Техника средств транспорта. Устройство, расчет, производство, ремонт. (Строительство транспортных коммуникаций - см. 625, эксплуатация транспорта - см. 656)

Рассмотрены теоретические основы механики грунтов и опорной проходимости колесных транспортных средств (ТС). В первой части представлены фундаментальные законы механики грунтов и приближенные методы оценки деформируемости опорных поверхностей (ОП), используемые при оценке опорной проходимости ТС, а также параметры деформируемых ОП. Содержание пособия соответствует программам и курсам лекций, которые автор читает в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Пособие посвящено рассмотрению методики расчета возмущающих моментов в гиростабилизаторах, предназначенных для маневренных объектов (т. е. объектов, имеющих угловые скорости до сотен градусов в секунду и угловые ускорения до сотен градусов в секунду в квадрате) при значительных угловых эволюциях объекта. Рассмотрены теоретические основы и методика расчета инерционных моментов в двухосных и трехосных гиростабилизаторах при вращении и угловых колебаниях подвижных объектов. Приведены основные формулы для расчета моментов трения шарикоподшипниковых опор карданова подвеса, моментов от остаточной несбалансированности и неравножесткости подвеса, а также моментов тяжения токоподводов и возмущающих моментов со стороны привода стабилизации. Дан пример расчета возмущающих моментов в двухосном гиростабилизаторе для системы ориентации маневренного объекта согласно требованиям технического задания. Приведены формулы для расчета жесткости рамы карданова подвеса и жесткости шарикоподшипниковых опор.

Рассмотрено стационарное прямолинейное качение колеса. Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, обучающихся по специальности «Колесные машины».

Изложены особенности конструктивно-компоновочных и технологических решений активных зон, оборудования и элементов транспортных реакторных установок, предназначенных для использования на судах, космических аппаратах. Приведены особенности методики теплогидравлических расчетов в условиях естественной циркуляции водного теплоносителя в поле силы тяжести применительно к интегральным компоновкам оборудования первого контура. Приведены рекомендации по выбору компоновки тепловыделяющего модуля космической энергоустановки, выполняющей как функции двигателя прямого действия, так и функции источника энергии для бортовой газотурбинной установки (бимодальная установка).

Рассмотрены теоретические вопросы виброакустики и их приложение к прогнозированию акустических характеристик колесных машин. Даны спектральные характеристики основных источников звуковой вибрации и шума, представлены методы снижения их излучения. Рассмотрена экспериментальная оценка показателей источников вибрации и шума, а также виброакустической защиты. Даны сертификационные методы определения шума колесной машиной и шиной.

Рассмотрены особенности расчета и проектирования узлов и деталей планетарных коробок передач, их фрикционных элементов управления, подшипниковых узлов сателлитов планетарных рядов. Приведен подробный пример расчета зубчатых зацеплений одного планетарного ряда, входящего в состав сложной кинематической схемы планетарной коробки передач.

Рассмотрены вопросы проектирования гибридных трансмиссий транспортных средств на основе планетарных механизмов. Представлены кинематические схемы серийно выпускаемых гибридных трансмиссий. Описан метод построения динамических характеристик транспортных средств с гибридной трансмиссией. Предложена методика выбора характеристик электромашин, используемых в гибридных трансмиссиях.

В методических указаниях содержится описание порядка проведения лабораторных работ. Даны необходимые сведения по теории надежности и методам расчета на усталостную долговечность деталей машин. В первой работе рассматривается методика построения модели внезапного отказа деталей автомобиля с использованием программного комплекса ANSYS. Вторая работа посвящена методам расчета деталей машины на усталостную долговечность и методам схематизации случайных процессов.

Рассмотрены вопросы, связанные со статическими характеристиками эластичной шины. Для студентов старших курсов МГТУ им. Н.Э. Баумана, обучающихся по специальности «Колесные машины».

