам приводятся типовые примеры с решениями.

Настоящее учебно-методическое пособие охватывает полный цикл практических работ, выполняемых студентами IV курса по «Основам силовой электроники». В пособии содержится описание аппаратного комплекса, включающего разного рода типы преобразователей и нагрузок. Студенты выполнят работы по мостовому инвертору тока, однофазному и трехфазному инвертору напряжения. Приводятся порядок выполнения экспериментов и необходимые формулы для обработки результатов. Кроме того студенты ознакомятся теоретически с матричными преобразователями частоты.

Данное учебно-методическое пособие по расчетно-графическому заданию является новой версией пособия, взамен ранее изданных нами, по дисциплине «Основы силовой электроники» и охватывает все основные этапы электротехнического проектирования электронного конвертора электрической энергии на примере проектирования тиристорного выпрямителя, включая формализованную методику выбора силовой схемы (этап структурного синтеза), расчет параметров элементов схемы (этап параметрического синтеза), расчет основных характеристик выпрямителя, определение структуры системы управления, оценку удельных технико-экономических показателей выпрямителя. Приведены краткие справочные данные по элементам силовой схемы для их выбора по результатам расчета.

Учебное пособие предназначено для изучения методов и принципов водно-энергетических расчетов оптимальных режимов работы гидроэлектростанции в составе электроэнергетической системы.

Пособие содержит базовые сведения, позволяющие создавать и анализировать аналоговые схемы в среде MICRO-CAP 9. Материал поделен на четыре темы: набор схем в редакторе MICRO-CAP 9, с использованием большой библиотеки современных компонентов; анализ схем в статическом режиме, в том числе определение рабочих точек на входных и выходных вольт-амперных характеристиках усилительных элементов; анализ схем по переменному току на примере пассивных фильтров и аналоговых усилителей; анализ схем в импульсном режиме; изучение статистического метода Монте-Карло. Контрольные задания по темам представлены в 15 вариантах. Каждая тема начинается с изложения теории рассматриваемого вопроса в таком объеме, который позволяет решать приведенные задачи, не обращаясь к дополнительным источникам.

Описаны основные облачные технологии, применяемые в современном мире, даны их преимущества. Раскрыты вопросы по работе с облачными сервисами Google: документы, таблицы, презентации. Рассмотрена совместная работа с электронными документами. Освещены вопросы кодирования информации и принципы работы цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразователей. Дается алгебра логики и основы ее применения. Изложены основы работы в математическом пакете MathCAD, а именно дается описание: программы, работы с массивами и матрицами, решений дифференциальных уравнений. Главное преимущество данного учебного пособия – это адаптация курса «Информатика» к задачам электроэнергетики. После каждого раздела приведены задания для самостоятельной работы, для закрепления теоретического материала.

Методическое пособие предназначено для студентов РЭФ специальностей 28.03.01 – Нанотехнологии и микросистемная техника и 11.03.03 – Конструирование и технология электронных средств.

Рассматриваются общие подходы к формированию оптимизационных моделей для анализа свойств электроэнергетических систем. Основное внимание уделено оптимизационным моделям и методам исследования операций применительно к задачам планово-экономического анализа и оптимизации режимов электроэнергетических систем, а также использованию прикладного программного обеспечения при решении задач оптимизации режимов.

В учебном пособии изложены начальные сведения об однолинейных электрических схемах электроустановок, об элементах этих схем и о технических характеристиках элементов, указываемых на схемах. Приведен пример расчета потерь электроэнергии в линиях электропередачи с использованием указанных характеристик. В приложении даны основные сведения из Государственного стандарта России по правилам выполнения электрических схем а также Стандарта Федеральной сетевой компании «Правила оформления нормальных схем электрических соединений подстанций и графического отображения информации посредством ПТК и АСУ ТП». Учебное пособие может быть использовано для изучения курса «Введение в направление», а также при подготовке к изучению специальных курсов по электрическим станциям и электроэнергетическим системам.

Учебное пособие содержит описание восьми лабораторных работ по курсу «Общая теория связи». Каждое описание включает теоретический материал, предназначенный для самостоятельной подготовки студентов, подготовительное задание, лабораторное задание и контрольные вопросы для самопроверки и защиты работы.

Рассмотрены основные вопросы теплообмена в печах, методы расчета термических устройств, проанализированы и изложены основные конструктивно-технологические схемы современного термического оборудования, описаны средства автоматизации процессов тепловой обработки материалов.

В учебнике рассматриваются основы теории рабочих процессов поршневых двигателей внутреннего сгорания, расчета механизмов и систем двигателя, оценки экологических характеристик, испытаний автотракторных двигателей, а также излагаются особенности регулирования и изменения показателей двигателей при их эксплуатации.

Содержат указания по расчету технологических параметров при выполнении лабораторных и контрольных работ по основам технологии машиностроения.

Содержат указания по расчету технологических параметров при выполнении лабораторных и контрольных работ по основам технологии машиностроения.

Рассмотрены основные схемы и циклы работы парокомпрессионных холодильных машин (ПХМ), применяемые в них холодильные агенты, методы расчета циклов, энергетических потерь и характеристик ПХМ. Описан программный пакет CoolPack, позволяющий рассчитывать и определять параметры узловых точек холодильных циклов, характеристики циклов, а также теплофизические свойства холодильных агентов и хладоносителей в широком диапазоне температур и давлений.

Изложены общие сведения о методах определения пористости и толщины металлических покрытий. Рассмотрены химические и физические методы определения толщины покрытий, виды пор, причины возникновения и способы их определения, приводятся лабораторные работы для закрепления тем.

Изложена методика выполнения машиностроительных чертежей в САПР КОМПАС. Рассматриваются вопросы оптимизации процессов проектирования. Содержатся задания для самостоятельной работы студентов.

Рассмотрены основы диагностического обследования газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций, основы планирования и проведения работ по диагностике.