Рабочая программа дисциплины (модуля) Стационарные машины

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

СОГЛАСОВАНО Руководитель работ по направлению подготовки бакалавров 151000 профессор . _____________________ «___» «декабря» 2012 г.

УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе профессор _____________________ «___» «декабря» 2012 г.

Рабочая программа дисциплины (модуля)

Стационарные машины

Направление подготовки

151000 «Технологические машины и оборудование»

Профили подготовки

«Технологические машины и оборудование для разработки

торфяных  месторождений»

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Форма обучения

очная

Санкт-Петербург

2012

1 Цели и задачи дисциплины:

Стационарные стационарные, включающие в себя насосы, вентиляторы, компрессоры и шахтные подъемные установки, являются наиболее крупными энергопотребляющими комплексами оборудования шахт и рудников, без надежной работы которых невозможна эффективная и безопасная производственная деятельность горнодобывающих и металлургических предприятий.

       Задачей изучения курса является овладение знаниями в области теории стационарных машин и установок,  их устройством, характеристикам, необходимым для решения задач оснащения этих машин электрифицированным приводом и средствами автоматизации.        

Цель преподавания дисциплины:

- ознакомление с устройствами, принципами действия, конструктивными особенностями, методами проведения технических расчетов и последними достижениями науки и техники в области эксплуатации  стационарных машин и установок на предприятиях горной и металлургической промышленности;

- приобретение навыков по способам проведения технических расчетов, на основании которых выбираются стационарные машины и элементы установок, пользоваться технической литературой;

- показать связь при совместной работе стационарной установки с выбираемым типом привода.

Задачей изучения дисциплины является формирование у студентов:

- методологического подхода к оценке процесса передачи энергии от стационарной машины потоку транспортируемой среды;

- формирование навыков оценки работоспособности стационарной машины на основе эксперимента по снятию реальных характеристик;

- выработка методики решения инженерных задач при проектировании и реконструкции стационарных установок горных предприятий.

Программа изучения дисциплины должна обеспечить приобретение знаний, умений и навыков в соответствии с государственным образовательным стандартом.

2 Место дисциплины в структуре ООП

Учебная дисциплина «Стационарные машины» относится к профессиональному циклу вариативной его части для подготовки по профилю – «Технологические машины и оборудование для разработки торфяных месторождений».

Для успешного освоения дисциплины «Стационарные машины», приобретения необходимых знаний, умений и компетенций к началу изучения дисциплины студент должен обладать соответствующими знаниями, умениями и компетенциями, полученными при изучении Учебных дисциплин: Философии, Иностранного языка, Математики, Физики, Химии, Информационных технологий, Экологии, Теоретической механики, Компьютерной графики, Гидравлики, Основ научных исследований, Инженерной графики, Технической механики, Технологии конструкционных материалов, Материаловедения, Метрологии, стандартизации и сертификации, Электротехники и электроники, Основ проектирования.

Учебная дисциплина «Стационарные машины» является предшествующей для ряда учебных дисциплин по направлению подготовки 151000 «Технологические машины и оборудование», профилю подготовки ««Технологические машины и оборудование для разработки торфяных месторождений»,  и на основе знаний, умений и компетенций, приобретенных студентом в процессе ее освоения формируются соответствующие знания, умения и компетенции для последующих учебных дисциплин, для которых учебная дисциплина «Стационарные машины» является предшествующей. К таким дисциплинам относятся: Проектирование и расчет торфяных технологических машин и оборудования, Горные машины и оборудование, Машины и оборудование открытых разработок, Транспортные машины горного производства и др.

3 Требования к результатам освоения дисциплины

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

- способность на научной основе организовывать свой труд, оценивать с большой степенью самостоятельности результаты своей деятельности, владеть навыками самостоятельной работы (ОК-6);

- способность самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля, выстраивание и реализация перспективных линий интеллектуального, нравственного, физического и профессионального саморазвития, самосовершенствования, способность с помощью коллег критически оценить свои достоинства и недостатки с необходимыми выводами (ОК-8);

- целенаправленное применение базовых знаний в области математических, естественных, гуманитарных и экономических наук в профессиональной деятельности (ОК-9);

- умение использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

- свободное владение литературной и деловой письменной и устной речью на русском языке, навыками публичной и научной речи; умение создавать и редактировать тексты профессионального назначения, анализировать логику рассуждений и высказываний (ОК-14);

- умение использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-16);

- способность обеспечивать технологичность изделий и процессов их изготовления, умение контролировать соблюдения технологической дисциплины при изготовлении изделий (ПК-1)

- умение применять современные методы для разработки малоотходных, энергосберегающих и экологически чистых машиностроительных технологий, обеспечивающих безопасность жизнедеятельности людей и их защиту от возможных последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий, умение применять способы рационального использования сырьевых, энергетических и других видов ресурсов в машиностроении (ПК-8);

- умение применять стандартные методы расчета при проектировании деталей и узлов изделий машиностроения (ПК-21);

- способность принимать участие в работах по расчету и проектированию деталей и узлов машиностроительных конструкций в соответствии с техническими заданиями и использованием стандартных средств автоматизации проектирования (ПК-22);

- способность разрабатывать рабочую проектную и техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы с проверкой соответствия разрабатываемых проектов и  технической документации стандартам,  техническим условиям и другим нормативным документам (ПК-23);

- понимание основных тенденций развития стационарных машин в технологических процессах добычи и переработки торфа (ПДК-1);

- владение методами конструктивных решений при проектировании соответственно  стационарных машин и оборудования в технологических процессах добычи и переработки торфа (ПДК-2).

