Инженерное дело. Техника

В пособии рассмотрены общие вопросы инженерного проектирования, принципы и порядок проектирования основных типов электротехнических устройств и систем электроснабжения, вопросы технологического присоединения к электрическим сетям общего назначения, а также использования систем автоматизированного проектирования электротехнических устройств и комплексов.

Методические указания предназначены для студентов 2-4 курсов направлений 15.03.01 «Машиностроение» (прикладной бакалавриат) и 150700.62 «Машиностроение» (академический бакалавриат). В работе приведены методика и справочные данные для расчета параметров технологии при получении плоских деталей из листового проката с использованием операций отрезки, вырубки и пробивки. Рассмотрен пример расчета параметров штамповки детали «шайба».

В книге рассматриваются актуальные вопросы, связанные с применением крупномасштабных подземных аккумуляторов энергоносителей, созданных в основном в отложениях каменной соли, в энергетике. Приводятся реализованные, разработанные и перспективные технологические схемы производства электроэнергии и тепла, а также схемы регулирования неравномерности энергопотребления с применением подземных аккумуляторов энергоносителей. Рассматривается применение подземных аккумуляторов при работе атомных, воздушно-аккумулирующих газотурбинных, ветряных и солнечных электростанций, а также в газовой и нефтяной промышленности и при решении экологических проблем охраны окружающей среды.

Прикладная интеграционная механика представляет новое направление в интеграции знания как единство математики, физики и прикладной философии для единого инженерного курса, включающего теоретическую механику, краткий курс сопротивления материалов, новый подход в механике машин, элементы механики сплошных сред, основанный на единой физике (колебания, прочность, устойчивость, удар). Главное внимание в курсе лекций уделено методам творчества как в области статики, кинематики, динамики (теоретическая механика), так и в механике машин. Подробно анализируются парадоксы механики, показаны их истоки и методы их преодоления. Впервые в курс лекций включены взаимосвязанные нелинейные задачи механики и их реализация в проектировании механизмов. Компактному изложению курса способствуют специальные операторы, позволяющие показать приёмы творчества для любых дисциплин и их эффективность к творчеству в механике. Данный курс можно применять как компактные курсы отдельно по теоретической механике, сопротивлению материалов, основам взаимосвязанных нелинейных задач механики.

В книге изложен инженерный компакт теорий ударного нагружения механизмов, приведена классификация признаков ударного нагружения механической системы. Предложен специальный компакт интеграционной механики для задач удара. Рассмотрены различные теории удара (классические, линеаризованные, синтезированные). Динамика пружинных механизмов рассмотрена на единстве колебаний, устойчивости, прочности и удара. Это позволило разработать синтезированную теорию удара пружинных механизмов как синтез различных теорий удара, что позволило сокращать габариты и повышать долговечность пружинных механизмов за счет управления эффектом инерционного соударения витков. Подробно рассмотрены экспериментальные эффекты при ударном нагружении. Даны рекомендации по проектированию и изготовлению пружин и пружинных механизмов.

Рассмотрены вопросы теории и практики применения рассредоточенного заводнения нефтяных месторождений - площадного, избирательного, очагового; причем главное внимание уделяется площадному заводнению. Приведены основные соотношения для гидродинамического расчета систем площадного заводнения, результаты исследования движения водонефтяного контакта, методика определения коэффициента охвата нефтяного пласта заводнением. Изучены нестационарный период фильтрации жидкости в системе скважин площадного заводнения, вопросы фильтрации жидкости в трещиноватых пластах, а также моделирования фильтрации в пластах, изрезанных трещинами большой протяженности. Описаны результаты исследования области оптимального применения систем заводнения в различных горно-геологических условиях.

Приводятся физические и термодинамические свойства хранимых газов и жидкостей, а также горных пород, вмещающих подземные хранилища. Представлены современные методы строительства и эксплуатации под- земных хранилищ газов и жидкостей. Приводятся основные положения подземного хранения неуглеводородных компонентов природного газа (гелия и углекислого газа) и аккумулирования альтернативных видов топлив, в частности водорода. Даны основы использования подземных резервуаров, созданных в отложениях каменной соли в качестве технологических аппаратов для промысловой подготовки газа и нефти.

