Динамика прочность машин приборов аппаратуры. Кафедра прочности летательных аппаратов (102)

О кафедре

Об истории и выпускниках кафедры «Динамика и прочность машин»

Кафедра Динамики и прочности машин организована в 1964 г. Основатель кафедры и ее первый заведующий - доктор технических наук, профессор, член-корреспондент АН СССР, заслуженный деятель науки и техники - А.А. Поздеев

Кафедра была редкая по тем временам (пятая в стране, первая среди ВУЗов Урала), выпускающая инженеров-механиков-исследователей. Значительное внимание уделялось и уделяется сочетанию фундаментальной физико-математической подготовки и изучению инженерных прикладных дисциплин, выполнению студентами научных исследований непосредственно в процессе обучения.

Первый выпуск (16 чел.) инженеров-исследователей состоялся в 1970 г. Последующие выпуски более многочисленные. Выпускники кафедры поступают в аспирантуру, защищают кандидатские диссертации. К 10-летнему юбилею кафедры (лето 1975 г.) появляются первые кандидаты наук (А.И. Цаплин, И.Н. Шардаков, И.Н. Ефимов).

В различные годы заведуют кафедрой ДПМ кандидат технических наук, доцент Э.Р. Римм (1971-1978 гг.), доктор технических наук В.В. Мошев (1978-1982 гг.). С 1982 г. по 2013 г. заведующим кафедрой являлся доктор технических наук, профессор Г.Л. Колмогоров. С 2014 года кафедру возглавляет доктор технических наук, профессор, академик РАН Матвеенко Валерий Павлович.

Молодые специалисты первых выпусков нашей кафедры составили костяк коллектива первого академического подразделения в Перми — Отдела физики полимеров Уральского научного центра АН СССР, который с 1971 г. возглавил А.А. Поздеев. Позже он стал директором созданного на базе этого отдела Института механики сплошных сред. Сегодня институтом руководит ученик А.А. Поздеева и выпускник нашей кафедры, председатель Пермского научного центра УрО РАН, академик РАН В.П. Матвеенко. В настоящее время более половины сотрудников Института сплошных сред УрО РАН выпускники различных лет кафедры ДПМ. А.А. Роговой заместитель директора ИМСС УрО РАН по научной работе. Заведуют лабораториями В.Н. Ковров, О.Б. Наймарк, И.Н. Шардаков, Адамов А.А, Славнов Е.В. Ученый секретарь ИМСС УрО РАН - Юрлова Н.А., ученый секретарь по международным связям - Цаплина Г.С.

Справедливо сказать о кафедре «Динамика и прочность машин» ПНИПУ «наукообразующая» или «кадрообразующая» и это не преувеличение, кафедра ДПМ необычная, элитарная. Ведь таким количеством выдающихся выпускников, могут похвастаться немногие.

К настоящему времени свыше 200 выпускников кафедры ДПМ стали кандидатами наук, 40 защитили докторские диссертации. Среди докторов наук И.Н. Ефимов - ректор Чайковского технологического института; А.А. Барях - директор Горного института УрО РАН, В.Н. Аликин — заместитель директора Института технической химии УрО РАН.

Не остался обделенным выпускниками кафедры ДПМ и наш университет. В числе наших выпускников ректор ПНИПУ А. А. Ташкинов, профессор кафедры ДПМ Н.А. Шевелев - проректор по учебной работе. Выпускники ДПМ работают в большинстве структур и подразделений ПНИПУ, на его кафедрах. Возглавляют факультеты: Прикладной математики и механики — В.Ю. Столбов; Повышения квалификации преподавателей - Чекалкин А.А. Научно-исследовательскую часть ПНИПУ - Аношкин А.Н., отдел аспирантуры и докторантуры ПНИПУ - Свисткова Л.А. Руководят кафедрами ПНИПУ: А.И. Цаплин (кафедра общей физики); В.А. Девяткин (кафедра проектирования и производства автоматических машин), В.П. Первадчук (кафедра прикладной математики), П.В. Трусов (кафедра математического моделирования системы процессов); Н.А. Труфанов (кафедра вычислительной математики и механики); Н.М. Труфанова (кафедра конструирования и технологии электрической изоляции), Г.Г. Кашеварова (кафедра строительных конструкций и вычислительной механики).