В результате изучения дисциплины студент должен:

В результате изучения дисциплины студент должен:

- знать устройство, принцип действия, конструктивные особенности, методы проведения технических расчетов и последние достижения науки и техники в области эксплуатации  стационарных машин и установок;

- уметь производить технические расчеты, на основании которых выбираются стационарные машины и элементы установок, пользоваться технической литературой;

- иметь представление о совместной работе стационарной установки с выбираемым типом привода.

4 Объем дисциплины и виды учебной нагрузки

Общая трудоемкость дисциплины составляет 180 часов, 5 зачетных единицы

Вид учебной  работы	Всего часов	Семестры
7
Аудиторные занятия (всего)	90	90
В том числе:	-	-
Лекции	36	36
Лабораторные работы	-
Практические занятия	54	54
Самостоятельная работа (всего)	90	90
В том числе:	-
Курсовой проект (работа)	-
Расчетно-графические работы	70	70
Реферат	20	20
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)	-	зачет
Общая трудоемкость, час   зач. ед.	180	180
5	5

5 Содержание дисциплины

       5.1 Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела дисциплины
1	Предмет «Стационарные установки». Классификация машин и установок. Связь с другими дисциплинами.	Роль водоотливных, вентиляторных, компрессорных и рудничных подъемных установок в народном хозяйстве. Основные требования ПБ, предъявляемые к шахтным стационарным установкам. Краткая история развития науки и техники в области рудничных стационарных установок. Терминология и единицы измерения физических величин и параметров, изучаемых в курсе, в связи с введением в действие Международной системы единиц (СИ). Современные тенденции и перспективы развития в области стационарного оборудования, предназначенного для целей подземного строительства.
2	Теоретические основы турбомашин – насосов и вентиляторов	Классификация машин для транспортирования жидкостей и газов. Конструктивные и аэродинамические схемы рудничных турбомашин. Основы теории рабочего процесса в колесе турбомашины. Теоретические и действительные характеристики турбомашин. Индивидуальные и типовые характеристики турбомашины. Характеристики и физические свойства внешних сетей турбомашин. Область промышленного (рационального) использования турбомашины. Вентиляторы местного проветривания для подачи воздуха в тупиковые выработки.
№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела дисциплины
3	Водоотливные установки	Требования ПБ к шахтным водоотливным установкам. Основные схемы водоотливных установок шахт и рудников. Заглубленные водоотливные установки. Насосы для шахтного водоотлива. Работа всасывания и явление кавитации в насосах и способы их предупреждения. Погружные насосы. Расчет шахтной водоотливной установки при проектировании. Выбор насосов. Определение мощности и типа приводного двигателя. Расположение оборудования в камере водоотливной установки. Перспективы в области насосостроения.
4	Вентиляторные установки	Требования ПБ к шахтным вентиляторным установкам и особенности их эксплуатации. Классификация и конструирование шахтных вентиляторов главного и частичного проветривания. Устройства и методы регулирования рабочих параметров. Выбор оптимального типоразмера вентилятора по индивидуальным и типовым характеристикам. Определение мощности приводного двигателя. Технико-экономические показатели работы шахтных вентиляторов главного проветривания Испытания вентиляторов в лабораторных и промышленных условиях. Типовые схемы вентиляторных установок и расположение оборудования в машинных помещениях.
5	Рудничные компрессорные установки	Применение сжатого воздуха в отраслях горнодобывающей промышленности. Требования, предъявляемые к пневматическим установкам. Основные элементы шахтных пневматических установок. Потребители сжатого воздуха и их энергетические показатели и эксплуатационные характеристики. Классификация шахтных компрессоров. Теоретический и рабочий циклы поршневого компрессора при различных законах сжатия. Влияние вредного пространства на производительность компрессора. Предельная степень сжатия в одной ступени. Многоступенчатое сжатие. Технико-экономические показатели многоступенчатого сжатия. Индикаторный и общий КПД компрессора. Производительность компрессора. Определение  мощности компрессора и его двигателя. Турбокомпрессоры. Зона помпажа и эксплуатационная зона. Определение режима работы турбокомпрессора на заданную воздухопроводную сеть. Мощность на валу турбокомпрессора и выбор приводного двигателя.
№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела дисциплины
6	Шахтные подъемные установки и лифты	Принципиальная схема и классификация. Составные части (подъемные сосуды, подъемные и уравновешивающие канаты, подъемные машины и канатоведущие шкивы) и схемы проходческой и стационарной шахтной подъемной установки. Классификация шахтных подъемных установок в соответствии с ПБ и ПТЭ. Бадъевые подъемные установки. Основные параметры шахтных подъемных установок. Оптимальная масса поднимаемого груза, продолжительность и максимальная скорость движения сосуда, ориентировочная мощность приводного двигателя. Подъемные и уравновешивающие канаты. Расчет и выбор подъемных канатов в соответствии с требованиями ПБ. Надзор за состояние шахтных головных и уравновешивающих канатов в соответствии с ПБ. Статика, кинематика и динамика подъема. Режимы движения. Кинематика стационарного подъема, расчет тахограмм. Общее динамическое уравнение шахтного подъема. Эффективное усилие и мощность подъемного двигателя. Проверка двигателя на перегрузку. Расход энергии за цикл подъема и КПД подъемной установки.