Излагается гидродинамическая теория фильтрации жидкостей и газов в однородных и неоднородных, изотропных и анизотропных пористых и трещиноватых средах. Рассмотрены задачи стационарной и нестационарной фильтрации и основы расчета интерференции скважин. Изложены основные положения теории упругого режима, постановки задач и их аналитические и приближенные решения. Описаны гидродинамические методы повышения нефтеотдачи. Рассмотрены вопросы теории двухфазной фильтрации, подземного хранения газа, основы математического моделирования гидродинамических процессов разработки месторождений углеводородов. Рассмотрены задачи фильтрации вязкопластичных жидкостей.

В книге рассматривается подземное хранилище газонефтепродуктов как необходимый элемент функционирования топливно-энергетического комплекса страны: в единой системе газоснабжения, в системе снабжения нефтепродуктами и в системе электро- и теплоснабжения. Рассматриваются процесс подземного растворения каменной соли в ограниченном пространстве, технология строительства выработок-емкостей и методика расчета основных параметров выработки-емкости. Приводятся основные положения технологии строительства резервуаров тоннельного и двухъярусного типов. Помимо описания традиционных способов строительства выработок-емкостей рассмотрены вопросы интенсификации процессов подземного растворения каменной соли и формирования выработок-емкостей с применением специальных скважинных устройств. Описаны способы эксплуатации подземных хранилищ газонефтепродуктов. Рассмотрены вопросы экологического мониторинга зоны потенциального техногенного воздействия подземных хранилищ газонефтепродуктов.

Книга посвящена теории и численным методам гарантированного оценивания и аппроксимации множеств. Техника и математический аппарат интервального анализа строго обобщаются на процедуры работы с множествами. Впервые в монографической литературе детально рассматривается приложение разработанных методов к решению систем нелинейных уравнений и неравенств, задачам оптимизации, оценивания параметров и состояний, робастного управления и робототехники. Приводится подборка примеров и упражнений.

Издание посвящено новому, стремительно развивающемуся направлению светотехники - твердотельным источникам света, светодиодам. Журнал посвящен тематике полупроводниковых источников света: от проблем роста излучающих гетероструктур и кристаллов, производства светодиодов и устройств на их основе, метрологии и измерениям параметров, до применения светодиодов в различного рода осветительных устройствах.

Подробно изложены методы повышения выходной мощности усилителей радиопередающих устройств, основанные на использовании: непосредственного сложения мощности, отдаваемой несколькими транзисторами; устройств сложения мощности, отдаваемой несколькими выходными каскадами; корректоров амплитудных характеристик; диплексеров для сложения мощности нескольких независимых генераторов; автоматической регулировки потребляемого тока; многоканальных структур с частотным разделением каналов; оптимальной реализации сопротивления нагрузки. Для всех описанных методов даны инженерные расчетные соотношения, примеры их реализации с описанием схем, чертежей печатных плат, а также методик настройки усилителей.

Рассмотрены основы расчета конвейеров (ленточных, цепных, винтовых и др.), механизмов грузоподъемных машин (подъема груза, передвижения, поворота). Изложены методические указания по выполнению курсового проекта и рассмотрены методики расчета и основы конструирования механизмов, устройств, сборочных единиц, приводов подъемно-транспортных машин с использованием нормализованных, унифицированных и стандартных конструкций и изделий. В приложении приведены соответствующие справочные материалы, изображения изделий.

В учебном пособии изложены теплофизические основы холодильной технологии пищевых продуктов, приведены расчетные соотношения. Рассмотрены примеры решения задач и контрольные задачи, а также даны примеры расчетов и задания для самостоятельного решения.

Учебно-методическое пособие содержит теоретический материал для изучения темы «Соединения резьбовые разъемные», варианты заданий и необходимый справочный материал для выполнения индивидуального задания. Пособие предназначено для студентов всех специальностей всех форм обучения, изучающих курс «Инженерная графика».

