05.05.04 – строительные, дорожные и подъемно-транспортные машины

 Приказ Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь от 23 августа 2007 г. № 138
 

1. Цели и задачи программы-минимум

Изучение материалов по программе-минимум предполагает формирование у соискателей ученой степени, углубленных знаний: об основных научно-технических задачах в данной области, по физическим основам взаимодействия различных видов рабочего оборудования  машин с грунтами при их разрушении, транспортировании, дроблении, сортировке и т.п., знаний по теории рабочих процессов грузоподъемных и транспортных машин, по методам их исследования, моделирования, тенденциям и прогнозированию развития, инженерному анализу, расчету, оптимизации, конструированию, проектному обеспечению и оценке надежности и безопасной эксплуатации, диагностике и ремонту, проведения экспериментальных исследований, анализу и интерпретации полученных данных, способам снижения энергозатрат и защиты окружающей среды при эксплуатации машин строительного комплекса.

Соискатель ученой степени должен знать основы общенаучных и общепрофессиональных дисциплин, специальные инженерные дисциплины и дисциплины технологического цикла в объеме, необходимом для решения актуальных исследовательских, проектных, конструкторских и производственно-технологических задач.

2. Требования к знаниям, умениям и навыкам аспиранта (соискателя)

Соискатель должен показать на экзамене профессиональные знания по соответствующим разделам предмета по строительным, дорожным и подъемно-транспортным машинам, владение теоретическим анализом и современными методами расчета и исследований, продемонстрировать навыки в решении задач проектирования и эксплуатации строительных и подъемно-транспортных машин и оборудования с использованием компьютерных информационных технологий, программного обеспечения математического и инженерного анализа, автоматизированного проектирования.

3. Содержание курса

3.1. Классификация строительных и дорожных машин (СДМ)

Ключевые слова: классификация, система требований, технические, технико-экономические и эксплуатационные показатели машин, рабочие органы, привода.

Классификации строительных и дорожных машин, специфика и условия их эксплуатации, предназначенных для добычи  не рудных материалов различными способами. Структура системы требований к строительным машинам. Влияние условий эксплуатации на выбор машин и оборудования. Системы строительных машин, типоразмерные ряды, типажи, комплексы машин и оборудования. Комплексы машин для различных систем наземной, карьерной  и скважинной разработки, проходки тоннелей. Технические, технико-экономические и эксплуатационные свойства строительных машин, их измерители. Машины для постройки дорожных покрытий, машины для уплотнения грунтов.

3.2 Классификация грузоподъемных машин (ГПМ)

Ключевые слова: классификация, технические и технико-экономические и эксплуатационные показатели, рабочие органы, крюковая подвеска, канат, полиспаст, блок, барабан, грейфер, режим работы, устойчивость.

Классификация ГПМ, режимы работ, устойчивость стреловых кранов, краны мостового типа, мосты перегрузочные, краны стационарные и краны передвижные, подъемники. Статические и динамические расчеты механизмов ГПМ.

3.3 Классификация транспортирующих машин

Ключевые слова: конвейеры, элеваторы, ленты, цепи, натяжные устройства, шнек, пневмотранспорт, погрузчик, разгрузчик.

Классификация машин непрерывного транспорта сыпучих и штучных грузов, конвейеры передвижные, стационарные, приводы, натяжные устройства, рабочие органы, винтовые и вибрационные конвейеры, оборудование для пневмотранспорта сыпучих материалов. Расчеты потребной мощности для привода методом обхода по контуру.

3.4. Теоретические основы взаимодействия исполнительных рабочих органов строительных машин с грунтами, методы разработки пород

Ключевые слова: методы разрушения пород, рабочие органы машин, отвал, шнек, ковш, рыхлитель.

Классификация методов разрушения не рудных пород. Механическое разрушение пород резанием, строганием, статическим и динамическим скалыванием, комбинированные способы механического разрушения пород, гидравлическое разрушение, буровзрывной метод. Сопротивление резанию горных пород. Классификации исполнительных рабочих органов горных машин для добычи различных полезных ископаемых. Шнековые, дисковые, корончатые, струговые, цепные и планетарные органы разрушения пород. Рекомендации по выбору исполнительных органов. Конструкции и основные параметры резцов, фрез, шарошек, коронок или долот, конических и прямых рыхлительных зубьев, элементов дробящих, смешивающих, уплотняющих устройств. Удельное сопротивление резанию, толщина стружки при работе различных исполнительных рабочих органов. Область применения резания.

3.5. Привод строительных и дорожных машин и ГПМ

Ключевые слова: приводы, механические характеристики, трансмиссия, рабочие процессы, электродвигатель, электромотор, гидромотор, гидронасос.

Принципы передачи и преобразования силовых потоков в приводах горных машин, оценка потерь мощности. Механические характеристики механизмов. Виды устройств трансформирования крутящего момента, их структура, принципы работы, параметры и оценочные показатели. Согласование приводных двигателей с производственным механизмом. Влияние переходных процессов на нагруженность трансмиссии. Методики выбора электродвигателя (гидромотора) по заданным значениям частоты вращения рабочего органа. Методика определения полной мощности и общего КПД электромеханического и гидромеханического привода машины. Устойчивый момент и устойчивая мощность электродвигателей привода исполнительного органа.

