Программа-минимум 05.05.04

МИНИСТЕРСВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ
КАЗАХСТАН
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени К.И. Сатпаева
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по НР и МС, проф.
___________ М.К. Абсаметов
«_____»_________________2008
ПРОЕКТ ПРОГРАММЫ
кандидатского экзамена по специальности
05.05.04 - дорожные, строительные и подъемно - транспортные
машины
Алматы 2008
1. УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО СПЕЦИАЛЬНОМУ КУРСУ
Программа охватывает комплекс основных вопросов дисциплин
специальности: «Строительные машины», «Машины для земляных работ»,
«Грузоподъемные
машины»,
«Машины
непрерывного
транспорта»,
«Специальные краны для ПРТСР», «Строительно-дорожные машины»,
«Динамика и прочность подъемно-транспортных и строительно-дорожных
машин», «Современные методы расчета ПТСДМиО», и др.
Программа разделена на три основных раздела: «Теория и основы
проектирования ПТМ» «Теория и основы проектирования СДМ» и
«Комплексная механизация, и автоматизация строительно-дорожных и
подъемно-транспортных машин».
1.1 Общие положения
Современный уровень развития и востребованность в условиях рыночной
экономики дорожно- строительной и подъемно-транспортной техники, научноисследовательских и конструкторских работ.
Роль ПТСДМиО в основных направлениях развития народного хозяйства.
Принципы унификации, блочности, агрегатирования. Роль ПТМ в механизации
трудоемких и тяжелых процессов, улучшении условий труда, повышении
производительности. Нормы и правила комитетов по надзору за безопасным
ведением работы в промышленности и горному надзору при правительстве
Республики
Казахстан
(Госгортехнадзор).
Правила
устройства
электроустановок.
1.2 Теория и основы проектирования дорожных и строительных
машин
1.2.1 Дорожные и строительные машины
1 Общие сведения о строительных и дорожных машинах
Характеристика приводов и силового оборудования дорожных и
строительных машин. Трансмиссии строительных и дорожных машин. Ходовое
оборудование строительных и дорожных машин. Системы управления
строительных и дорожных машин. Унификация, агрегатирование и
стандартизация строительных и дорожных машин. Технико-экономические
показатели строительных и дорожных машин.
2 Транспортные, транспортирующие и погрузочно-разгрузочные машины
Общая характеристика транспортирования грузов. Грузовые автомобили,
тракторы, пневмоколесные тягачи. Специализированные транспортные
средства. Конвейеры. Установки для пневматического транспортирования
материалов. Погрузочно-разгрузочные машины
3 Грузоподъемные машины
Назначение и классификация. Домкраты. Строительные лебедки.
Подвесные лебедки (тали и электротали). Строительные подъемники.
Мачтовые и мачтово-стреловые краны. Козловые, мостовые и кабельные
краны. Эксплуатация грузоподъемных машин
4 Машины для землеройных работ
2
Общая характеристика рабочего процесса. Классификация машин для
землеройных работ. Землеройные рабочие органы и их взаимодействие с
грунтом. Машины для подготовительных работ. Экскаваторы. Землеройнотранспортные машины (ЗТМ). Бурильные машины и оборудование.
Оборудование гидромеханизации. Грунтоуплотняющие машины.
5 Машины и оборудование для свайных работ
6 Машины для дробления, сортировки и мойки каменных материалов.
Машины для дробления каменных материалов. Машины для мойки каменных
материалов
7 Машины и оборудование для приготовления, транспортирования
бетонов и растворов и уплотнения бетонных смесей
Типы, основные параметры и конструктивные схемы бетоно-смесителей
циклического и непрерывного действия. Машины для транспортирования
бетонных смесей и растворов. Комплекты машин для укладки и распределения
бетона и отделки его поверхности. Оборудование для уплотнения бетонной
смеси. Машины и оборудования для приготовления и укладки
асфальтобетонных смесей.
8 Ручные машины
Классификация ручных машин и их индексация. Основные требования к
ручным машинам. Ручные машины для образования отверстий. Ручные
машины для крепления изделий и сборки конструкций. Ручные машины для
разрушения покрытий и уплотнения грунта. Ручные машины для шлифования,
резки, распиловки и строжки материалов. Перспективы применения и основные
направления.
9 Машины для содержания и ремонта дорог
Машины для летней уборки дорог. Машины для зимней уборки дорог.
Машины для ремонта дорог. Машины для устройства полов, кровель и
выполнения гидроизоляционных работ.
10 Основы эксплуатации дорожных и строительных машин
Понятие «Техническая эксплуатация машин».