Приведен общий алгоритм расчета вибрационной безопасности колесных машин в частотной области. Определены показатели оценки неблагоприятного действия вибрации на человека и конструкцию. Рассмотрены особенности расчета линейных и нелинейных систем подрессоривания, целевые функции для оптимизации параметров подвески, синтез структуры динамической системы подвески с оптимальными характеристиками. Предложены подходы к определению закона управления автоматической, в том числе и адaптивной, системой подрессоривания и к оценке ее характеристик.

В учебном пособии рассмотрены современные методы прогнозирования динамической нагруженности трансмиссий транспортных машин при переходных процессах и установившихся режимах управляемого движения с учетом взаимодействия машины с внешней средой и динамических свойств системы «двигатель — трансмиссия — корпус».

В пособии представлены аппаратные средства измерения вибрации, конструктивные схемы датчиков, методы калибровки виброизмерительной аппаратуры. Указаны этапы развития виброизмерительной техники, приведены определения терминов, перечислены и охарактеризованы виды динамических испытаний ракетно-космических систем, определена роль испытаний в цикле работ по созданию летательных аппаратов.

Методические указания содержат описание порядка проведения и методики обработки результатов лабораторной работы по измерениям показателей масс, поперечной устойчивости и координат центра масс автомобилей (колесных машин). Приведена методика оценки погрешности результатов в зависимости от количества опытов. Числовой пример результатов обработки взвешивания автомобиля служит методической основой для выполнения домашнего задания.

Изложены технологические задачи, часто встречающиеся в практике изготовления микромеханических приборов – гироскопов и акселерометров. Даны необходимые для решения задач теоретические сведения.

Даны рекомендации по выбору матричных методов расчета частот и форм свободных колебаний консервативных и неконсервативных динамических моделей силовых передач колесных машин с конечным числом степеней свободы в зависимости от типа матриц и их размерности, объема решаемой задачи (расчета всех или части частот и, возможно, форм свободных колебаний) и т. д. Показано, что решение задачи нахождения частот и форм свободных колебаний математически эквивалентно решению задачи на собственные значения. Рассмотрены особенности расчета собственных значений и собственных векторов. Приведены сведения о программных средствах для решения спектральных задач. Включены примеры расчета частот и форм свободных колебаний динамических систем в среде MathCAD.

В пособии рассмотрены вопросы конструирования торсионных подвесок быстроходных гусеничных машин. В первой главе дан обзор конструкций подвесок современных быстроходных гусеничных машин с подробным анализом элементов конструкции. Вторая и третья главы посвящены проектировочному расчету торсионной подвески. В них представлен порядок получения упругой и демпфирующей характеристик подвески, предложен метод уточнения характеристики демпфера с использованием программного комплекса «Trak», дан расчет на прочность элементов конструкции подвески.

Рассмотрены вопросы, связанные с математическим моделированием агрегатов и механизмов стартовых и ракетных комплексов на стадии их разработки. Приведены методические указания к курсовой работе «Строительная механика несущих конструкций и механизмов стартового оборудования».

Приведены общие сведения и порядок выполнения лабораторной работы. Описаны причины износа и виды дефектов тормозных дисков, основные характеристики станков для их проточки и технология обработки рабочих поверхностей тормозных дисков без демонтажа.

Приведены общие сведения, содержание и порядок выполнения курсового проекта. Описаны методики расчета режимов механической обработки и различных методов наращивания поверхностей изношенных деталей. В приложении приводятся образцы технологической документации на восстановление деталей.

Приведены общие сведения и порядок выполнения индивидуального задания № 2. Описана методика обработки усеченной и многократно усеченной опытной информации: правила построения вероятностных бумаг закона нормального распределения и закона распределения Вейбулла, оценки качества ремонта агрегатов, автомобилей и тракторов.

Приведены общие сведения и порядок выполнения индивидуального задания № 1. Описана методика статистической обработки полной опытной информации: построение статистического ряда, определение опытных закономерностей распределения случайных величин, их замены теоретическим законом распределения по критерию согласия, определение доверительных границ рассеивания и ошибки переноса.