В пособии описываются типы, назначение, устройство и работа микропроцессорных защит. Приводится методика расчета параметров дифференциальных, дистанционных и токовых защит статора и ротора генераторов, защит блоков генератор-трансформатор от различных видов повреждений и ненормальных режимов работы. Рассматриваются примеры расчета параметров защит.

В пособии изложены основы теории работы ступени осевого компрессора, рассмотрены особенности совместной работы ступеней осевого компрессора, вопросы регулирования осевых компрессоров и их работы на переменных режимах, а также приводятся основы аэродинамического проектирования компрессоров.

В настоящем пособии приведены основные сведения о радиационных дефектах в твердых телах, изложены основы их исследования методами радиоспектроскопии, предложены варианты заданий и программа экспериментального исследования радиационно-модифицированных веществ в конденсированном состоянии. При иллюстрации спектров ЭПР используются оригинальные результаты, полученные авторами. В прил. 1 приведена лабораторная работа, в прил. 2 – градуировка измерительной шкалы спектрометра.

Изложены теория и практическое решение основных вопросов, связанных с проектированием устройств на микроконтроллерах семейства mcs-51/52 с помощью программного комплекса Multisim-10.

Изложены основы проектирования производственных систем в современном машиностроении, особенности ракетных производственных систем. Приведены исходные данные для проектирования, указана последовательность проектирования производственной системы. Рассмотрены методы расчета элементов основной и вспомогательной производственных систем.

В пособии приведены программы и основные этапы расчета курсового проекта в системе Mathcad по курсам «Основы проектирования машин» и «Теория механизмов и машин» в МГТУ им. Н.Э. Баумана. В комментариях к ним в краткой форме изложены основные положения расчетов динамики машин и проектирования кулачкового механизма. Содержание учебного пособия соответствует курсу лекций, читаемому в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Рассмотрены основы проектирования микрополосковых устройств СВЧ с помощью пакета программ Microwave Office 2009 производства компании Applied Wave Research. На примере балансных смесителей описаны основные операции, которые необходимо выполнить при проектировании электрической принципиальной схемы устройства, создании его топологии, расчете и оптимизации рабочих параметров.

Приведены варианты задания по проектированию синхронного счетчика mod7 с произвольным порядком счета для использования в автомате управления технологическим процессом и пример поэтапного выполнения расчета и последующего моделирования его функционирования в программной среде NI Multisim 10.1. Дана последовательность сборки схем и проведения моделирования в виртуальной лаборатории. Практические занятия выполняются с целью закрепления теоретических знаний и приобретения навыков работы в программной среде моделирования цифровых устройств Multisim 10.1 по дисциплине «Электротехника и электроника».

Обязательным компонентом любого современного мехатронного устройства является микропроцессорная система, реализующая алгоритмы управления программным способом. В пособии изложены этапы и подходы к проектированию алгоритмического и программного обеспечения для микропроцессорных модулей мехатронных систем.

Рассмотрены вопросы, связанные с использованием методов и средств автоматической и автоматизированной настройки систем управления. Изложены вопросы автоматизации настройки ПИД-регуляторов как с методологической зрения, так и с точки зрения их практической реализации. Значительное внимание уделено существующим пакетам прикладных программ, реализующим оптимальную настройку: Concept, Unity Pro, Трейс Моуд и др.

Рассмотрены особенности программируемых логических интегральных схем фирмы Altera, основы языка описания аппаратуры VHDL, использование пакета проектирования Aldec-HDL. Приведены примеры описания цифровых устройств на языке VHDL и их функциональная верификация.

В работе рассмотрены основные этапы проектирования цифрового комбинационного устройства для трех входных переменных, алгоритм работы которого задан таблицей истинности в соответствии с технологическим процессом. Проектирование проводится с помощью логического преобразователя программой среды Multisim 10.1, который сразу по таблице истинности выдает модель требуемого устройства в разных базисах. Приведены описание интерфейса, технологии сборки схем цифровых устройств, устройств визуализации и инструментарии данной среды. На полученных моделях студенты проверяют работу данного устройства в программной среде моделирования цифровых устройств Multisim 10.1, которая установлена на персональных компьютерах в компьютерном классе кафедры ФН-7. Такое моделирование позволяет студентам наглядно проверить правильность проведенных расчетов и получить навыки работы с данной программой.