Техническое обслуживание и ремонт машин. Техническое обслуживание
машин. Текущий ремонт (Т). Капитальный ремонт (К).
1.3 Теория и основы проектирования подъемно-транспортных машин
1.3.1. Грузоподъемные машины
1. Общие положения расчета грузоподъемных машин.
Характеристики грузоподъемных машин (ГПМ), Основные параметры.
Повторно-кратковременный режим работы. Относительная продолжительность
включения. Эквивалентные нагрузки. Режим работы ГПМ. Нагрузки при
расчете элементов ГПМ на прочность и выносливость. Основные техникоэкономические предпосылки для выбора двигателя ГПМ. Автоматизированные
электроприводы. Привод от двигателей внутреннего сгорания. Гидравлический
и пневматический привод. Сравнение различных типов приводов. Области
применения. Основные расчетные зависимости. Возможности регулирования
3
скорости движения механизмов при приводах различных типов. Автоматизация
управления и блокировки рабочих операций крановых машин.
2. Детали и узлы грузоподъемных механизмов
Стальные канаты. Расчет каната по правилам Госгортехнадзора. Причины
разрушения канатов. Работы советских ученых по изучению долговечности
канатов. Пути повышения долговечности канатов. Сравнение различных типов
гибких органов, барабаны и блоки для канатов. Расчет стенок барабана на
прочность и устойчивость. Полиспасты, схемы. Анализ влияния кратности
полиспаста на параметры механизма, определение натяжения ветвей гибкого
элемента. КПД блока и полиспаста при подъеме и опускании груза.
Грузозахватные устройства. Тормозные устройства.
3. Механизмы грузоподъемных машин
Механизмы подъема груза, передвижения, поворота, изменения вылета.
Кинематические схемы. Общие расчетные зависимости. Периоды работы
механизмов -разгон, установившееся движение и торможение. Определение
потребной мощности двигателя. Определение тормозного момента.
Конструкции и расчет ходовых колес и катков. Способы повышения
долговечности ходовых колес. Определение сопротивлений при повороте
крана.
1.3.2. Специальные грузоподъемные машины
Специальные лебедки. Стреловые краны. Строительные башенные краны.
Мостовые перегружатели и козловые краны. Металлургические краны.
Подъемники. Краны – штабелеры. Контейнерные краны. Самоходные краны
1.3.3. Машины непрерывного транспорта
1. Общие сведения
Классификация машин непрерывного транспорта (МНТ). Основы выбора
транспортирующей машины и сравнительные технико-экономические
показатели. Перспективы развития МНТ. охрана труда и техника безопасности
при эксплуатации МНТ.
Классификация транспортируемых грузов, их физико-механических
свойств. Производительность, обобщенный коэффициент сопротивления
перемещению грузов.
2. Конвейеры с гибким тяговым органом.
Разновидности тяговых органов. Конвейерные ленты и тяговые цепи, их
параметры и расчет. Основы выбора ленты и цепи. Расчет на прочность.
Опорные и направляющие устройства. Приводные устройства. Основы их
расчета и предпосылки для выбора положения привода. Натяжные устройства.
Конструкция, расчет и место установки, предохранительные устройства. Расчет
конвейеров с гибким тяговым органом. Сопротивления движения и тяговый
расчет. Динамические усилия натяжения. Теория многоприводных конвейеров.
Ленточные конвейеры: теория и расчет. Пластинчатые конвейеры:
теория и расчет.
Эскалаторы и пассажирские конвейеры. Скребковые
конвейеры. Ковшовые конвейеры: теория и расчет. Подвесные конвейеры.
4
3. Конвейеры без гибкого тягового органа
Устройство, принцип действия и область применения винтовых
конвейеров и транспортирующих труб, инерционных конвейеров с
постоянными и переменным давлением материала на желоб. Теория и расчет
конвейеров без гибкого тягового органа. Пневматический и гидравлический
транспорт. Основы расчета пневмо- и гидротранспорта. Бункеры, затворы,
питатели
1.3.4 Монтаж, эксплуатация и ремонт подъемно-транспортных машин
Основные положения теории надежности подъемно-транспортных
машин. Общие понятия о надежности ПТМ. Нагрузки в машинах. Прочность
деталей ПТМ. Износостойкость деталей и сборочных единиц ПТМ. Смазка
ПТМ. Обеспечение работоспособности и безопасности при неблагоприятных
условиях
эксплуатации.
Особенности
монтажно-эксплуатационной
технологичности и ремонтопригодности.