6 Практические занятия

№ п/п	№ раздела дисциплины	Темы практических занятий	Трудоемкость, час.
1	2	Изучение конструкций и принципов работы насосов, вентиляторов, компрессоров и шахтных подъемных установок и машин.	9
2	3	Расчет водоотливной установки с выбором оборудования и получением рабочих режимов. Получение рабочих характеристик центробежного насоса экспериментальным способом	9
3	4	Расчет вентиляционной установки с выбором оборудования и получением рабочих режимов. Получение рабочих характеристик центробежного вентилятора экспериментальным способом	9
4	5	Расчет компрессорной установки. Расчет сетей сжатого воздуха. Выбор компрессора. Режимы работы установки. Регулирование и энергопотребление	9
5	6	Расчет шахтной подъемной установки. Выбор подъемного сосуда, подъемного каната, подъемной машины и копровых шкивов, редуктора и подъемного электродвигателя.	18

7 Самостоятельная работа студента – 90 часов

Подготовка к лабораторным  занятиям, выполнение и оформление домашних заданий. Написание реферата. Подготовка к промежуточным контрольным работам и итоговому зачету. Работа с учебно-методической и справочной литературой. Углубленное изучение разделов курса.

8 Примерная тематика рефератов

В ходе изучения дисциплины предусматривается выполнение рефератов, имеющей целью закрепление и углубления знаний. Примерные темы рефератов:

-  сравнение использования многоканатного и многоканатного подъемов;

-  сравнение вариантов организации водоотливных установок шахт и рудников с обоснованием предлагаемого,

- сравнение вариантов проветривания подземного горного предприятия с обоснование предлагаемого. 

Объем реферата 25-30 страниц машинописного текста с графиками и схемами.

9 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

       а) литература основная:

       1 , - Стационарные машины и установки. Учебное пособие./ СПГГИ, СПб, 2002. – 83 с.

       2 - Стационарные машины и установки. Шахтные подъемные установки. Учебное пособие. / СПГГИ, СПб, 2006. – 64 с.

       3 , - Водоотливные и вентиляторные установки. Методические указания к лабораторным работам./ СПГГИ, СПб,  2006. – 40 с.

       б) литература дополнительная:

       1 Правила безопасности на угольных шахтах. М., Недра, 2002 г.

2 Правила безопасности при строительстве метрополитенов и подземных сооружений. М., изд. ТИМР, 1992 г.

3 Единые правила безопасности при разработке рудных,  нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом, М., Недра, 2002 г.

4 , -  Шахтные вентиляторные и водоотливные установки. / М., Недра, 1987. – 345 с.

5 - Стационарные машины./ М., Недра. 1989. - 435 с.

8 - Водоотливные установки. Справочное пособие. / М., Недра. 1989. – 250 с.

10 Материально-техническое обеспечение дисциплины

Занятия по дисциплине проводятся в специально оборудованных аудиториях и с применением персональных компьютеров.

Компьютерный класс – ауд. 7309, общая площадь 57 м2. В компьютерном классе установлены 11 компьютеров Pentium, лазерный принтер и сканер. В классе проводятся занятия в соответствии с расписанием. В классе одновременно могут находиться 20  человек, из них 11 человек непосредственно за компьютерным рабочим местом.

11 Методические рекомендации по организации изучения дисциплины

На лекциях при изложении материала следует пользоваться иллюстративным материалом, ориентированным на использование мультимедийного презентационного оборудования, содержащим запись основных математических формулировок, методов и алгоритмов, а также отображающим характерные приемы вывода на экран компьютера текстовой, графической и цифровой информации. Посредством разборов примеров решения задач следует добиваться понимания обучающимися сути и прикладной значимости решаемых задач, и понимания конструкции и принципов действия стационарных машин, сути явлений сопровождающих рабочий процесс. В качестве форм текущей аттестации студентов используются такие формы как защиты расчетных заданий и расчетно-графических работ (70 часов), реферат (20 часов), по итогам которых проводится зачет, а теоретические вопросы по дисциплине «Стационарные машины» выносятся в междисциплинарный экзамен на ГЭК.

Разработал:

Доцент каф. ГТМ                                                        

Эксперты:

Профессор каф. ГТМ                                                

       Доцент каф. ГТМ