3.6. Органы передвижения СДМ и ПТМ

Ключевые слова: колесный движитель, гусеничный движитель, железнодорожный ход, шагающие движители, органы перемещения-подачи, сопротивление движению, сопротивление качению.

Колесный движитель. Классификация колесных движителей. Основы теории качения колеса. Силы, действующие на ведомое и ведущее колеса движителя. Скольжение, буксование колес. Сопротивление качению колеса, давление на опорную поверхность. Режимы качения, кинематика, динамика, КПД ходовой системы.

Гусеничный движитель. Классификация гусеничных движителей горных машин. Давление гусениц на грунт, сопротивление передвижению гусеничного хода, тяговое усилие, мощность на передвижение. Поворот гусеничного хода. Тяговые усилия гусеничных лент при повороте.

Проходимость, устойчивость против опрокидывания, плавность хода машин, их свойства и оценка. Условия осуществимости движения. Методика выбора параметров колес и гусениц движителей машин.

Железнодорожный ход. Напряжения в месте соприкосновения колеса с рельсом. Распределение давления по опорной площадке. Допускаемые контактные напряжения для колес с цилиндрическими и коническими ободами и рельсов с плоскими и выпуклыми головками. Сопротивления, возникающие при движении колесного хода по рельсам. Мощность для передвижения железнодорожного хода.

Шагающие движители: кривошипно-шарнирный, кривошипно-ползунковый, двухкривошипный, гидравлический, шагающе-рельсовый. Фазы и кинематика движения. Давления на несущее основание башмаков и базы шагающего ходового устройства. Тяговый расчет шагающего ходового оборудования. Выбор параметров шагающего движителя.

3.7. Бурильные машины и установки

Ключевые слова: бурение, бурильные машины, мобильные агрегаты, станки, методика расчета.

Процесс бурения горной породы, классификация способов бурения. Классификация и назначение бурильных машин. Методика определения производительности, крутящего момента, силы подачи, частоты вращения инструмента, мощности приводных механизмов для вращательного, ударного, ударно-вращательного бурения и подбора бурильной машины. Бурильные машины вращательного, ударного, ударно-вращательного, вращательно-ударного и комбинированного бурения. Мобильные агрегаты и станки для бурения скважин.

3.8. Машины и комплексы для подземной разработки нерудных материалов

Ключевые слова: подземная разработка, комбайн, бурошнековая установка, технологические схемы.

Классификация и этапы развития средств механизации для подземной разработки грунтов. Очистные комплексы. Очистные фронтальные агрегаты. Производительности очистного комбайна. Конструктивные схемы основных машин.

3.9. Средства гидромеханизации горных работ.

Ключевые слова: средства гидромеханизации, принцип и схема работы.

Назначение и классификация средств гидромеханизации горных работ. Гидромониторы. Механогидравлические машины. Землесосные снаряды и драги.

3.10. Машины шахтного подъема

Ключевые слова: клети, скипы, бадьи, канаты, загрузочные и разгрузочные устройства, выбор параметров, лифты, подъемники.

Назначение, требования и технические характеристики машин шахтного подъема. Подъемные клети, скипы, бадьи, канаты, загрузочные и разгрузочные устройства, копровые шкивы, проводники. Подъемные машины, тормозные устройства подъемных машин. Основные схемы клетевых и скиповых подъемных установок. Выбор канатов. Цикл работы и определение основных эксплуатационных параметров подъемных установок, ограничители скорости, ловители.

3.11. Машины и комплексы дли открытой разработки нерудных материалов

Ключевые слова: техника открытых работ, устройство, принцип и схема работы, расчет.

Классификация машин для открытой разработки грунтов. Одноковшовые экскаваторы. Многоковшовые экскаваторы. Производительность экскаваторов. Выемочно-транспортирующие машины. Бульдозеры, скреперы. Отвалообразователи. Конструктивные схемы, принципы действия, характеристики, схемы работы, производительность.

3.12. Экспериментальные исследования и моделирование СДМ и ПТМ

Ключевые слова: методика исследования, методы моделирования, техническая оптимизация  машин.

Структура многовариантного анализа рабочего процесса машины. Методика проведения функционального исследования. Планирование эксперимента. Автоматизированная обработка данных экспериментальных исследований транспортных и стационарных машин и комплексов. Моделирование динамических процессов в подъемно-транспортных машинах на ЭВМ. Методы оптимизации параметров транспортных комплексов. Расчеты на ЭВМ эксплуатационных параметров работы оборудования.

3.13. Проектирование СДМ и ПТМ

Ключевые слова: проектирование, структура, методы, конструкторская документация, оптимизация проектных решений, автоматизация проектирования.