Монтаж подъемно-транспортных машин. Эксплуатация, техническое
обслуживание и ремонт подъемно-транспортных машин.
1.3.5 Проектирование металлоконструкции подъемно-транспортных и
дородно-строительных машин
Общие сведения о строительной механике
Основные
достижения
в
области
строительной
механики
металлоконструкций ПТСДМ
и перспективы развития. Этапы расчета и
проектирования металлических конструкций ПТСДМ. Статический и
кинематический анализы сооружения.
1. Статически определимые системы. Балки. Общая теория линий
влияния. Определение усилий в балках при действии подвижных нагрузок.
Построение линий влияния для однопролетных и многопролетных балок. Учет
нагрузок различного вида при расчете по линиям влияния.
Плоские фермы. Классификация. Условия образования геометрически
неизменяемых плоских ферм. Аналитические и графический способы
определения усилий в стержнях ферм при действии подвижных нагрузок.
Построение линий влияния усилий в стержнях ферм при действии подвижных
нагрузок. Теория перемещения. Принципы возможных перемещений
применительно к упругим системам. Теоремы о взаимности работ и
перемещений. Общая формула перемещений. Температурные перемещения.
Построение диаграммы перемещений для плоских ферм.
2. Статически неопределимые системы. Балки. Расчет по методу сил.
Степень статической неопределимости. Построение линий влияния реакций и
внутренних усилий для неразрезной балки. Шпренгельные системы. Рамы.
Расчет рам по методу сил. Способы упрощения систем канонических
уравнений. Метод жестких консолей. Понятие об упругом центре. Определение
перемещений. Расчет рам по методу перемещений. Построение эпюр. Расчет
рам в матричной форме. Основы метода конечных элементов для стержневых
систем.
5
Плоские и пространственные фермы. Определение усилий от
неподвижной нагрузки. Построение линий влияния. Кручение крановых
пространственных конструкций. Основы динамики металлических конструкций
ПТМ. Расчетные схемы основных типов крановых конструкций. Динамическое
действие нагрузок на конструкции ГПМ при работе механизмов кранов.
Конструктивные схемы крановых стрел. Типы сечений. Основные узлы.
Нагрузки. Расчет стрел и их элементов на прочность и устойчивость. Вопросы
оптимизации параметров стрел. Деформационный метод расчета.
Основные конструктивные схемы металлоконструкций портальных и
башенных кранов Нагрузки. Особенности расчета.
1.3.6 Подвесные канатные дороги и кабельные краны
Области применения и краткая технико-экономическая характеристика.
Современные достижения в проектировании и эксплуатации. Перспективы
дальнейшего развития. Устройство различных видов канатных дорог.
Определение производительности: выбор скорости. Длина приводных и
натяжных участков, длина пролетов, полезная грузоподъемность подвижного
состава. Конструкция несущих, натяжных и тяговых канатов.
Опорные и натяжные устройства: параметры и основы расчета. Тяговые
расчеты. Приводы канатных дорог. Кабельные краны.
1.3.7 Теория пластин и оболочек
Прямоугольные пластины. Цилиндрический и чистый изгиб. Частные
случаи. Дифференциальные уравнения. Симметрический изгиб круглой
пластины. Виды нагружения и их расчет. Свободно опертая пластина.
Оболочки. Деформация оболочки без изгиба. Цилиндрические и
конические оболочки. Уравнения равновесия.
Примеры применения теории пластин и оболочек в конструировании
подъемно-транспортных машин и роботов.
1.4
Комплексная механизация и автоматизация дорожных,
строительных и подъемно-транспортных машин
1.4.1 Проектирование механизации транспортировки грузов.
1. Общие сведения
Понятие о комплексной механизации. Задачи комплексной механизации.
Новейшие достижения в области комплексной механизации и автоматизации
строительно-дорожных, подъемно-транспортных, погрузочно-разгрузочных и
складских работ. Основные правила построения генерального плана. Основные
виды грузов и грузопотоки машиностроительного завода. Методы подсчета
величины грузооборота и выявления грузопотоков. Основные условия,
определяющие рациональный выбор вида транспортной схемы и рациональной
механизации. Влияние вида заводского транспорта на компоновку генерального
плана завода. Показатели развития механизации, уровень механизации.
2 Механизированные комплексы
3 Транспортно-складские комплексы
6
1.4.2 Автоматизация дорожных, строительных и подъемно-транспортных
машин и соответствующих им технологических процессов
Общие положения. Классификация систем автоматики. Элементы систем
автоматики. Автоматизация работы строительных машин.