Заведуют кафедрами: в университете Loughborough University Великобритании В. Зильбершмидт (кафедра Mechanics of Advanced Materials), в Пермском военном институте МВД РФ И.А. Оборина (кафедра общеинженерных дисциплин), в Пермском государственном педагогическом университете Л.Н. Ясницкий (кафедра информатики и математики).

Выпускники кафедры успешно работают на ведущих предприятиях Перми, составляя основу коллективов научно-инженерного центра ФГУП «Пермский завод им. СМ. Кирова», Отделов динамики и прочности АО «Авиадвигатель» (И.Л. Андрейченко, начальник отдела), НПО «Искра», ОАО «Мотовилихинские заводы» (В.Р. Хоменок - первый заместитель генерального директора, генеральный конструктор; И.В. Домбровский - начальник СКБ), Отделение Тоннельной ассоциации России ООО "СК "ИнжПроектСтрой" (Малинин А.Г. - генеральный директор), ЗАО АКБ «ТРАНСКАПИТАЛБАНК» (Онискив В.Д. - генеральный директор), ООО «ИКЦ Просвет» (Мокрецов А.С. - технический директор).

Программа обучения разработана таким образом, чтобы выпускники были подготовлены к работе:

• В инженерных центрах, конструкторских бюро г. Перми: АО «ОДК-Авиадвигатель», АО «Новомет» Инженерный центр «Сатурн», ПАО НПО «Искра», ПАО ПНППК, АО «ОДК-СТАР», «Инжпроектстрой», и дургих городов: ОАО «ГосМКБ «Радуга» им. А.Я. Березняка» (г. Дубна), ОАО «НПО «Сатурн» (г. Рыбинск).
• В научно-исследовательских институтах при ВУЗах и институтах РАН: Институт механики сплошных сред (г. Пермь), Горный институт (г. Пермь), Институт машиноведения (г. Екатеринбург), РФЯЦ ВНИИТФ (г. Снежинск), РФЯЦ ВНИИЭФ (г. Саров).
• В крупнейших российских и зарубежных ВУЗах.

Заслуженно считается, что Пермская научная школа механиков, известная в России и за ее пределами, состоит в основном из выпускников и сотрудников кафедры ДПМ. Выпускники кафедры «Динамика и прочность машин успешно работают на ведущих предприятиях машиностроения, в ВУЗах и институтах Российской Академии наук, а также в коммерческих и банковских структурах.

Здесь рассмотрен спектр вопросов механики, обеспечивающий реализацию СМ рабочих и транспортных режимов работы при высокой степени надежности и комфортности.

Рис. 2.22. Схема аналитического исследования динамики

землеройно-транспортных машин

Основы тяговой динамики машин

Давая оценку эффекта сцепления движителей машины с основанием, используют значение коэффициента сцепления φ сц , через который выражают возможное значение силы тяги по условию сцепления:

где G сц -сцепной вес машины, рассматриваемый в виде вертикальной реакции поверхности передвижения, действующей на движители, к которым осуществляется подвод крутящего момента от привода. Его определяют как:

где ξ – коэффициент использования сцепного веса.

G м - сила тяжести машины

Силу тяги, которую может создать привод машины, на движителе называют силой тяги « по двигателю». Её называют касательной силой тяги и определяют по выражению:

где M - номинальный момент двигателя, r –радиус колеса для колёсных машин или ведущей звёздочки для гусеничных.

Реально реализуемое значение тягового усилия в общем случае является минимальным из двух приведённых выше:

При движении машины в транспортном режиме она преодолевает ряд сопротивлений, направленных вдоль оси её движения, качению W f , подъёму трассы W h , ветровой нагрузке W w , разгону W j .

Уравнение равновесия машины вдоль оси её движения называют тяговым балансом и записывают обычно в удельной форме (к силе тяжести машины):

где знаки «+» соответствуют режиму подъёма и разгона с ускорением j , а знаки «-» - спуска и торможения.

Левая часть этого уравнения, зависящая только от конструктивных параметров машин, получила название:

Динамического фактора машины (D m ), рассчитываемого для скоростных режимов движения, формирующих значимое значениеW w

Сцепного фактора, при малых скоростных режимах, когда W w ≈ 0; P=P цс:

Значение динамического и сцепного факторов определяются скоростными режимами движения машины и степенью её загрузки.

