Факультеты
Кафедра технической механики
другие кафедры факультета

Научная деятельность 

       Специфика преподаваемых курсов отражается в научных исследованиях преподавателей и сотрудников кафедры. Любой механический процесс в горной технике и технологии поддается математическому описанию только через использование основных принципов, законов и теорем механики.

       Направлениями научной деятельности в разные годы на кафедрах, вошедших в состав кафедры технической механики, были:

  • применение методов строительной механики и динамики к определению прочности и устойчивости горно-технических зданий и сооружений;
  • гидравлические методы уплотнения и тампонажа горных пород;
  • разрушение и транспортирование горной массы;
  • разработка методов динамического расчета конструкций под машины с ударными нагрузками;
  • рационализация шахтных подъемных установок, увеличение их производительности, повышение надежности, безотказности и экономичности их работы.

       При объединении кафедр каждая из них принесла свою научную тематику, хотя и при их самостоятельном существовании некоторые из тем выполнялись совместными усилиями. Так, на кафедре теоретической механики в 60-70 годы совместно с Уральским филиалом ПромстройНИИпроекта была выполнена работа по исследованию колебаний фундаментов под машины с динамическими нагрузками (Н.С. Шкуренко, Е.П. Огнев, Л.Н. Красильников). В те же годы, с тем же ПромстройНИИпроектом на кафедре сопротивления материалов и гидравлики велась большая работа по изучению вибраций железобетонных башенных копров многоканатного подъема (Л.Б. Писарева, Б.Т. Яковлев, А.С. Москаленко), влиянию сейсмики горных взрывов на обогатительные фабрики, расположенные вблизи карьеров (А.С. Москаленко, Л.Н. Казина). В 80-е годы появилось еще одно направление - исследование работы гидротранспортных систем, которое также объединило усилия кафедр теоретической и прикладной механики (С.А. Ляпцев, Т.П. Бебенина).

       В 1986-1990 гг. кафедра активно сотрудничала с институтом УНИПРОМЕДЬ и ПО "Уралзолото" (научный руководитель Бебенина Т.П.): по плану "Союззолото" в рамках программы "Совершенствование технологии разработки добычи полезных ископаемых" выполнялась научно-исследовательская работа "Создание для пологопадающих рудных тел варианта камерной системы разработки с доставкой руды энергией водного потока" (по результатам работы защищена кандидатская диссертация).

       В последние годы научные исследования на кафедре посвящены совершенствованию механизмов и горных машин на основе разработки их механических и математических моделей. Благодаря исследованиям в области механики твердого тела, проводимым сотрудниками кафедры, разработаны методы расчета и предложены новые конструктивные решения для наиболее распространенных в горной технике и технологии механизмов, узлов и деталей машин. По результатам научных исследований, выполненных на кафедре технической механики, защищены две докторские и четыре кандидатские диссертации, за последние три года опубликовано 28 научных статей в центральных журналах, сделано 47 докладов и сообщений на конференциях.

       Исследования, проводившиеся профессором Афанасьевым А.И., посвящены совершенствованию трансмиссии горных машин. Их актуальность обусловлена высоким процентным составом трансмиссии от общей массы машины для карьерных экскаваторов, большого количества горно-шахтного оборудования, а также торфяных и строительных машин. В результате статистического анализа динамики рабочих органов предохранительных устройств на ЭВМ установлены теоретически и подтверждены экспериментально закономерности, определяющие вероятность их безотказной работы. Предложены научно обоснованные критерии эффективности работы средств управления нагрузками. Разработаны новые конструкции фрикционных предохранительных муфт с комбинированной обратной связью. При математическом моделировании процессов, происходящих в трансмиссии горных машин, на кафедре технической механики была разработана новая теория теплового расчета предохранительных и демпфирующих устройств при случайных воздействиях. Практические рекомендации, основанные на данном исследовании, использованы ВНИИТП и НПП Свердловскторф при проектировании машин для прокладки дренажа, переукладки мостов-переездов, разрушения негабаритов.

       Доцентом Ляпцевым С.А. разработаны методы теоретических расчетов, основанных на энергетическом анализе статически и динамически определимых механических и немеханических систем. Предложена, в частности, методика составления и решения дифференциальных уравнений, описывающих быстропротекающие электромеханические процессы. Уравнения движения электромеханической системы записываются в форме уравнений Лагранжа второго рода и используют выражение функции Лагранжа, содержащей как электрические, так и механические параметры механизма. В отличие от традиционных методик, рассматривающих отдельно электрическую и механические части, предложенный метод позволяет рассматривать электромеханическую систему целиком, что существенно облегчает анализ полученных решений. Математическое моделирование, проведенное на основании данных исследований, позволило разработать новые конструкции электроимпульсных устройств для разрушения и вибрационного транспортирования горных пород, а также для очистки технологических емкостей. В частности, разработан электромеханический ударный механизм, принцип работы которого основан на явлении электромагнитной индукции, при котором импульсное воздействие магнитного поля катушки, по обмоткам которой протекает электрический ток, вызывает механическое перемещение подвижного сердечника, наносящего удар по заданной поверхности.