1.4.3. Промышленные роботы
Общие сведения.
Механическая система
промышленных роботов.
Управление
манипуляторами. Рабочие органы.
Уравновешивание и точность
промышленных роботов. Технико-экономические расчеты
1.5 Динамика и прочность дорожно-строительных и подъемнотранспортных машин
1.5.1. Общие сведения
Основные виды машин и технологические процессы ПТМ и СДМ.
Структурная классификация и направление развития ПТМ и СДМ и
выполняемые ими погрузочно-разгрузочные, транспортно-складские работы.
Внешние нагрузки и приведенные схемы машин и механизмов ПТМ и СДМ.
Характерные (специфические) случаи динамического нагружения механизмов и
машин ПТМ и СДМ. Методы определения динамических нагрузок в
механизмах ПТМ и СДМ (Лагранжа-Эйлера, Ньютона-Эйлера, Д.Аламбера,
связных графов, принцип Гаусса). Векторно-матричный метод определения
динамических нагрузок в механизмах ПТМ и СДМ. Уравнения движения однодвух-трех и многомассовых систем машин и механизмов ПТМ и СДМ.
Приводные и тормозные устройства, их механические характеристики.
Торможение и анализ процессов пуска и остановки приводных систем ПТМ и
СДМ. Влияние динамических нагрузок на прочностные показатели
(параметры), а также методы расчета на прочность машин и механизмов ПТМ и
СДМ.
1.5.2 Динамика и прочность ПТМ и СДМ
Основные виды ПТМ и СДМ и условия их работы. Структурная
классификация, внешние нагрузки машин и механизмов. Типы применяемых
приводов и их механические характеристики. Динамика подъема и опускания
грузов в механизмах подъема ПТМ и СДМ (грузоподъемные машины,
экскаваторы, машины и оборудование для погружения забивных свай).
Динамика механизмов передвижения и вращения ПТМ и СДМ,
(грузоподъемные машины, экскаваторы, землеройно-транспортные машины).
Динамика пуска, торможения и загрузки машин непрерывного транспорта.
Методы расчета на прочность (по допускаемым напряжениям,
предельному состоянию); устойчивость и выносливость.
1.6 Современные методы расчета ПТМиСДМ
1.6.1. Общие сведения о современных методах расчета ПТМиСДМ
Основные виды машин и технологические процессы ПТМиСДМ.
Структурная классификация и направление развития машин ПТМиСДМ.
Математические модели расчета конструкций машин и механизмов
7
ПТМиСДМ. Этапы расчета конструкций машин и механизмов ПТМиСДМ.
Этапы расчета конструкций машин и механизмов ПТМиСДМ с использованием
ПЭВМ. Численные методы решения задач техники описываемых уравнениями
математической физики (метод конечных элементов - МКЭ, метод конечных
разностей — МКР, векторно-матричный метод и т.д.); устойчивость
вычислений на ЭВМ. Прикладные задачи используемые при расчета
конструкций машин и механизмов ПТМиСДМ.
1.6.2 Современные методы расчета ПТМиСДМ
Основные виды машин и механизмов ПТМиСДМ и условия их работы.
Структурная классификация, математические модели расчета конструкций
машин и механизмов. ПТМиСДМ (грузоподъемные машины, экскаваторы,
машины непрерывного транспорта, землеройно-транспортные машины,
машины и оборудование для погружения забивных свай). Этапы расчета
конструкций машин и механизмов ПТМиСДМ. Численные методы решения
задач ПТМиСДМ описываемых уравнениями математической физики (МКЭ,
МКР). Использование ПЭВМ при решении прикладных задач в ПТМиСДМ, а
также устойчивость вычислений. Решение оптимизационных задач в
ПТМиСДМ на основе использования принципа оптимальности Кротова В.Ф.
(достаточное условия оптимальности), обобщающий принцип максимума
Понтрягина Л. С. и динамического программирования Беллмана Р. Решение
оптимизационных задач с использованием метода функции Ляпунова в
векторно-матричной форме. Влияние особенностей конструкций и работы
машин и механизмов на решение прикладных задач в ПТМиСДМ.
8
Литература,
1. Александров М,П. Подъемно – транспортные машины: Высшая школа, 19 559с,
2, Аннинский Б.А. Погрузочно –разгрузочные работы. Проектирование расчет
систем комплексной миханизации: Машиностроение, 1976.
3. Гохберг М.М. Металлические конструкции подъемно – транспортных мошин
– М:Машиностроение, 1976,
4.Грузоподъемные машины. Под ред. Александрова М.П,- М:Высшая школа,
1973.