Изложены принципы построения млогабаритных лазерных изображающих систем, приведены методика расчета передающего канала на основе матричного полупроводникового источника излучения и оптического интегратора, методика светоэнергетического расчета системы, предназначенной для дистанционного обнаружения световозвращателей.

Рассмотрены вопросы проектирования прецизионных систем наведения радиотехнических и оптических комплексов на основе двухканальных систем в режимах автосопровождения. Приведены основные варианты функционального и структурного построения двухканальных систем, представлены уравнения динамики двухканальных систем с разделенной нагрузкой с учетом всех основных помех и возмущений, изложена методика синтеза высокоточных систем с компенсирующими связями между каналами.

Приведены варианты домашних заданий по проектированию комбинационного и последовательностного устройств цифровой техники на интегральных схемах малой и средней степени интеграции, а также по проектированию микропроцессорной системы, отвечающей функциональным потребностям автоматов управления процессами. Представлены правила проектирования, необходимые справочные материалы и примеры выполнения заданий.

Изложены материалы, в которых отражен практический опыт промышленности в области проектирования электрогидравлических усилителей мощности, составляющих основу электрогидравлических следящих приводов. Рассмотрены двухкаскадные усилители с соплом-заслонкой и струйной трубкой в предварительном каскаде, цилиндрическим золотниковым распределителем в выходном каскаде, механической и электрической обратной связью по положению золотника. Представлены математические модели, изложена методика проектных расчетов параметров и характеристик, рассмотрены вопросы выбора конструкционных материалов и обоснования конструкции усилителей.

Рассмотрены физические принципы работы полупроводниковых структур, а также конструктивные особенности, основные технические параметры и характеристики диодов, биполярных и полевых транзисторов и схем их включения.

Изложены основы теории трехстепенных гирокомпасов, описаны принципы действия, конструкция и алгоритмы работы полуавтоматического трехстепенного гирокомпаса 1Г25-1.

Рассмотрены принципы работы и устройство приемников и аккумуляторов теплового излучения Солнца различного назначения, а также методы их расчета. Для студентов старших курсов.

Рассмотрены вопросы тепловых испытаний стержневых космических конструкций. Дано теоретическое обоснование условий испытаний. Для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки специалистов «Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов» и направлениям подготовки магистров «Материаловедение и технология материалов», «Ракетные комплексы и космонавтика».

Представлены общие сведения о данных дистанционного зондирования Земли, типах применяемых для этой цели космических аппаратов и порядке осуществления приема данных наземной станцией с последующей обработкой специальными программными средствами. Приведены примеры использования полученной информации для проводимых исследований различной тематической направленности.

Изложены общие вопросы проектирования орбитальных станций (ОС), критерии рационального выбора их характеристик. Сформулированы основные требования, определяющие технический облик ОС; характеристики целевого оборудования, условия эксплуатации, схема полета, транспортно-техническое обеспечение и функционирование экипажа. Учебное пособие включает в себя три части. В первой части рассмотрены общие вопросы проектирования ОС. Во второй части пособия подробно освещены бортовые системы ОC. Третья часть пособия посвящена проектированию модулей ОС.

На примере проектирования шарикового замка, применяемого в системах разделения конструкций космических аппаратов, рассмотрены приемы построения электронных геометрических моделей и электронных расчетных схем для инженерного анализа элементов конструкций аэрокосмических систем. Приведены указания для самостоятельной работы студентов в пакетах SoildWorks, SolidWorks Motion и SolidWorks Simulation.

В пособии приведены материалы, касающиеся вопросов проектирования лафетов артиллерийских орудий. Рассмотрены особенности функционирования противооткатных устройств при откате и накате на всех периодах выстрела, приведены основы гидродинамической теории и построенные на ее базе методы расчета и проектирования гидравлических тормозов откатных частей и накатников.