В правой части (2.1) представлены характеристики, определяющие режим движения:

Сопротивления качению машины f , зависящее от параметров ходовой части и поверхности движения;

Крутизны трассы i ;

Удельное (к ускорению свободного падения g ) ускорение разгона (замедление торможению).

Степень загрузки оценивают коэффициентом использования машины по грузоподъёмности 0 ≤ K Г ≤ 1,0. При грузоподъёмности g m сила тяжести загруженной машины, с коэффициентом K Г составит:

Значение динамического фактора при произвольном K Г :

где индекс 1,0 означает что значение фактора D и D сц соответствует K Г = 1; G 0 - сила тяжести машины при K Г = 0.

Семейство графиков, отражающих функциональные зависимости динамического фактора, при K Г = 0, от скорости движения машины при всех передачах коробки перемены передач (КПП) в виде D 1,0 =D(V j), называют динамической характеристикой машины.

Семейство графиков, отражающих зависимости (2.2) и (2.3) называют нагрузочными характеристиками, соответственно, динамического и сцепного факторов. Их точки пересечения соответствуют предельным скоростным режимам, реализуемым без буксования (Р дв =Р сц).

Совокупность указанных характеристик - динамический паспорт машины. На рис.2.23 представлен динамический паспорт машины с механической трансмиссией имеющей КПП с четырьмя передачами I÷IV.

Рис. 2.23. Динамический паспорт автомобиля составляют

из динамической характеристики с номограммой нагрузок,

графика контроля буксования и динамических показателей

Он даёт полную картину о возможных скоростных режимах движения машины при различных значениях степени её загрузки и позволяет оценить режимы буксования: D сц

Так, при коэффициенте загрузки равном 0,30 возможен режим движения на II-ой передаче со скоростью 13 км/ч. При этом будет отсутствовать режим буксования, т.к. D сц =D.

Для СМ, являющихся технологическими, важные значения имеет свободная тяга (T 0 ). Под ней понимают разность между тяговым усилием и суммарным сопротивлением качению и подъему трассы, которое может быть реализовано на преодоление технологических сопротивлений при выполнении рабочих операций.

Кафедра прочности летательных аппаратов является выпускающей по направлению «Прикладная механика» по специальности «Динамика и прочность машин» .

Выпускники кафед ры могут получить квалификационный уровень «бакалавр» или «магистр» .

Область знания 13 Механиіна інженерія .

Специальность 131 Прикладна механіка .

Работа абсолютного большинства окружающих нас механизмов и машин неразрывно связана с динамическими нагрузками. Конструктор должен обеспечить достаточную прочность и долговечность машины в

условиях действия этих нагрузок. Увеличение прочности, жесткости и долговечности машин, как правило, достигается увеличением их веса. Однако увеличение веса приводит к снижению эффективности и конкурентоспособности нового изделия. При этом уровень эффективности и конкурентоспособности машины обратно пропорционален ее весу. Практически всегда вопрос стоит так: обеспечить достаточную прочность и долговечность машины при минимальном весе конструкции. Весь комплекс возникающих при этом проблем и методы их решения составляют содержание обучения по специальности "Динамика и прочность машин". Особую важность имеют вопросы прочности и веса в авиастроении. Разработка и производство на Украине легких самолетов и вертолетов, необходимость их сертификации также требует развертывания комплекса работ в области прочности. Сложность решения задач прочности вызвала необходимость широкого применения электронных вычислительных машин. Практические расчеты конструкций сегодня немыслимы без применения ЭВМ. Программа обучения данной специальности предусматривает умение уверенно работать с современными отраслевыми и универсальными программными комплексами в этой области (NASTRAN, COSMOS, ANSYS и др.) .

Специалисты по Динамике и прочности машин найдут работу в организациях, занимающихся проектированием и изготовлением любых объектов машиностроения от спортивного снаряжения до турбин, танков и самолетов. Они востребованы на Харьковском государственном авиационном производственном предприятии ("ХАЗ"), Киевском государственном авиационном заводе "Авиант", Авиационном научно-техническом комплексе им. О.К. Антонова (г. Киев), АО "Мотор-Січ" (г. Запорожье), Запорожском моторостроительном конструкторском бюро "Прогресс", а также на малых предприятиях, занимающихся разработкой, изготовлением и сертификацией авиационной техники.