Сущность, схема, задачи проектирования. Классификация, виды и комплектность констpуктоpской документации (КД). Общая структура разработки машины. Содеpжание этапов и поpядок научно-технического обоснования машины. Содержание стадии предпроектных исследований. Порядок проведения информационно-патентного поиска и анализа, источники информации. Пpогнозиpование pазвития ДМ и ПТМ. Методы пpогнозиpования. Методика патентной защиты проектных разработок, понятие изобретения, структура формулы изобретения, комплект документов, подаваемых в национальный цент интеллектуальной собственности, для получение патента на предполагаемое изобретение. Техническое задание на разработку машин. Стадии pазpаботки КД по ЕСКД и СТБ 972-94, их сущность. Современные концептуальные положения проектирования машин. Системный подход. Групповое проектирование. Концепция, конструктивные признаки СДМ, основание на типизацию и унификацию. Объекты проектирования, математические модели, критерии оптимальности и проектные параметры СДМ на различных иерархических уровнях ее проектирования. Нисходящее и восходящее проектирование, типовые проектные процедуры. Типичная последовательность проектных процедур. Сущность оптимизации проектных решений.

Расчет нагрузок на рабочем инструменте. Расчет и конструирование органов разрушения, погрузочных органов, систем перемещения, привода выемочных и проходческих машин. Виды, порядок и программы испытаний. Ускоренные ресурсные испытания. Расчет и конструирование бурильных машин. Расчет и конструирование конвейеров. Проектная оценка технического уровня и качества разрабатываемой машины.

Проектирование и конструирование обогатительных машин. Расчет и конструирование питателей, дозаторов, дробильных машин, мельниц, грохотов-сепараторов, классификаторов, прессов, промывочных и флотационных машин.

Автоматизация проектирования машин и оборудования.        Структура САПР горной машины, виды и назначение обеспечений САПР. Принципы построения САПР. Автоматизация инженерного анализа машины. Структура и алгоритм работы автоматизированной подсистемы функционального проектирования машины. Инженерная машинная графика, современные программные приложения. Универсальные САПР различных фирм, возможности и особенности. Основные понятия твердотельного проектирования. Параметризация. Методика работы с основными программными продуктами автоматизации проектных работ.

3.14. Надежность СДМ и ПТМ

Ключевые слова: свойства надежности, показатели надежности, отказ, методы обеспечения надежности, ресурсное проектирование.

Основные понятия и определения, структура свойств надежности. Классификация отказов. Законы распределения отказов. Безотказность машины и ее показатели. Вариантный анализ наработки до отказа и его вероятности. Долговечность горной машины и ее показатели. Проектные расчеты гамма-процентного ресурса при экспоненциальном и нормальном распределении и заданном среднем ресурсе. Проектные расчеты гамма-процентного ресурса при известной средней скорости износа. Ремонтопригодность и сохраняемость машин, их показатели, обеспечение при проектировании. Комплексные показатели надежности. Надежность систем. Резервирование. Вероятность безотказной работы машин. Методика вариантного прогнозирования надежности сложных систем строительных машин при проектировании. Способы повышения надежности машин при проектировании.

4. Список литературы

  1. Строительные машины. Справочник под редакцией Бахмана В.А. Т.1 – 502 с., Т.2 – 496 с.,  Москва «Машиностроение» 1976.

  2. Хархута И.Я., Капустин М.И. и др. Дорожные машины. Теория, конструкция и расчет. Л. «Машиностроение» 1968 – 415 с.

  3. Справочник по кранам. Под ред. Гохберга М.М. Л. // «Машиностроение» 1988 Т.1 – 536 с., Т – 2 559 с.

  4. Вайнсон А.А. Подъемно-транспортные машины.  М.//  «Машиностроение» 1989 – 559 с.

  5. Зенков Р.Л., Ивашков И.И., Колобов Л.Н. Машины непрерывного транспорта. М. // «Машиностроение» 1987 – 431 с.

  6. Одноковшовые экскаваторы и самоходные краны с гидравлическим приводом. Под. ред. И.Л. Беримана. М. «Машиностроение» 1971 – 304с.

  7. Протасов Ю.И. Теоретические основы механического разрушения горных пород. – М.: Недра, 1985. – 242 с.

  8. Гидропневмоавтоматика и гидропривод мобильных машин. Объемные гидро- и пневмомашины и передачи: Учебн. пособие для вузов. Под ред. В.В. Гуськова. Минск: Высш. шк., 1987.

  9. Козак С.А. Статистическая динамика и надежность подъемно-транспортных машин. Свердловск. 1987 – 158 с.

  10. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины. Изд. 2-е М. «Машиностроение» 1968, 504 с.

  11. Векслер В.М., Муха ТИ.И. Проектирование и расчет перегрузочных машин. М. «Машиностроение» 1971, 320 с.

  12. Гриневич Г.П., Гельман А.С., Гриневич Г.Г. Комплексная механизация погрузочно-разгрузочных работ в строительстве. М. «Стройиздат» 1970, 300 с.

  13. Григорьев В.Н., Дьяков В.А., Пухов А.О. Транспортные машины для подземных работ. //М. Недра, 1984.

  14. Теория автоматического управления // Под ред. А.В.Нутушила. М. Высшая школа, ч. I и ч. II, 1983.

  15. Шахмейстер Л.Г., Дмитриев В.Г. Вероятностные методы расчета транспортирующих машин. //М. Машиностроение, 1983.