В лабораторном практикуме изложены основные сведения, необходимые при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Электрооборудование автомобилей и электронные системы». Кратко описаны назначение, устройство и принцип действия применяемого лабораторного оборудования, порядок выполнения работ, обработки и представления результатов. Представлены контрольные вопросы, на которые студент должен ответить при защите лабораторных работ.

Приведены результаты исследования разработанных авторами схемотехнических и математических моделей полупроводниковых преобразователей, содержащих согласующие трансформаторы с пульсирующими и вращающимися магнитными полями. Схемотехнические модели выпрямителей и инверторов, построенные на базе трансформаторов с вращающимися магнитными полями, разработаны в программной среде Micro-Cap и Matlab. Выполнены исследования спектральных составов питающих и выходных токов и напряжений преобразователей и установлены связи между качеством выходных токов и напряжений и числом пар силовых ключей коммутаторов, сделаны выводы об эффективности преобразователей с разным числом пар силовых ключей. Математическая модель выпрямителя на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем разработана в программной среде MatLab-Simulink и предназначена для исследования динамических режимов работы преобразователя нового типа.

В учебном пособии приведены характеристики наиболее распространенных в настоящее время гидравлических и пневматических приводов, описаны принцип их действия, достоинства и недостатки. Особое внимание уделено принципу работы, конструкции узлов и механизмов гидравлических и пневматических систем транспортно-технологических машин и оборудования. В пособии приведены основы расчета элементов гидравлических и пневматических систем.

В пособии изложены вопросы функционирования электрических и электронных систем на летательных аппаратах различного назначения. Рассмотрено общее устройство летательных аппаратов, особенности их эксплуатации в атмосфере и космическом пространстве. Отражены принципы управления аэродинамическими и космическими летательными аппаратами. Показано место, назначение и структурное построение отдельных функциональных систем. Также рассмотрены вопросы реализации современной концепции летательных аппаратов с полностью электрифицированным оборудованием.

В учебном пособии приводятся сведения о волновых и винтовых механизмах и передачах, которые находят широкое применение в различных областях техники. Одним из основных направлений применения этих механизмов является использование их в приводах с высокими значениями параметров по точности перемещений выходного звена и по долговечности. Приведённые методики расчётов апробированы при создании реальных конструкций редукторов, которые внедрены в состав космических аппаратов. Методики обеспечивают качественный расчёт параметров передач на стадии проектирования.

Пособие включает варианты графического представления и фотографий дефектов сварных соединений, микроструктуры дефектов основного металла оборудования опасных производственных объектов. Приведена информация о причинах образования дефектов, путях их предотвращения и способах устранения. Данная работа развивает разделы «Дефекты сварных соединений», «Дефекты поверхности основного металла» Инструкции по визуальному и измерительному контролю РД 03-606-03.

Разработана модель процесса посадки многоразового космического аппарата. Предложен способ определения реакций связей между элементами механического посадочного устройства и корпусом аппарата. Приведены зависимости для определения силы взаимодействия тарели посадочного устройства с грунтом. Для наиболее критичного случая посадки аппарата на твердый мерзлый грунт представлены зависимости от времени характерных параметров, описывающих процесс посадки: параметры перегрузки, линейные и угловые скорости, клиренс, а также получены области устойчивости процесса посадки.

В статье рассмотрены основные конструктивные решения, связанные со смазыванием центральных редукторов главных передач. Отмечается, что в центральных редукторах ведущих мостов преимущественно применяется картерная система смазки. Описаны конструктивные решения, обеспечивающие бесперебойную подачу смазки к переднему подшипнику ведущей шестерни в одинарных конических и гипоидных центральных редукторах при движении автомобиля на различных режимах. Особое внимание уделено смазыванию межколесных дифференциалов в ведущих мостах с разнесенными главными передачами. Такие дифференциалы характеризуются повышенными относительными скоростями вращения зубчатых колес. В ведущих мостах с картерной системой смазки широко распространена установка масляных фильтров для очистки масла. В некоторых проходных мостах подачу смазочного материала к межосевому дифференциалу и опорным подшипникам цилиндрической шестерни переходного редуктора производят под давлением. Проанализированы возможные места установки масляных насосов в проходных мостах, оснащенных системами смазки под давлением.