В пособии рассмотрено последовательное решение задачи баллистического проектирования космического летательного аппарата (КЛА). В результате решения этой задачи определяют систему координат, в которой описывается движение КЛА, рассчитывают импульсы, необходимые для осуществления маневров КЛА. На основании этого осуществляется проектирование исполнительных органов систем управления движением КЛА, в том числе жидкостных ракетных двигателей малой тяги.

Рассмотрены вопросы расчета собственных колебаний конструкции космического летательного аппарата с применением метода синтеза форм колебаний в виде метода жестких границ по Крейгу — Бэмптону.

В пособии приведены материалы, касающиеся основных вопросов проектирования лафетов артиллерийских орудий: действия выстрела на ствол и лафет орудия, расчета силы отдачи пороховых газов, определения характеристик устойчивости и неподвижности орудия при выстреле, выбора законов сопротивления и решения задач отката и наката.

Рассмотрены методики организации и собственно курсового проектирования: порядок выполнения проекта, методики расчетов расходов компонентов топлива для камеры с внутренним охлаждением, термодинамического расчета восстановительных и окислительных двухзонных газогенераторов; даны рекомендации по профилированию контура сопла по линии тока и выбору методик расчета смесительной головки и охлаждения камеры жидкостного ракетного двигателя. Приведены состав и структура курсового проекта с примерами оглавления пояснительной записки и компоновки графической части.

Представлены общие правила выполнения чертежей, изложенные в стандартах Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) третьей группы. На примерах изображения несложных геометрических тел показано использование метода проекций и правил стандартов ЕСКД для построения различных изображений – видов, разрезов, сечений.

Рассмотрены функциональные свойства смазочно-охлаждающих технологических средств, применяемых в металлообработке. Пособие базируется на курсе лекций, читаемых автором в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Первая часть посвящена функциональным действиям (смазочному, охлаждающему, моющему, защитному и режущему) смазочно-охлаждающих технологических средств, используемых при резании металлов. Рассмотрены механизмы действия, основные закономерности физико-химических процессов, протекающих в зоне резания. Показаны пути управления функциональными действиями, обеспечивающие эффективность применения.

Рассмотрены физическая модель, математическая постановка, алгоритм и экспериментально-теоретические инженерные методики решения на персональном компьютере задачи проникания недеформируемых тел в грунты и горные породы и задачи проникания деформируемых срабатывающихся ударников в металлические преграды.

В методических указаниях приведена программа производственного обучения студентов двух специальностей кафедры МТ-3, необходимая для формирования квалифицированных инженерных кадров.

Рассмотрены современные концепции ведения военных действий, такие как «Воздушно-наземная операция», «Сетецентрическая война», «Армия нового типа», и военно-технические средства их реализации. Основное внимание уделено создаваемой в рамках концепции «Армия нового типа» программе «Боевая система будущего». На протяжении последних 10 лет эта программа являлась самой крупной, самой сложной и дорогостоящей новой программой развития американской армии. «Боевая система будущего» предусматривает разработку системы вооружения, в которой каждому образцу отводятся определенные роль и место, т.е. создаются не отдельные виды вооружения, а взаимосвязанная система, объединенная единым информационным пространством. Из компонентов программы «Боевая система будущего» наиболее подробно рассмотрена тактическая ракетная установка NLOS LS. Изложенный зарубежный опыт, отображенный в новых концепциях и в создаваемых перспективных системах вооружения, необходимо учитывать будущим инженерам при разработке отечественных образцов военной техники или средств противодействия создаваемому за рубежом оружию.

Приведены теоретические сведения, расчетные формулы, методики расчета фрикционных муфт и цилиндров гидравлических прессов, а также начальные сведения о программном комплексе Ansys ED9.0 в объеме, достаточном для выполнения заданий без привлечения других источников. Даны условия по вариантам заданий.

Рассмотрено аналитическое решение задач оптимального проектирования элементов несущих конструкций в виде сжатых стержней.