       На основе теоретических и экспериментальных исследований, проводимых доцентом Полухиной Н.В., разработаны и внедрены научные методы и технические решения, обеспечивающие продление срока службы шахтных подъемных установок. Впервые применительно к шахтным подъемным установкам с длительным сроком эксплуатации установлены закономерности изменения статических нагрузок от параметров подъемной машины, найдены закономерности изменения ее безотказной работы, предложены новые показатели эксплуатационной надежности. Рекомендации, основанные на данных исследованиях, использованы на Березовском, Северо-Уральском, Карабашском и Никитовском рудниках.

       Математическое и физическое моделирование средств оперативного и глубокого регулирования шахтных осевых вентиляторов проводилось доцентом Таугером В.М. Им установлены, в частности, закономерности изменения конструктивных параметров термообъемного гидропривода и создана методика их проектного расчета, определены оптимальные размеры элементов шахтных вентиляторов, разработано более десяти новых конструкций осевых вентиляторов.

       Кафедрой технической механики выполняются работы, направленные на изучение пневмотранспорта продуктов обогащения мелкочешуйчатых руд, мокрого магнитного обогащения, обеспыливания и дезинтеграции. Доцентом Часс С.И. проводились аэродинамические исследования на продуктах обогащения мусковитовых руд, главными составляющими которых являются мусковит, кварц и гранат. По разработанной ею методике определены скорости витания мелкозернистых минералов; установлены зависимости, описывающие равноскоростное витание в различных условиях.

       По результатам математического и физического моделирования гидродинамических и электромагнитных процессов доцентами Брагиным В.Г., Клечиным Ю.И., Казаковым Ю.М., Рожневой В.К. предложены новые технические решения по созданию устройств для классификации магнетитовых руд, создана система управления технологической линией мокрого магнитного обогащения, разработаны элементы конструкции высокоэффективных аспирационных систем.

       В 1998 и 2000 годах кафедрой организована и проведена межвузовская научно-техническая конференция памяти профессора Вахрамеева И.И. “Механика в горном производстве”, в которой активное участие приняли аспиранты и студенты, изучающие дисциплины кафедры.

       Исследования, проведенные на кафедре технической механики в последние годы, нашли отражение в материалах международных конференций “Механика-99” (г. Минск), “Горная техника и технология на рубеже 21 века” (г. Москва), «Машины и механизмы ударного действия» (г. Орел), а также на республиканских конференциях.

       Как отмечалось выше, читаемые на кафедре дисциплины являются основой математического моделирования механических явлений. Они позволяет к описанию различных по природе явлений применять одинаковые методы исследования. Именно поэтому кафедра поддерживает тесные связи практически со всеми выпускающими кафедрами механического профиля, а также с научно-исследовательскими и проектными организациями.

       Сотрудниками кафедры (доценты Ахлюстина Н.В., Таугер В.М.) совместно с ОАО “Сельма” проводилась разработка устройств для измельчения полезных ископаемых и их транспортировки. В настоящее время эти измельчители работают на предприятии ОАО Бакальские рудники.

       Кафедра активно сотрудничает со службами безопасности горного производства. Для института охраны труда Свердловской области произведены прочностные расчеты (доценты Казаков Ю.М., Ляпцев С.А.), на основе которых в настоящее время совершенствуются индивидуальные средства защиты работающих - защитные пояса и каски. Для горно-спасательной службы Урала предложены новые конструкции лебёдок с высокой грузоподъёмностью (доценты Ахлюстина Н.В., Таугер В.М.).

 

Основные научные направления в настоящее время

       Оформились и доведены до результата научные работы, посвященные совершенствованию механизмов и горных машин на основе разработки и исследования их механических и математических моделей. Исследования в области механики твердого тела, проводимые сотрудниками кафедры, позволяют дать описание движения звеньев, узлов, механизмов горных машин, а в некоторых случаях и машин в целом. К этим исследованиям тесно примыкают научные работы в области механики деформируемого тела, гидро- и аэромеханики.

  • Исследование механических и математических моделей механизмов и горных машин с целью их совершенствования: С.А.Ляпцев, Д.Т.Анкудинов, Ю.М.Казаков, Г.А.Вебер, В.Г.Брагин, Н.В.Мокрушин Ю.И.Клечин, А.А.Чиркова, Л.Д.Чучманова, Н.В.Ахлюстина.
  • Гидро- и пневмотранспортирование горной массы по трубам, аппаратам и механизмам обогатительных фабрик, гидротранспорт в открытых потоках: Т.П.Бебенина, С.И.Часс.
  • Повышение эффективности работы шахтных осевых вентиляторов: В.М.Таугер