Статья содержит не столь широко известные данные, взятые из литературных источников, о потенциальной возможности увеличения трения шины на льду при динамическом нагружении шины крутящим моментом. Проведены экспериментальные и аналитические исследования трения резины по льду и представлена идентификация динамического потенциала шины на ледяной поверхности.

Статья содержит данные из литературных источников о зависимости тяговых свойств автомобильного колеса и диаграммы, используемой в теории антиблокировочных и противобуксовочных систем, от скорости движения, режима силового нагружения колеса, скорости изменения этих параметров и от коэффициента трения скольжения в контакте шины с дорогой. Показано, что эти свойства в значительной степени зависят от трибологических характеристик контакта шины с дорогой. Проведены экспериментальные и аналитические исследования трения между резиной протектора шин и различными поверхностями. Автором статьи предложены практические методы решения проблемы увеличения трения и тягово-сцепных свойств шины на асфальтобетонных поверхностях (сухих, мокрых и загрязненных).

Проведен анализ наиболее значимых изобретений в области систем централизованной подкачки шин транспортных средств. Описаны наиболее интересные конструкции данных систем, пояснены основные подходы, использованные при их разработке.

Проведен анализ наиболее значимых изобретений в области систем подрессоривания транспортных средств. Описаны наиболее интересные конструкции этих систем. Пояснены основные подходы, примененные при их разработке.

Проведен анализ наиболее значимых изобретений в области ведущих мостов транспортных средств. Описаны наиболее интересные конструкции мостов и главных передач, колесно-ступичных узлов, карданных валов и механизмов блокировки дифференциалов. Пояснены основные подходы, примененные при их разработке.

Разработана модель универсального наноспутника, предназначенного для электродинамического импульсного старта. Предполагаемая система запуска и стабилизации наноспутника одинаково эффективно работает в космическом пространстве и в атмосферах планет. Стабилизация наноспутника достигается исключительно за счет его формы, а не за счет вращения, что позволяет успешно выполнить целевую задачу.

Рассматриваются вопросы проектирования персонального мобильного интерфейса «человек—машина» для управления пилотируемыми космическими аппаратами на базе планшетного компьютера. На основе анализа существующих средств управления разрабатывается концепция внедрения мобильных устройств в бортовой комплекс управления. Приведено описание и результаты эксперимента по интеграции такого устройства в бортовую вычислительную систему Многоцелевого лабораторного модуля Международной космической станции.

Рассматривается задача безрасходной разгрузки накопленного кинетического момента инерционных исполнительных органов автономного космического аппарата на высокоэллиптической орбите. Получено аналитическое решение задачи гравитационной разгрузки кинетического момента инерционных исполнительных органов в гироскопически связанных между собой каналах крена — рысканья и показаны преимущества этого решения.

В данной статье рассмотрены вопросы повышения курсовой и траекторной устойчивости многоосной колесной машины (МКМ) путем разработки алгоритмов управления тяговыми электродвигателями привода ведущих колес. Предложен алгоритм работы системы динамической стабилизации курсовой и траекторной устойчивости МКМ в результате изменения крутящих моментов на ведущих колесах. Разработан метод расчета изменения крутящих моментов на ведущих колесах, обеспечивающий практическую реализацию предложенного метода управления. Методами имитационного математического моделирования при выполнении МКМ маневров «поворот» и «переставка» доказана работоспособность предложенного закона динамической стабилизации движения для МКМ, оснащенных электромеханическими трансмиссиями.

Рассмотрены результаты экспериментальных исследований макетных снарядов с элементами заряда твердого топлива в условиях импульсного воздействия артиллерийского выстрела. Скорости снарядов варьировались в диапазоне значений числа Маха 0,5…3, использовались заряды различных топливных составов и формы. Установлено, что при определенных уровнях нагрузки некоторые оригинальные топливные составы разрушаются. Приведены рекомендации по применимости рассмотренных составов и обоснованы требования по коррекции механических свойств новых твердых топлив.