5. Дукельский А.И. Подвесные канатные дороги и кабельные краны :Машиностроение, 1966-484стр.
6. Комаров М.С.Динамика грузоподъемных машин.- М: Машгиз, 1973.
7. Олейник А.М, Полишов И.Н.Эксковаторы.- М: Машиностроение, 1973.
8. Спиваковский А.О, Дьячков В.К. Транспортирующие машины.- М:
Машиностроение,1992- 503с.
9. Погрузочно – разгрузочные машины – строение,1970.
10. Зенков Р.Л., Ивашков И.И., Колобов Л.А., машины непрерывного
транспорта – М: Машиностроение, 1987 -431с.
11. Домбровски Н.Г. Картвелишвели Ю.Л.Гольперин М.И.Строительные
машины – М: Машиностроение,1976 – 390с.
12. Волков Д.П. Черкаев В.А.Динамика и прочность многоковшовых
экскаваторов иотвалообразователей.- М: Машиностроение, 1969 -405с.
13. Волков Д.П. Динамическик нагрузки в уневерсальных экскаваторох –
кранах. – М:Машгиз,1968 – 267с.
14. Гальперин М.И.Домбровский Н.Г. Строительные машины – М: Высшая
школа, 1980 – 343с.
15. Лобов Н.А. Динамика грузоподъемных кранов – М: Машиностроение, 1987
– 157с.
16. Чудаков Д.А. Основы теории и расчета трактора иавтомобила. – М: Колос,
1972 – 384с.
17. К. Фу, Р. Гонсалес, К. Ли. Роботехника. – М: Мир, 1989 – 620с.
18.Чирвс А.А.Строительная механика – М: Стройиздать, 1989 – 252с.
19. Иларионов В.А. Морин М,М, Сергеев Н.М. идр. Теория и конструкциа
автомобиля: Учебник – М: Машиностроение, 1985 – 368с.
20. Волков Д.П. Строительные машины. – М: Высшая школа, 1988 – 319с.
21.Омаров К.А. Соргужин М.Х. Вияров Т.Н. Динамика конвейеров с канатным
тяговым органом. – Алматы: Изд-во КазГАСА, 2002-141с.
22. Омаров К.А. Передача трением в машинах непрерывного транспорт. –
Алматы, Изд-во КазГАСА, 1999 – 242с.
23. Руденио Н.Ф. Александров М.П. Лысянов А.Г. Курсовое проектирование
грузоподъемных машин – М: Машиностроение, 1971 – 464с.
24. Вершинский А.В. Гохберг М.М.Семенов В.П. Строительная механика и
металлические конструкции. – Л.: Машиностроение, 1984-231с.
9
25. Борисов Ю.М., Соколов М.М. Электрооборудование подъемнотранспортных машин. – М.: машиностроение, 1971.
26. ВНИИПТМаш. Расчет крановых механизмов и их деталей. – М:
машиностроение, 1971
27. Госгортехнадзор: Правила устройства и безопасной эксплуатации
грузоподъемных кранов. – М: металлургия, 1983-173с.
28. Грузоподъемные машины/ М.П. Александров, Л.А.Колобов, А.А.Лобов. –
М.: машиностроение, 1986, -395.
29. Ивашков И.И. Монтаж, эксплуатация и ремонт подъемно-транспортных
машин. – М.: Машиностроение, 1991-336с.
30. механика промышленных роботов. Под.ред.К.В.Фролова, Е.И.Воробьева. –
М.: высшая школа, 1988- с.
31. Машины непрерывного транспорта. Под.ред.Плавинского В.И. –
М.:Машиностроение, 1992 - с.
32. Петухов П.З. Ксюнин Г.П., Серлин Л.Г. Специальные краны – М.:
Машиностроение, 1993 – 248с.
33. Спыну Г.А. Промышленные роботы. Конструирование и применение. –
Киев: высшая школа, 1985 – 174с.
34. Шахинпур М. Курс робототехники. – М.: Мир, 1990-528с.
35. Юревич Е.И. Динамика управления роботами. М.: Мир, 1993
36. Тимошенко С.П., Войноский-Кригер С. Пластинки и оболочки. – М.: Наука,
1966 – 635с.
37. Амбурцумян С.А. Теория анизотронных оболочек. – М.:Физматгиз, 1961.
38. Новошилов В.В. Теория тонких оболочек. Судпромиздат, 1962.
39. Джиенкулов С.А., Омаров К.А. специальные виды конвейеров. – Алматы:
Изд-во КазГАСА, 1999 – 144с.
10