Рассмотрены вопросы определения базовых платформ высокоподвижных бронированных колесных и гусеничных машин для транспортировки военнослужащих, грузов и монтажа вооружения. Выделены три типа (семейства) машин для эксплуатации в районах с разными условиями движения: колесные, гусеничные, двухзвенные гусеничные.

Рассмотрены вопросы прогнозирования подвижности специальных колесных шасси нового поколения с использованием имитационного математического моделирования движения в различных условиях эксплуатации, а также проблема совместного моделирования процессов разной физической природы, непрерывных и дискретных при теоретическом исследовании движения специального колесного шасси.

В рамках становления новой специализации подготовки кадров для космической отрасли кратко рассмотрена технология управления полетом космических аппаратов, представляющего собой достаточно сложный процесс, методы и средства выполнения которого непрерывно развиваются в соответствии с усложнением космических аппаратов и задач их полета. Освещена история становления преподавания указанной дисциплины в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

В лабораторном практикуме рассматриваются вопросы, связанные с испытаниями автомобилей в эксплуатационных и лабораторных условиях, приводится описание измерительно-регистрирующей аппаратуры и оборудования для испытаний, а также методики испытаний и обработки полученных результатов.

В рабочей тетради рассматривается последовательность выполнения лабораторных работ, связанных с испытаниями автомобилей в эксплуатационных и лабораторных условиях.

Приведен расчет напряженно-деформированного состояния тонкой пластины из слоистого углерод-карбидного композиционного материала с ортогональным 2D армированием, позволяющий достаточно быстро предсказать механизм разрушения и рассчитать разрушающую нагрузку. Предложен вариант аналитического решения задачи. Показано, что решение, найденное с помощью метода конечных элементов, хорошо согласуется с аналитическим решением. Рассмотрен численный пример. Отмечено, что вследствие низкой прочности углерод-карбидного композита на межслойный сдвиг для тонкостенной пластины возможен механизм разрушения, обусловленный расслоением.

Предложен подход к рациональному выбору энергетических характеристик амортизатора трансформируемого механического посадочного устройства возвращаемого космического аппарата в рамках конструктивных ограничений, а также ограничений по перегрузкам, клиренсу, устойчивости. Разработана модель динамики движения такого аппарата с момента контакта с посадочной поверхностью. Корпус возвращаемого космического аппарата и элементы его посадочного устройства рассматриваются как структурно сложная механическая система с внутренними связями.

Приведены результаты экспериментального и теоретического моделирования динамики раскрытия солнечных батарей различных кинематических схем, схемы экспериментальных установок. Выполнено сравнение результатов расчетов с экспериментально зафиксированными параметрами процесса. Отмечена хорошая сходимость, позволяющая сделать вывод о достоверности метода расчета.

Изложен метод прогнозирования проходимости автопоездов по бездорожью, основанный на использовании разработанной математической модели прямолинейного движения по несвязному грунту. Представлены методика и измерительный комплекс для исследований взаимодействия движителей с опорной поверхностью с целью получения тягово-энергетических и тягово-сцепных характеристик. Приведены некоторые результаты теоретических исследований.

Разработана математическая модель изменения термо- и газодинамических параметров в процессе подачи газа на изделия ракетно-космической техники при пневматических испытаниях. Получена зависимость амплитуды колебаний относительного давления от типа газа, его исходных параметров, степени сжатия к моменту отсечки подачи и возможностей системы подачи газа. Даны оценки временных параметров колебаний давления.

Представлены результаты наблюдения сигналов глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС с помощью программно-аппаратного комплекса, созданного на базе радиотелескопа РТ-7,5 МГТУ им. Н.Э. Баумана. Описаны методики калибровки измерительной системы с использованием радиоизлучения Солнца.